JP2001091223A - Spacing measuring method and device - Google Patents

Spacing measuring method and device

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JP2001091223A
JP2001091223A JP27000099A JP27000099A JP2001091223A JP 2001091223 A JP2001091223 A JP 2001091223A JP 27000099 A JP27000099 A JP 27000099A JP 27000099 A JP27000099 A JP 27000099A JP 2001091223 A JP2001091223 A JP 2001091223A
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Japan
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light
light beam
optical path
measured
optical
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JP27000099A
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Japanese (ja)
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Yorio Wada
和田順雄
Fumiyoshi Imamura
今村文美
Kimihiko Nishioka
西岡公彦
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spacing measuring method and device, which can measure thickness and spacing of a lens with high accuracy in nondestructively and in noncontacting manner. SOLUTION: A luminous flux emitted from a low coherence light source 101 is divided by a luminous flux dividing means 102, and one is adjusted as reference light to be varied in optical path length by an optical path length varying means 103 to be reflected by a reflector 107. The reference light and measurement light are superposed by luminous flux composition means 105, and when the optical path length different between reflected light from a face (a) of a tested material 104 and reflected light from the reflector 107 is within a coherence length of the light source, interference occurs and an interference signal is detected by a photoelectric detector 106. The optical path length varying means 103 is moved to reflected light from the other face (b) of the tested material 104 to vary the optical path length, and when an interference signal is obtained by the photoelectric detector 105, spacing a-b is obtained by measuring the optical path length change of the optical path length varying means 103.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの肉厚や面
間隔、すなわち面位置を測定する面間隔測定方法及び装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the thickness and the distance between lenses, that is, the distance between the surfaces.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の面間隔測定器としては、レンズ等
の光学素子の面頂からの反射像をそれぞれ検出し、面間
隔を測定する方法が知られている。また、X線を用いて
光学系の断面を撮影し、X線写真から素子間の距離を求
める方法もある。
2. Description of the Related Art As a conventional surface distance measuring device, there is known a method of detecting a reflection image from the top of an optical element such as a lens and measuring the surface distance. There is also a method in which a cross section of an optical system is photographed using X-rays, and a distance between elements is obtained from an X-ray photograph.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の測定器では、面間隔の測定精度が悪く、光学系の
高精度化の要求には対応できていない。
However, the above-mentioned conventional measuring instrument has a poor measurement accuracy of the surface spacing, and cannot meet the demand for higher precision of the optical system.

【0004】本発明は上記の従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、非破壊、非接触で高
精度にレンズの肉厚や面間隔、すなわち面位置を測定で
きる面間隔測定方法及び装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a non-destructive, non-contact, and highly accurate lens thickness and surface spacing, that is, a surface position that can be measured. An object of the present invention is to provide an interval measuring method and apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の面間隔測定方法及び装置等は例えば以下の通りであ
る。
A method and an apparatus for measuring a surface distance according to the present invention for achieving the above object are as follows, for example.

【0006】〔1〕 空間的コヒーレンス長が短い低コ
ヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出され
た光束を分割する光束分割手段と、該光束分割手段によ
り分割された一方の光束の光路長を可変させる光路長可
変手段と、前記光束分割手段により分割された他方の光
束を測定すべき面間隔を有する被検物たる光学系へと導
き、該被検物からの反射又は透過光と前記光束分割手段
で分割された2つの光束を重ね合わせる光束合成手段
と、該光束合成手段により重ね合わされた干渉光から被
検物の面間隔を測定することを特徴とする面間隔測定方
法及び装置。
[1] A low coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam splitting means for splitting a light beam emitted from the low coherence light source, and an optical path length of one of the light beams split by the light beam splitting device is variable. An optical path length changing means for causing the light beam splitting means to guide the other light beam split into the optical system as an object having a surface interval to be measured, the reflected or transmitted light from the object and the light beam splitting A light beam combining means for superimposing two light beams split by the means, and a surface distance measuring method and apparatus for measuring a surface distance of a test object from interference light superimposed by the light beam combining means.

【0007】〔2〕 空間的コヒーレンス長が短い低コ
ヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出され
た光束を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、
該光束整形手段から射出された光束を任意の偏光状態に
する偏光状態変換手段と、該偏光状態変換手段から射出
された光束を偏光状態に応じて分割する光束分割手段
と、該光束分割手段により分割された一方の光束の偏光
状態を変換する第2の偏光状態変換手段と、該第2の偏
光状態変換手段により偏光状態が変化した光束を反射す
る反射手段と、該反射手段と前記光束分割手段との間の
光路中に光路長を可変させる光路長可変手段を設け、前
記光束分割手段により分割された他方の光束の偏光状態
を変換する第3の偏光状態変換手段と、該第3の偏光状
態変換手段により偏光状態が変化した光束を測定すべき
面間隔を有する被検物たる光学系へと導き、測定すべき
面に向かって光束が入射するような調整手段を伴った光
学素子と、前記光束分割手段で分割された2つの光束を
重ね合わせる光束合成手段と、該光束合成手段により重
ね合わされた光束の光強度を電気信号に変換する光電変
換手段とを備えたこと特徴とする面間隔測定方法及び装
置。
[2] A low coherence light source having a short spatial coherence length, and a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam of an arbitrary shape;
A polarization state conversion unit that converts the light beam emitted from the light beam shaping unit into an arbitrary polarization state, a light beam division unit that divides the light beam emitted from the polarization state conversion unit according to the polarization state, and the light beam division unit. Second polarization state conversion means for converting the polarization state of one of the split light fluxes, reflection means for reflecting the light flux whose polarization state has been changed by the second polarization state conversion means, the reflection means and the light flux splitting An optical path length varying means for varying an optical path length in an optical path between the light beam splitting means and a third polarization state converting means for converting a polarization state of the other light beam split by the light beam splitting means; An optical element with an adjusting device that guides the light beam whose polarization state has been changed by the polarization state conversion device to an optical system as a test object having a surface interval to be measured, and the light beam is incident on the surface to be measured. , The luminous flux A plane distance measuring method comprising: a light beam combining means for superimposing two light beams split by a splitting means; and a photoelectric conversion means for converting the light intensity of the light beam superposed by the light beam combining means into an electric signal. And equipment.

【0008】〔3〕 前記光路長可変手段として、プリ
ズムを用いたことを特徴とする上記1又は2記載の面間
隔測定方法及び装置。
[3] The method and apparatus according to the above item 1 or 2, wherein a prism is used as the optical path length varying means.

【0009】〔4〕 前記光路長可変手段として、屈折
率が可変の液晶を用いたことを特徴とする上記1又は2
記載の面間隔測定方法及び装置。
[4] A liquid crystal having a variable refractive index is used as the optical path length varying means.
The method and apparatus for measuring a surface distance according to the description.

【0010】〔5〕 空間的コヒーレンス長が短い低コ
ヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出され
た光束を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、
該光束整形手段から射出された光束を任意の偏光状態に
する第1の偏光状態変換手段と、該偏光状態変換手段か
ら射出された光束を偏光状態に応じて分割する光束分割
手段と、該第1の光束分割手段により分割された一方の
光束の光路上に配置された光路長を変化させる光路長変
化手段と、光束の偏光状態を変換する第2の偏光状態変
換手段と、前記光束分割手段により分割された他方の光
束の偏光状態を変換する第3の偏光状態変換手段と、該
第3の偏光状態変換手段により偏光状態が変化した光束
を測定すべき面間隔を有する被検物たる光学系へと導
き、測定すべき面に向かって光束が入射するような調整
手段を伴った光学素子と、前記被検物からの反射光を反
射する反射手段と、該反射手段からの反射光と前記光路
長変化手段を経由した光束とを重ね合わせる光束合成手
段と、該光束合成手段により重ね合わされた光束の光強
度を電気信号に変換する光電変換手段とを備えたこと特
徴とする面間隔測定方法及び装置。
[5] A low coherence light source having a short spatial coherence length, and a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam of an arbitrary shape;
A first polarization state conversion unit that converts a light beam emitted from the light beam shaping unit into an arbitrary polarization state, a light beam division unit that divides the light beam emitted from the polarization state conversion unit according to the polarization state, An optical path length changing unit disposed on an optical path of one of the light beams split by the first light beam splitting device, for changing an optical path length, a second polarization state converting unit for converting a polarization state of the light beam, and the light beam splitting device Third polarization state conversion means for converting the polarization state of the other light beam divided by the above, and an optical device as an object having a surface interval to measure a light beam whose polarization state has been changed by the third polarization state conversion means An optical element with an adjusting means that guides the light to the surface to be measured toward the surface to be measured, a reflecting means for reflecting the reflected light from the test object, and a reflected light from the reflecting means. Via the optical path length changing means A beam combining means for superimposing the light beam, the light beam combining means surface distance measuring method and apparatus characterized by comprising a photoelectric conversion means for converting into electrical signals the intensity of light beams superimposed by the.

【0011】〔6〕 空間的コヒーレンス長が短い低コ
ヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出され
た光束を分割する光束分割手段と、該光束分割手段によ
り分割された一方の光束を反射する第1の反射手段と、
該第1の反射手段で反射された光束を反射させるための
第2の反射手段と、前記光束分割手段により分割された
他方の光束を測定すべき面間隔を有する被検物たる光学
系へと導き、測定すべき面に向かって光束が入射するよ
うな調整手段を伴った光学素子と、前記光束分割手段で
分割された2つの光束を重ね合わせる光束合成手段と、
該光束合成手段により重ね合わされた光束の干渉情報か
ら面間隔を求めることを特徴とする面間隔測定方法及び
装置。
[6] A low coherence light source having a short spatial coherence length, light beam splitting means for splitting a light beam emitted from the low coherence light source, and a first light beam for reflecting one of the light beams split by the light beam splitting means. Reflection means,
A second reflecting means for reflecting the light beam reflected by the first reflecting means, and an optical system as an object having a surface interval to measure the other light beam divided by the light beam dividing means. An optical element with an adjusting means for guiding the light beam toward the surface to be measured, a light beam combining means for superimposing the two light beams divided by the light beam dividing means,
A surface distance measuring method and apparatus, wherein a surface distance is obtained from interference information of light beams superimposed by the light beam combining means.

【0012】〔7〕 空間的コヒーレンス長が短い低コ
ヒーレンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出され
た光束を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、
該光束整形手段により整形された光束の一部を反射する
反射手段と、前記光束整形手段により整形された光束と
平行する光路上に配置された測定すべき面間隔を有する
被検物たる光学系へと導き、測定すべき面に向かって光
束が入射するような調整手段を伴った光学素子と、前記
反射手段で反射された光束と被検物で反射された光束を
重ね合わせる光束合成手段と、該光束合成手段により重
ね合わされた光束の干渉情報から面間隔を求めることを
特徴とする面間隔測定方法及び装置。
[7] A low coherence light source having a short spatial coherence length, and a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam of an arbitrary shape;
A reflecting means for reflecting a part of the light beam shaped by the light beam shaping means; and an optical system as an object having a surface interval to be measured and arranged on an optical path parallel to the light beam shaped by the light beam shaping means. And an optical element with an adjusting unit such that the light beam is incident on the surface to be measured, and a light beam combining unit that superimposes the light beam reflected by the reflecting unit and the light beam reflected by the test object. And an apparatus for measuring a surface interval from interference information of the light beams superimposed by the light beam combining means.

【0013】〔8〕 光路中に光ファイバーを用いたこ
とを特徴とする上記1から7の何れか1項記載の面間隔
測定方法及び装置。
[8] The method and apparatus according to any one of the above items 1 to 7, wherein an optical fiber is used in an optical path.

【0014】[0014]

〔9〕 液晶の屈折率を測定することを特
徴とする上記8記載の測定方法及び装置。
[9] The measuring method and apparatus according to the above item 8, wherein the refractive index of the liquid crystal is measured.

【0015】〔10〕 上記1から7の何れか1項にお
いて、被検物たる光学系中の光学素子の厚さを設計値又
は実測より既知とし、前記光学系の間隔測定の結果から
求めた光路長より該光学素子の群屈折率を計算し、予め
作成した複数のガラス又はプラスチック材料の測定波長
域での群屈折率を計算した表の中から前記光学素子の群
屈折率測定値と一致する群屈折率を有するガラス又はプ
ラスチックを検索することにより、被検物の光学素子の
ガラス又はプラスチック材料の種類を特定することを特
徴とする光学材料の判別方法及び装置。
[10] In any one of the above items 1 to 7, the thickness of the optical element in the optical system as the test object is known from a design value or an actual measurement, and is obtained from a result of the distance measurement of the optical system. Calculate the group refractive index of the optical element from the optical path length, and agree with the measured group refractive index of the optical element from a table in which the group refractive index in a measurement wavelength range of a plurality of glass or plastic materials prepared in advance is calculated. A method and apparatus for determining an optical material, wherein a type of a glass or plastic material of an optical element to be inspected is specified by searching for a glass or plastic having a group index of refraction.

【0016】〔11〕 前記低コヒーレンス光源が直線
偏光した光束を射出するものであり、光軸を中心として
回転可能であることを特徴とする上記1から10の何れ
か1項記載の測定方法及び装置。
[11] The method according to any one of [1] to [10], wherein the low coherence light source emits a linearly polarized light beam, and is rotatable about an optical axis. apparatus.

【0017】〔12〕 前記低コヒーレンス光源が直線
偏光した光束を射出するものであり、該光源と光束分割
手段との間の光軸上に1/2波長板を配置し、該1/2
波長板が光軸を中心として回転可能であることを特徴と
する上記1から10の何れか1項記載の測定方法及び装
置。
[12] The low coherence light source emits a linearly polarized light beam, and a half-wave plate is disposed on the optical axis between the light source and the light beam splitting means.
The measurement method and apparatus according to any one of the above items 1 to 10, wherein the wave plate is rotatable about an optical axis.

【0018】〔13〕 上記11又は12において、該
光源がシングルモード発振の半導体レーザを閾値電流以
下で動作したものであることを特徴とする測定方法及び
装置。
[13] The measuring method and apparatus according to the above item 11 or 12, wherein the light source operates a single mode oscillation semiconductor laser at a threshold current or less.

【0019】〔14〕 上記11又は12において、該
光源がパルスレーザであることを特徴とする測定方法及
び装置。
[14] The measuring method and apparatus according to the above item 11 or 12, wherein the light source is a pulse laser.

【0020】〔15〕 反射手段が反射率可変ミラーで
あることを特徴とする上記1から10の何れか1項記載
の測定方法及び装置。。
[15] The measuring method and apparatus according to any one of [1] to [10], wherein the reflecting means is a variable reflectance mirror. .

【0021】〔16〕 上記15において、被検物の測
定対象の面で反射した反射光が光束合成手段に入射する
位置での光強度をI1 、該反射率可変ミラーで反射した
反射光が光束合成手段に入射する位置での光強度をI2
としたとき、0.05≦I1 /I2 ≦20となるよう
に、該反射率可変ミラーの反射率を調整することを特徴
とする測定方法及び装置。
[16] In the above item 15, the light intensity at the position where the reflected light reflected on the surface of the object to be measured is incident on the light beam combining means is I 1 , and the reflected light reflected by the reflectivity variable mirror is The light intensity at the position where it enters the light beam combining means is I 2
Wherein the reflectance of the variable reflectance mirror is adjusted such that 0.05 ≦ I 1 / I 2 ≦ 20.

【0022】〔17〕 上記15において、被検物の測
定対象の面で反射した反射光が光束合成手段に入射する
位置での光強度をI1 、該反射率可変ミラーで反射した
反射光が光束合成手段に入射する位置での光強度をI2
としたとき、0.2≦I1 /I2 ≦5となるように、該
反射率可変ミラーの反射率を調整することを特徴とする
測定方法及び装置。
[17] In the above 15, the light intensity at the position where the reflected light reflected on the surface of the test object to be measured is incident on the light beam combining means is I 1 , and the reflected light reflected by the reflectivity variable mirror is The light intensity at the position where it enters the light beam combining means is I 2
Wherein the reflectivity of the variable reflectivity mirror is adjusted such that 0.2 ≦ I 1 / I 2 ≦ 5.

【0023】〔18〕 反射手段が、光軸方向に可動な
ステージ上に間隔を空けて配置された複数の反射率可変
ミラーであり、独立に反射率が制御できるものであるこ
とを特徴とする上記1から17の何れか1項記載の測定
方法及び装置。。
[18] The reflecting means is a plurality of variable reflectivity mirrors arranged at intervals on a stage movable in the optical axis direction, and the reflectivity can be controlled independently. 18. The measuring method and apparatus according to any one of 1 to 17 above. .

【0024】〔19〕 光束分割手段と光路長変化手段
との間の光軸上に透明媒体を配置することを特徴とする
上記1から18の何れか1項記載の測定方法及び装
置。。
[19] The measuring method and apparatus according to any one of [1] to [18], wherein a transparent medium is arranged on the optical axis between the light beam splitting means and the optical path length changing means. .

【0025】〔20〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[20] The method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0026】0.5<(n(λS )−n(λL ))・d
/(LS −LL )<2 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ (L S -L L ) <2, where: d: thickness of the transparent medium n (λ): group index of refraction of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of the light emitted from the light source, the light intensity is the highest When the light intensity at the strong wavelength λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.

【0027】〔21〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[21] The method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0028】0.8<(n(λS )−n(λL ))・d
/(LS −LL )<1.25 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ (L S -L L ) <1.25, where d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : light intensity of light emitted from the light source There when the light intensity of the strongest wavelength lambda 0 and the I 0, the light intensity is 0.5I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.

【0029】〔22〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[22] The measurement method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0030】0.5<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<2 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 である。
0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa −L La ) / 2) <2, where d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of light emitted from the light source When the light intensity at the wavelength λ 0 where the light intensity is the strongest is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths L La at the wavelength λ S above is the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object.

【0031】〔23〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[23] The method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0032】0.8<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<1.25 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 である。
0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa −L La ) / 2) <1.25, where d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : light emitted from the light source When the light intensity at the wavelength λ 0 where the light intensity is the strongest is defined as I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths L La at the wavelength λ S above is the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object.

【0033】〔24〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[24] The measuring method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0034】|(n(λS )−n(λL ))・d−(L
S −LL )|<100[μm] ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
| (N (λ S ) −n (λ L )) · d− (L
S− LL ) | <100 [μm] where, d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of the light emitted from the light source, the light intensity is When the light intensity at the strongest wavelength λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.

【0035】〔25〕 上記19において、該透明媒体
が以下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及
び装置。
[25] The method and apparatus according to the above item 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression.

【0036】|(n(λS )−n(λL ))・d−(L
S −LL )|<30[μm] ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
| (N (λ S ) −n (λ L )) · d− (L
S− L L ) | <30 [μm] where d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of the light emitted from the light source, the light intensity is When the light intensity at the strongest wavelength λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.

【0037】〔26〕 上記20から25の何れか1項
において、λS を光強度が0.2I0 となる波長のうち
λ0 より短波長側の波長、λL を光強度が0.2I0
なる波長のうちλ0 より長波長側の波長とすることを特
徴とする測定方法及び装置。
[0037] [26] In any one of the above 20 to 25, the wavelength of the shorter wavelength side than the lambda 0 of the wavelength where the light intensity lambda S becomes 0.2i 0, lambda L light intensity 0.2i A measurement method and apparatus, wherein a wavelength longer than λ 0 among wavelengths that become 0 is used.

【0038】〔27〕 上記20から25の何れか1項
において、λS を光強度が0.1I0 となる波長のうち
λ0 より短波長側の波長、λL を光強度が0.1I0
なる波長のうちλ0 より長波長側の波長とすることを特
徴とする測定方法及び装置。
[27] In any one of the above items 20 to 25, λ S is a wavelength on the shorter wavelength side than λ 0 and λ L is a light intensity of 0.1 I 0 among wavelengths where the light intensity is 0.1 I 0. A measurement method and apparatus, wherein a wavelength longer than λ 0 among wavelengths that become 0 is used.

【0039】〔28〕 上記19から25の何れか1項
において、該透明媒体は複数の透明媒体からなることを
特徴とする測定方法及び装置。
[28] The measuring method and apparatus according to any one of the above items 19 to 25, wherein the transparent medium comprises a plurality of transparent media.

【0040】〔29〕 コヒーレンス長が短い光源から
射出された光束を光束分割手段により分割し、一方を参
照光と、他方は測定光として間隔を測定すべき被検物へ
と導き、かつ、参照光路と測定光路とが略同一方向に配
置されており、前記参照光と測定光を重畳させ、光学素
子又は光学系又は光学装置の面間隔を求める方法又は装
置又は測定された物。
[29] A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is referred to as a reference light, and the other as a measuring light, which is guided to a test object whose interval is to be measured. An optical path and a measurement optical path are arranged in substantially the same direction, a method or an apparatus or a measured object in which the reference light and the measurement light are superimposed to determine a surface interval of an optical element, an optical system, or an optical device.

【0041】〔30〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた干渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して
干渉を生じさせ、光学素子と表示装置又は表示素子との
面間隔を求める方法又は装置又は測定された物。
[30] An interferometer using a light source having a short coherence length, and a test object arranged in the optical path of the interferometer to cause interference, thereby reducing the surface distance between the optical element and the display device or the display element. The method or device to be determined or the measured object.

【0042】〔31〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた干渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して
干渉を生じさせ、面形状を求める方法又は装置又は測定
された物。
[31] An interferometer using a light source having a short coherence length, and a method or apparatus for measuring a surface shape by placing an object in the optical path of the interferometer to cause interference, or a measured object.

【0043】〔32〕 コヒーレンス長の短い光源と、
測定光光路と、参照光路とを備え、被測定物に前記光源
からの光を入射し、その射出光と参照光路の光を干渉さ
せて面形状を求める方法又は装置又は測定された物。
[32] A light source having a short coherence length,
A method or apparatus comprising a measurement optical path and a reference optical path, wherein light from the light source is incident on an object to be measured, and the emitted light and the light in the reference optical path interfere with each other to determine a surface shape or a measured object.

【0044】〔33〕 被測定物に入射する光路中にレ
ンズアレーを設けたことを特徴とする上記31又は32
記載の面形状を求める方法又は装置又は測定された物。
[33] The above-mentioned item 31 or 32, wherein a lens array is provided in the optical path incident on the object to be measured.
A method, apparatus, or measured object for obtaining the described surface shape.

【0045】〔34〕 被測定物に入射する光路中に光
束を複数に整形する手段を設けたことを特徴とする上記
31又は32記載の面形状を求める方法又は装置又は測
定された物。
[34] The method or apparatus for measuring the surface shape according to the above item 31 or 32, or a measured object, wherein a means for shaping a light beam into a plurality of light beams is provided in an optical path incident on the object to be measured.

【0046】〔35〕 被測定物に入射する光路中に配
置した光束を整形する手段を動かしつつ、測定を行うこ
とを特徴とする上記31又は32記載の面形状を求める
方法又は装置又は測定された物。
[35] The method or apparatus for determining the surface shape according to the above item 31 or 32, wherein the measurement is performed while moving the means for shaping the light beam disposed in the optical path incident on the object to be measured. Thing.

【0047】〔36〕 被測定物と受光素子とが光学的
に共役であることを特徴とする上記31又は32記載の
面形状を求める方法又は装置又は測定された物。
[36] The method or apparatus for determining a surface shape or the measured object according to the above item 31 or 32, wherein the object to be measured and the light receiving element are optically conjugate.

【0048】〔37〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた干渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して
干渉を生じさせ、被検物の面位置又は物理特性を求める
方法又は装置又は測定された物。
[37] An interferometer using a light source having a short coherence length, and a method of arranging a test object in an optical path of the interferometer to cause interference to obtain a surface position or a physical characteristic of the test object; Equipment or measured object.

【0049】〔38〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた光ファイバーを用いた干渉計と、前記干渉計の光路
中に被検物を配置して干渉を生じさせ、被検物の面間隔
又は物理特性を求める方法又は装置又は測定された物。
[38] An interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, and a test object arranged in the optical path of the interferometer to cause interference, thereby causing the surface spacing or physical characteristics of the test object Method or device for measuring or measured object.

【0050】〔39〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた光ファイバーを用いた干渉計において、前記干渉計
の光路中に光路長を変化させる部材を設け、前記干渉計
の光路中に被検物を配置して干渉を生じさせ、被検物の
面間隔又は物理特性を求める方法又は装置又は測定され
た物。
[39] In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, a member for changing the optical path length is provided in the optical path of the interferometer, and a test object is arranged in the optical path of the interferometer. A method or apparatus or a measured object that causes interference to determine the surface spacing or physical characteristics of a test object.

【0051】〔40〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた光ファイバーを用いた干渉計において、干渉計の光
路中に被検物を配置し、前記干渉計の光路中に光路長を
変化させる部材を設け、光路長を変化させる部材を通っ
た光と、通らない光とを干渉させて干渉を生じさせ、被
検物の面間隔又は物理特性を求める方法又は装置又は測
定された物。
[40] In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in the optical path of the interferometer, and a member for changing the optical path length is provided in the optical path of the interferometer. A method or an apparatus or a measured object that causes interference between light that has passed through a member that changes the optical path length and light that has not passed, thereby causing interference, and determining the surface spacing or physical characteristics of a test object.

【0052】〔41〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた光ファイバーを用いた干渉計において、光を前記干
渉計の光路中に設けた光路長を変化させる部材に入射
し、光路長を変化させる部材を通らない光と共に被検物
に入射し、出射光を干渉させて干渉を生じさせ、被検物
の面間隔又は物理特性を求める方法又は装置又は測定さ
れた物。
[41] In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, light is incident on a member for changing the optical path length provided in the optical path of the interferometer, and a member for changing the optical path length is used. A method or a device or a measured object that is incident on a test object together with light that does not pass therethrough, causes interference of emitted light to cause interference, and obtains a surface interval or physical characteristics of the test object.

【0053】〔42〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた光ファイバーを用いた干渉計において、干渉計の光
路中に被検物を配置し、被検物からの出射光を、前記干
渉計の光路中に設けた光路長を変化させる部材に入射
し、光路長を変化させる部材を通らない被検物からの出
射光と干渉させて干渉を生じさせ、被検物の面間隔又は
物理特性を求める方法又は装置又は測定された物。
[42] In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in the optical path of the interferometer, and light emitted from the test object is transmitted through the optical path of the interferometer. A method of determining the surface spacing or physical characteristics of a test object by causing interference with light emitted from a test object that is incident on a member that changes the optical path length and that does not pass through the member that changes the optical path length provided in Or a device or measured object.

【0054】〔43〕 コヒーレンス長が短い光源を用
いた干渉計において、干渉計の光路中に被検物を配置
し、前記干渉計の光路中に光路長を変化させる部材を設
け、光路長を変化させる部材を通った光と通らない光と
を干渉させて干渉を生じさせ、被検物の面間隔又は物理
特性を求める方法又は装置又は測定された物。
[43] In an interferometer using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in the optical path of the interferometer, a member for changing the optical path length is provided in the optical path of the interferometer, and the optical path length is reduced. A method or a device or a measured object that causes interference by causing light that has passed through a member to be changed and light that does not pass to cause interference, thereby obtaining the surface spacing or physical characteristics of a test object.

【0055】〔44〕 コヒーレンス長が短い光源から
射出された光束を光束分割手段により分割し、一方を参
照光として、他方は測定光として距離を測定すべき被検
物へと導き、前記参照光と測定光を重畳させて、距離を
求める方法又は装置。
[44] A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is used as a reference light, and the other is used as a measuring light, which is guided to a test object whose distance is to be measured. A method or device for determining the distance by superimposing the measurement light with the measurement light.

【0056】〔45〕 コヒーレンス長が短い光源から
射出された光束を光束分割手段により分割し、一方を参
照光とし、他方は測定光として距離を測定すべき被検物
へと内視鏡又は硬性鏡光学系を通して導き、前記参照光
と測定光を重畳させて距離を求める方法又は装置。
[45] A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is used as a reference light, and the other is used as a measuring light by an endoscope or a rigid device. A method or an apparatus for guiding a light through a mirror optical system and superposing the reference light and the measurement light to obtain a distance.

【0057】まず、本発明による面間隔測定方法及び装
置の基本的な構成を図1を用いて説明する。低コヒーレ
ンス光源101から射出した光束は、光束分割手段10
2で分割され、一方は参照光として光路長可変手段10
3で光路長が可変に調整されて反射鏡107で反射され
るようにしておく。参照光と測定光とは光束分割手段1
02が兼ねる光束合成手段105で重なり合うが、被検
物104の面aからの反射光と反射鏡107からの反射
光との光路長差が光源のコヒーレンス長以内であれば干
渉を生じ、光電検出器106で干渉信号が検出される。
次に、被検物104のもう一つの面bからの反射光に対
し、光路長可変手段103を移動して光路長を変化させ
光電検出器105で干渉信号が得られたとき、光路長可
変手段103による光路長変化を測定すれば、a−bの
間隔が得られる。
First, the basic configuration of the method and apparatus for measuring a surface interval according to the present invention will be described with reference to FIG. The light beam emitted from the low coherence light source 101 is
2, one of which is divided as an optical path length
The optical path length is variably adjusted at 3 and reflected by the reflecting mirror 107. The reference beam and the measuring beam are separated by a beam splitting unit 1
02 overlaps with the light beam synthesizing means 105 also serving as the light source 02, but if the difference in the optical path length between the reflected light from the surface a of the test object 104 and the reflected light from the reflecting mirror 107 is within the coherence length of the light source, interference occurs, and photoelectric detection is performed. The interference signal is detected by the detector 106.
Next, for the reflected light from the other surface b of the test object 104, the optical path length changing means 103 is moved to change the optical path length, and when an interference signal is obtained by the photoelectric detector 105, the optical path length variable If the change in the optical path length by the means 103 is measured, the interval a-b can be obtained.

【0058】[0058]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の面間隔測定方法
及び装置の実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method and apparatus for measuring a surface distance according to the present invention will be described below.

【0059】(実施例1)図2は本発明の実施例1の構
成を示す図である。低コヒーレンス光源1から射出した
光束は、コリメータレンズ2により平行光となり、偏光
子(ポラライザ)3で直線偏光になる。コリメータレン
ズ2としては顕微鏡対物レンズを用いてもよい。次に、
この直線偏光を偏光ビームスプリッタ(PBS)4で分
割する際、透過光と反射光が略等しい光量になるよう、
偏光子3の透過軸の方位角を設定しておく。偏光ビーム
スプリッタ4で分割された光束の中、透過光は参照光と
して、第1の1/4波長板5で円偏光となり、光路長可
変手段51を構成する楔形プリズム52を通り、反射鏡
6で反射した後、再度楔形プリズム52、1/4波長板
5を順に通り直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ4
で反射され、光電検出器(フォトデテクタ)8に入射す
る。楔形プリズム52はリニアガイド等で光軸に直交す
る方向に移動することができ、さらにその移動距離は測
長器等により正確に測定できる。
(Embodiment 1) FIG. 2 is a diagram showing the configuration of Embodiment 1 of the present invention. The light beam emitted from the low coherence light source 1 becomes parallel light by the collimator lens 2 and becomes linearly polarized light by the polarizer (polarizer) 3. A microscope objective lens may be used as the collimator lens 2. next,
When the linearly polarized light is split by the polarizing beam splitter (PBS) 4, the transmitted light and the reflected light have substantially the same light amount.
The azimuth of the transmission axis of the polarizer 3 is set in advance. Among the light beams split by the polarization beam splitter 4, the transmitted light becomes circularly polarized light by the first quarter-wave plate 5 as reference light, passes through the wedge-shaped prism 52 constituting the optical path length varying means 51, and passes through the reflecting mirror 6 After that, the light again passes through the wedge-shaped prism 52 and the quarter-wave plate 5 to become linearly polarized light again.
And is incident on a photoelectric detector (photodetector) 8. The wedge-shaped prism 52 can be moved in a direction perpendicular to the optical axis by a linear guide or the like, and the movement distance can be accurately measured by a length measuring device or the like.

【0060】一方、偏光ビームスプリッタ4で分割され
た反射光は測定光として、第2の1/4波長板10を通
り円偏光になる。面の間隔や肉厚を測定したい被検光学
系14の測定すべき一方の面aの球心近傍又は面頂近傍
に向かって光が入射するよう被検光学系14の入射側に
配置したレンズ30の位置を選び、このレンズ30を介
して第2の1/4波長板10を通った円偏光が被検光学
系14に入射する。レンズ30の位置は予め光線追跡等
の光学計算で求めておく。このように配置することで、
面aで反射した光束はレンズ30で、例えば光軸に対し
て±10°以内の略平行光となる。そして、その反射光
は1/4波長板10で直線偏光になり偏光ビームスプリ
ッタ4を透過し、光電検出器8に入射する。
On the other hand, the reflected light split by the polarization beam splitter 4 passes through the second quarter-wave plate 10 and becomes circularly polarized light as measurement light. A lens arranged on the incident side of the optical system 14 to be measured such that light is incident toward the vicinity of the spherical center or near the top of one surface a of the optical system 14 to be measured whose surface spacing or thickness is to be measured. The position of 30 is selected, and the circularly polarized light that has passed through the second quarter-wave plate 10 via this lens 30 enters the test optical system 14. The position of the lens 30 is obtained in advance by optical calculation such as ray tracing. By arranging in this way,
The light beam reflected by the surface a is converted by the lens 30 into, for example, substantially parallel light within ± 10 ° with respect to the optical axis. Then, the reflected light becomes linearly polarized light by the 波長 wavelength plate 10, passes through the polarization beam splitter 4, and enters the photoelectric detector 8.

【0061】光電検出器8としては、CCDのような1
次元又は2次元の固体撮像素子、撮像管、フォトダイオ
ード等を用いることができる。2次元の光電変換素子を
用いれば、被検光学系14の測定すべき各面からの反射
像がCRT上で確認できるので、被検レンズの位置決め
がしやすいメリットがある。
As the photoelectric detector 8, one such as a CCD is used.
A two-dimensional or two-dimensional solid-state imaging device, imaging tube, photodiode, or the like can be used. If a two-dimensional photoelectric conversion element is used, reflected images from each surface of the test optical system 14 to be measured can be confirmed on the CRT, and thus there is an advantage that the test lens can be easily positioned.

【0062】ここで、被検光学系14としては、カメ
ラ、デジタルカメラのズームレンズ、単焦点レンズ、顕
微鏡、内視鏡のレンズ、メガネレンズ、コンタクトレン
ズ等がある。
Here, examples of the optical system 14 include a camera, a zoom lens of a digital camera, a single focus lens, a microscope, a lens of an endoscope, a spectacle lens, a contact lens, and the like.

【0063】光電検出器8、たとえば、フォトダイオー
ド、CCD、C−MOSセンサ、撮像管、フォトマルチ
プライヤ、ラインセンサ、CdS等では、反射鏡6で反
射された光(参照光)と、被検レンズで反射された光
(測定光)が重なり合い、両者の光路長差が光源のコヒ
ーレンス長の範囲内であれば干渉が生じ干渉信号が観測
される。光源1にコヒーレンス長が数十μm程度の低コ
ヒーレンス光源を用いれば、参照光と測定光の光路長差
がコヒーレンス長の範囲内になったとき干渉信号が観測
される。
In the photoelectric detector 8, for example, a photodiode, a CCD, a C-MOS sensor, an image pickup tube, a photomultiplier, a line sensor, a CdS, etc., the light reflected by the reflecting mirror 6 (reference light) and the test light The light reflected by the lens (measurement light) overlaps, and if the optical path length difference between them is within the range of the coherence length of the light source, interference occurs and an interference signal is observed. If a low coherence light source having a coherence length of about several tens of μm is used as the light source 1, an interference signal is observed when the optical path length difference between the reference light and the measurement light falls within the range of the coherence length.

【0064】低コヒーレンス光源1としては、コヒーレ
ンス長が半値全幅0.1μm〜200μm又は波長の半
値全幅で1nm〜500nmの光源を用いることができ
る。たとえば、スーパールミネセントダイオード(SL
D)が近年よく知られているが、半導体レーザを閾値電
流以下で動作させるか、短パルスレーザ、ハロゲンラン
プ、LED等を用いてもよい。
As the low coherence light source 1, a light source having a coherence length of 0.1 μm to 200 μm in full width at half maximum or 1 nm to 500 nm in full width at half maximum of wavelength can be used. For example, a super luminescent diode (SL
Although D) is well known in recent years, a semiconductor laser may be operated at a threshold current or less, or a short pulse laser, a halogen lamp, an LED, or the like may be used.

【0065】この状態で楔形プリズム52の位置を記録
するか、リセットしておく。
In this state, the position of the wedge prism 52 is recorded or reset.

【0066】次に、被検光学系14の測定すべきもう一
方の面bの球心近傍又は面頂近傍に向かって光が入射す
るようレンズ30の位置を選択し、面bからの反射光が
光電検出器8に入射するようにしておく。そして、楔形
プリズム52の位置を変化させ、干渉信号が得られる位
置を求める。
Next, the position of the lens 30 is selected such that light is incident toward the vicinity of the spherical center or the top of the other surface b of the optical system 14 to be measured, and the reflected light from the surface b is selected. Is incident on the photoelectric detector 8. Then, the position of the interference signal is obtained by changing the position of the wedge-shaped prism 52.

【0067】この位置での楔形プリズム52の位置を読
み取る。この値と面aで求めた値を差し引き、その差を
空中の光路長に換算することで、求めるべき間隔が得ら
れる。
The position of the wedge prism 52 at this position is read. This value is subtracted from the value obtained on the surface a, and the difference is converted into the optical path length in the air to obtain the interval to be obtained.

【0068】ここで求めた値は空気換算長なので、測定
したい間隔の間の媒質が空気の場合、その換算した光路
長がそのまま求めるべき間隔となるが、間隔がガラスの
ような光学的に密な媒質の場合、媒質の屈折率で割るこ
とで実際の間隔を求めることができる。
Since the value obtained here is the air conversion length, if the medium between the intervals to be measured is air, the converted optical path length is the interval to be obtained as it is, but the interval is optically dense such as glass. In the case of a medium, the actual distance can be obtained by dividing the medium by the refractive index of the medium.

【0069】ここで、SLD等の低コヒーレンス光源を
使用しているので、光源の波長に広がりがある。したが
って、媒質が波長分散を持つ場合、分散を考慮した群屈
折率を使用することで、正確な間隔が求められる。
Here, since a low coherence light source such as an SLD is used, the wavelength of the light source has a wide range. Therefore, when the medium has chromatic dispersion, an accurate interval can be obtained by using the group refractive index in consideration of the dispersion.

【0070】群屈折率ng は次の式で表される。The group refractive index ng is represented by the following equation.

【0071】 ng =np −λ(dnp /dλ) ・・・式1 ここで、np では位相屈折率を表し、λは波長を表す。
この考え方は本発明全般に使用できる。
[0071] Here n g = n p -λ (dn p / dλ) ··· Equation 1, represents the phase refractive index at n p, lambda represents a wavelength.
This concept can be used throughout the present invention.

【0072】このとき、楔形プリズム52の光路長を反
射鏡(移動鏡)6の位置に換算した位置は、被検光学系
14の屈折率と面間隔がおよそ既知の場合には、干渉縞
が生じる位置をあらかじめ計算しておくとよい。
At this time, when the optical path length of the wedge-shaped prism 52 is converted to the position of the reflecting mirror (moving mirror) 6, the interference fringes are obtained when the refractive index and the surface interval of the optical system 14 to be measured are approximately known. It is advisable to calculate in advance the positions at which they occur.

【0073】干渉縞が生じる楔形プリズム52の光路長
を反射鏡6の位置に換算した位置z j+1 は次式でおよそ
計算できる。
The optical path length of the wedge-shaped prism 52 in which interference fringes occur
Is converted to the position of the reflecting mirror 6. j + 1Is approximately
Can be calculated.

【0074】 ただし、zj+1 は、j番目の反射光で生じる干渉縞が発
生する反射鏡6の上記換算位置である ngiは、i番目とi+1番目の面の間の既知の媒質の群
屈折率である。ti は、i番目とi+1番目の面の間の
既知の間隔である。Cは、定数項で原点をどこにとるか
で変わる。
[0074] Here, z j + 1 is the above-mentioned converted position of the reflecting mirror 6 where the interference fringe generated by the j-th reflected light is generated. N gi is the group refractive index of the known medium between the i-th and i + 1-th surfaces. It is. t i is the known spacing between the i-th and (i + 1) -th surfaces. C varies depending on where the origin is taken in a constant term.

【0075】なお、本実施例では、干渉縞の検出に光電
検出器を用いているが、干渉縞をスリガラス等のスクリ
ーン上に投影し、直接肉眼で観察してもよい。さらに、
光電検出器としてTVカメラを用いてCRTで干渉縞を
肉眼で観察してもよいし、波形モニター、オシロスコー
プ等で信号を観察してもよい。
In this embodiment, the photoelectric detector is used to detect the interference fringes. However, the interference fringes may be projected on a screen such as a ground glass and observed directly with the naked eye. further,
The interference fringes may be observed with the naked eye on a CRT using a TV camera as a photoelectric detector, or the signals may be observed with a waveform monitor, an oscilloscope, or the like.

【0076】光電検出器8の前には偏光子を設けて、参
照光と測定光の偏光状態をそろえることで干渉縞のコン
トラストが向上する。
A polarizer is provided in front of the photoelectric detector 8 to make the polarization states of the reference light and the measurement light uniform so that the contrast of interference fringes is improved.

【0077】干渉信号のコントラストを上げたい場合
は、その他に、偏光子3の方位角を変化させ、偏光ビー
ムスプリッタ4における反射光と透過光の光量比を変え
て参照光と測定光の反射光の強度をそろえることで、干
渉縞のコントラストが向上する。精度を上げるために
は、参照光と測定光の光量比がほぼ等しくなる、つまり
1:20〜20:1になるのがよい。そのためには光路
中にフィルター等を適宜挿入するかあるいは反射率の異
なる反射鏡等を使えばよい。
When it is desired to increase the contrast of the interference signal, the azimuth of the polarizer 3 is changed, and the ratio of the amount of reflected light to the amount of transmitted light in the polarizing beam splitter 4 is changed to reflect the reference light and the reflected light of the measurement light. By making the intensities uniform, the contrast of interference fringes is improved. In order to improve the accuracy, it is preferable that the light amount ratio between the reference light and the measurement light be approximately equal, that is, 1:20 to 20: 1. For this purpose, a filter or the like may be appropriately inserted into the optical path, or a reflecting mirror having a different reflectance may be used.

【0078】なお、レンズ30は省略して、コリメータ
レンズ2を光軸方向に適宜移動させ、測定面の球心近傍
あるいは面頂近傍に測定光が入射させるようにしてもよ
い。このようにしても面間隔測定は可能である。
The lens 30 may be omitted, and the collimator lens 2 may be appropriately moved in the direction of the optical axis so that the measurement light is incident near the spherical center or near the top of the measurement surface. Even in this manner, the surface interval measurement is possible.

【0079】また、レンズ30あるいはコリメータレン
ズ2は被検物により、適宜交換してもよい。
The lens 30 or the collimator lens 2 may be appropriately replaced depending on the test object.

【0080】測定対象としては、ズームレンズの面間
隔、ズーム群間隔等の他に、レンズ面とフィルム面、レ
ンズ面と圧板、レンズ面とCCD撮像面の距離、カメラ
のファインダーのプリズムの面間隔等を測定してもよ
い。
The object to be measured is, in addition to the distance between the surfaces of the zoom lens, the distance between the zoom groups, etc., the distance between the lens surface and the film surface, the distance between the lens surface and the pressure plate, the distance between the lens surface and the CCD imaging surface, the distance between the prisms of the camera finder. Etc. may be measured.

【0081】なお、光学系のアライメントを行う際、光
源が不可視光の場合には光源の波長に感度を有する可視
化装置を用いるが、一般的に高価なので、光源の波長が
近赤外光であれば、市販の安価な液晶モニター付のデジ
タルカメラあるいはテレビカメラを代わりに用いてもよ
い。一般的にデジタルカメラの撮像素子の直前には、赤
外カットフィルターが組み込まれているが、800nm
程度の近赤外光には多少感度があるのでビームが写る。
そこで、デジタルカメラにカメラの取り込み画像をリア
ルタイムで直接液晶モニターに表示できる機能があれ
ば、この機能を利用してビームをモニターすることによ
り高価な可視化装置を用いなくても光学系の調整が容易
に行える。
When aligning the optical system, if the light source is invisible light, a visualization device having sensitivity to the wavelength of the light source is used. For example, a commercially available digital camera with a liquid crystal monitor or a television camera may be used instead. In general, an infrared cut filter is incorporated immediately before an image sensor of a digital camera.
Since the near-infrared light has some sensitivity, a beam is projected.
Therefore, if the digital camera has a function that can directly display the captured image of the camera on the LCD monitor in real time, it is easy to adjust the optical system without using an expensive visualization device by monitoring the beam using this function Can be done.

【0082】以下、本発明に共通して言えることを述べ
る。
Hereinafter, what can be said in common to the present invention will be described.

【0083】光電検出器8として、固体撮像素子を用い
た場合、光電検出器8の出力はオシロスコープ、波形モ
ニター、テレビディスプレイ等で観察し、干渉信号の強
度がピークになる、あるいは干渉縞のコントラストがピ
ークとなる反射鏡の位置を求めて、レンズ面間隔を求め
てもよい。
When a solid-state image pickup device is used as the photoelectric detector 8, the output of the photoelectric detector 8 is observed with an oscilloscope, a waveform monitor, a television display, or the like, and the intensity of the interference signal reaches a peak or the contrast of the interference fringes. Alternatively, the position of the reflecting mirror at which the peak becomes may be obtained, and the lens surface interval may be obtained.

【0084】また、球心近傍あるいは面頂近傍に測定光
を入射させるときの許容範囲は、被検面への入射光ある
いは射出光の光軸に対する角度で±15°程度の誤差が
あってもよい。精密な測定の場合には誤差は±10°以
内にすればよい。なぜなら、測定には光軸近傍で生じる
干渉縞をつかえばよいからである。このとき、たいてい
の場合、干渉縞は同心円状になるがコントラストが比較
的見やすいので都合がよい。
The allowable range when the measuring light is made to enter the vicinity of the spherical center or the top of the surface even if there is an error of about ± 15 ° with respect to the optical axis of the incident light or the outgoing light on the test surface. Good. In the case of precise measurement, the error may be within ± 10 °. This is because the interference fringes generated near the optical axis may be used for the measurement. At this time, in most cases, the interference fringes are concentric, but the contrast is relatively easy to see, which is convenient.

【0085】なお、本発明の面間隔測定器に共通して言
えることであるが、光束を被検面に入射させる場合、面
頂近傍よりも球心近傍に入射させた方が面形状の乱れ、
キズ、ゴミ等の影響を受け難いので、なお望ましい。
As can be said in common with the surface distance measuring device of the present invention, when the light beam is incident on the surface to be measured, it is more likely that the light beam is incident near the spherical center than near the top of the surface. ,
It is more desirable because it is less susceptible to scratches and trash.

【0086】また、本発明は、平面でない光学素子、あ
るいはそれら光学素子を含む光学系の面間隔の測定に使
えるが、これらの場合、より精度の良い測定を行うため
に大切なことは、それら被検物へ入射する光束が非平行
であることである。これは、光束を被検非平面の球心近
傍あるいは面頂近傍に入射させるために有効である。
Further, the present invention can be used for measuring an optical element that is not a plane or an optical system including those optical elements, but in these cases, it is important to perform more accurate measurement. That is, the light beam incident on the test object is non-parallel. This is effective for causing the light beam to enter the vicinity of the spherical center or the top of the surface of the non-planar surface to be inspected.

【0087】また、本発明は、光学素子の加工中の厚さ
の検査にも使える。光学素子がレンズの場合は、加工中
とは、レンズの屈折面の研磨、削り(精研削)中、レン
ズ1個の心取り加工中(コバの削り中)、レンズ組み立
て中の複数のレンズの面間隔調整と偏心調整(2個以上
のレンズの心合わせ)、接合レンズ後のレンズ肉厚管理
(接合レンズの心合わせ、接合レンズのレンズ厚、接着
剤の厚さ、エアースペース接合の場合のエアー間隔、両
レンズの心合わせ)が含まれる。
The present invention can also be used for inspecting the thickness of an optical element during processing. When the optical element is a lens, the term "under processing" means that during the polishing and shaving (fine grinding) of the refracting surface of the lens, during the centering of one lens (during edge cutting), and during the assembly of a plurality of lenses. Surface spacing adjustment and eccentricity adjustment (centering of two or more lenses), lens thickness management after cemented lens (centering of cemented lens, lens thickness of cemented lens, adhesive thickness, in case of air space joining) Air spacing, alignment of both lenses).

【0088】ここで、参照光路中に配置する光路長可変
手段51としては、図2のように1次元方向に厚さが変
化する楔形プリズム52の他に各種の光学的手段を用い
ることができる。図3(a)に示した手段は、円周方向
に厚さが変化する円弧状プリズム53であり、光軸に平
行な回転軸の周りで回転調節することにより光路長を可
変にできる。
Here, as the optical path length varying means 51 disposed in the reference optical path, various optical means can be used in addition to the wedge prism 52 whose thickness changes in a one-dimensional direction as shown in FIG. . The means shown in FIG. 3A is an arc-shaped prism 53 whose thickness changes in the circumferential direction, and the optical path length can be made variable by adjusting the rotation around a rotation axis parallel to the optical axis.

【0089】図3(b)に示した手段は、1次元方向に
厚さが段階的に変化する多段プリズム54であり、この
ような多段プリズム54を用いることにより、光軸に直
交する方向に位置調節することにより光路長を段階的に
サンプリングして変化させることができる。
The means shown in FIG. 3B is a multi-stage prism 54 whose thickness changes stepwise in a one-dimensional direction. By using such a multi-stage prism 54, it is possible to use a multi-stage prism 54 in the direction orthogonal to the optical axis. By adjusting the position, the optical path length can be sampled and changed stepwise.

【0090】図3(c)に示した手段は、1次元方向の
屈折率nが図3(c’)に示すように連続的に変化する
GRINプリズム55であり、このようなGRINプリ
ズム55を用いて、光軸に直交する方向に位置調節する
ことにより光路長を連続的に可変にすることができる。
The means shown in FIG. 3C is a GRIN prism 55 in which the one-dimensional refractive index n changes continuously as shown in FIG. 3C '. The optical path length can be made continuously variable by adjusting the position in the direction orthogonal to the optical axis.

【0091】図3(d)に示した手段は、透明板57、
57’間あるいは一方が透明板57、他方が反射板5
7’の間に注入装置59により透明液体あるいは流体5
8を注入して、板57、57’間の間の厚さを調節する
ことにより、その間の光路長を連続的に可変にする液体
プリズム56である。
The means shown in FIG.
Between 57 'or one side is the transparent plate 57, the other is the reflection plate 5
The transparent liquid or fluid 5 is injected by the injection device 59 during 7 ′.
8 is a liquid prism 56 that continuously varies the optical path length by adjusting the thickness between the plates 57 and 57 ′ by injecting the same.

【0092】また、以上の他、印加電圧等を変えること
により屈折率が変わり光路長を可変にできる液晶等の電
気光学材料等も光路長可変手段51として用いることが
できる。
In addition to the above, an electro-optical material such as a liquid crystal, which can change the refractive index by changing the applied voltage or the like and change the optical path length, can also be used as the optical path length changing means 51.

【0093】(実施例2)図4は本発明の実施例2の構
成を示す図である。低コヒーレンス光源1から射出した
光束は、コリメータレンズ2により平行光となり、偏光
子3で直線偏光になる。次に、この直線偏光を第1のP
BS41で分割する際、透過光と反射光が略等しい光量
になるよう、偏光子3の透過軸の方位角を設定してお
く。PBS41で分割された光束の中、反射光は参照光
として、反射手段21で反射され、光路長可変手段51
を通り、1/2波長板19で偏光面が90°回転され、
第2のPBS42を透過して、偏光子(アナライザ)2
2を経て光電検出器8に入射する。光路長可変手段51
は実施例1で述べた何れかのものである。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a diagram showing the configuration of Embodiment 2 of the present invention. The light beam emitted from the low coherence light source 1 becomes parallel light by the collimator lens 2 and becomes linearly polarized light by the polarizer 3. Next, this linearly polarized light is
When splitting by the BS 41, the azimuth of the transmission axis of the polarizer 3 is set so that the amount of transmitted light and the amount of reflected light are substantially equal. In the light beam split by the PBS 41, the reflected light is reflected by the reflecting means 21 as reference light, and is reflected by the optical path length changing means 51.
, The polarization plane is rotated 90 ° by the half-wave plate 19,
After passing through the second PBS 42, the polarizer (analyzer) 2
After that, the light enters the photoelectric detector 8. Optical path length varying means 51
Is any of those described in the first embodiment.

【0094】一方、第1のPBS41で分割された透過
光は、第3のPBS43を透過し、1/4波長板10を
通り円偏光になる。実施例1と同様のレンズ30を介し
て1/4波長板10を通った円偏光が被検光学系14に
入射する。被検光学系14の一つの面で反射した光束は
レンズ30を経て1/4波長板10で直線偏光になり、
第3のPBS43で反射され、次いで第2のPBS42
で反射され、偏光子22を経て光電検出器8に入射す
る。
On the other hand, the transmitted light split by the first PBS 41 passes through the third PBS 43, passes through the quarter-wave plate 10, and becomes circularly polarized light. Circularly polarized light having passed through the quarter-wave plate 10 via the same lens 30 as in the first embodiment enters the test optical system 14. The light beam reflected on one surface of the test optical system 14 passes through the lens 30 and becomes linearly polarized light by the 波長 wavelength plate 10.
Reflected by the third PBS 43 and then the second PBS 42
And is incident on the photoelectric detector 8 via the polarizer 22.

【0095】光路長可変手段51と透過した光(参照
光)と、被検光学系14の一つの面で反射された光(測
定光)が重なり合い、両者の光路長差が光源のコヒーレ
ンス長の範囲内であれば干渉が生じ干渉信号が観測され
る。光源1にコヒーレンス長が数十μm程度の低コヒー
レンス光源を用いれば、参照光と測定光の光路長差がコ
ヒーレンス長の範囲内になったとき干渉信号が観測され
る。
The light (reference light) transmitted through the optical path length varying means 51 and the light (measurement light) reflected on one surface of the optical system to be measured 14 overlap, and the difference in optical path length between the two is the coherence length of the light source. If it is within the range, interference occurs and an interference signal is observed. If a low coherence light source having a coherence length of about several tens of μm is used as the light source 1, an interference signal is observed when the optical path length difference between the reference light and the measurement light falls within the range of the coherence length.

【0096】次に、被検光学系14の測定すべきもう一
方の面の球心近傍又は面頂近傍に向かって光が入射する
ようレンズ30の位置を選択し、その面からの反射光が
光電検出器8に入射するようにしておく。レンズ30の
位置は予め光軸追跡等の光学計算で求めておく。そし
て、光路長可変手段51による光路長を変化させ、干渉
信号が得られる位置を求める。
Next, the position of the lens 30 is selected such that light is incident toward the vicinity of the spherical center or the top of the other surface of the optical system 14 to be measured, and the reflected light from that surface is measured. It is made to enter the photoelectric detector 8. The position of the lens 30 is obtained in advance by optical calculation such as optical axis tracking. Then, the optical path length is changed by the optical path length varying means 51, and the position where the interference signal is obtained is obtained.

【0097】この位置での光路長の値から最初の面で求
めた光路長を差し引き、その差を空中の光路長に換算す
ることで、求めるべき間隔が得られる。
By subtracting the optical path length obtained at the first plane from the value of the optical path length at this position, and converting the difference into an optical path length in the air, an interval to be obtained can be obtained.

【0098】(実施例3)図5は本発明の実施例3の構
成を示す図である。低コヒーレンス光源1から射出した
光束は、コリメータレンズ2により平行光となり、偏光
子3で直線偏光になる。次に、この直線偏光をPBS4
で分割する際、透過光と反射光が略等しい光量になるよ
う、偏光子3の透過軸の方位角を設定しておく。PBS
4で分割された光束の中、透過光は参照光として、ルー
フミラーからなる第1の反射鏡61に入射して反対方向
にシフトして反射され、その反射光はPBS4を透過し
て、同じくルーフミラーからなる第2の反射鏡62に入
射して反対方向にシフトして反射され、その反射光はP
BS4を透過して第1の反射鏡61に2回目の入射をし
て反対方向にシフトして反射され、その反射光はPBS
4を透過して、第2の反射鏡62に2回目の入射して反
対方向にシフトして反射され、その反射光はPBS4を
透過して第1の反射鏡61に3回目の入射をして反対方
向にシフトして反射され、その反射光は1/2波長板1
9で偏光面が90°回転され、PBS4に入射し、今度
はPBS4で反射され、偏光子22を経て光電検出器8
に入射する。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a diagram showing the configuration of Embodiment 3 of the present invention. The light beam emitted from the low coherence light source 1 becomes parallel light by the collimator lens 2 and becomes linearly polarized light by the polarizer 3. Next, this linearly polarized light is
When the light is divided by, the azimuth of the transmission axis of the polarizer 3 is set so that the transmitted light and the reflected light have substantially the same light amount. PBS
Among the luminous fluxes divided by 4, the transmitted light enters the first reflecting mirror 61 composed of a roof mirror as reference light, is shifted and reflected in the opposite direction, and the reflected light is transmitted through the PBS 4 and is similarly reflected. The light is incident on a second reflecting mirror 62 composed of a roof mirror, is shifted in the opposite direction and is reflected, and the reflected light is P
After passing through the BS 4 and entering the first reflecting mirror 61 for the second time, the light is shifted and reflected in the opposite direction, and the reflected light is reflected by the PBS.
4 and is incident on the second reflecting mirror 62 for the second time, is reflected and shifted in the opposite direction, and the reflected light is transmitted through the PBS 4 and is incident on the first reflecting mirror 61 for the third time. Reflected in the opposite direction, and the reflected light is
At 9, the plane of polarization is rotated by 90 ° and is incident on the PBS 4, this time it is reflected by the PBS 4 and passes through the polarizer 22 to the photoelectric detector 8.
Incident on.

【0099】一方、PBS4で分割された反射光は、1
/4波長板10を通り円偏光になる。実施例1と同様の
レンズ30を介して1/4波長板10を通った円偏光が
被検光学系14に入射する。被検光学系14の一つの面
で反射した光束はレンズ30を経て1/4波長板10で
直線偏光になり、PBS4を透過し、偏光子22を経て
光電検出器8に入射する。
On the other hand, the reflected light split by the PBS 4 is 1
The light passes through the 波長 wavelength plate 10 and becomes circularly polarized light. Circularly polarized light having passed through the quarter-wave plate 10 via the same lens 30 as in the first embodiment enters the test optical system 14. The light beam reflected by one surface of the test optical system 14 becomes linearly polarized light by the quarter wavelength plate 10 through the lens 30, passes through the PBS 4, and enters the photoelectric detector 8 through the polarizer 22.

【0100】第1の反射鏡61は両矢符のように位置調
整可能で、本発明の光路長可変手段51を構成してお
り、第1の反射鏡61と第2の反射鏡62との間で複数
回反射された参照光と、被検光学系14の一つの面で反
射された光(測定光)が重なり合い、両者の光路長差が
光源のコヒーレンス長の範囲内であれば干渉が生じ干渉
信号が観測される。光源1にコヒーレンス長が数十μm
程度の低コヒーレンス光源を用いれば、参照光と測定光
の光路長差がコヒーレンス長の範囲内になったとき干渉
信号が観測される。
The position of the first reflecting mirror 61 can be adjusted as indicated by double arrows, and constitutes the optical path length varying means 51 of the present invention. The first reflecting mirror 61 and the second reflecting mirror 62 The reference light reflected a plurality of times between the reference light and the light (measurement light) reflected from one surface of the test optical system 14 overlaps, and if the optical path length difference between the two is within the range of the coherence length of the light source, interference occurs. The resulting interference signal is observed. Light source 1 has coherence length of tens of μm
If a light source with a low coherence level is used, an interference signal is observed when the optical path length difference between the reference light and the measurement light falls within the range of the coherence length.

【0101】次に、被検光学系14の測定すべきもう一
方の面の球心近傍又は面頂近傍に向かって光が入射する
ようレンズ30の位置を固定し、その面からの反射光が
光電検出器8に入射するようにしておく。レンズ30の
位置は予め光学計算で求めておく。そして、第1の反射
鏡61の位置を移動させて光路長を変化させ、干渉信号
が得られる位置を求める。
Next, the position of the lens 30 is fixed so that light is incident near the spherical center or near the top of the other surface of the optical system 14 to be measured, and the reflected light from that surface is It is made to enter the photoelectric detector 8. The position of the lens 30 is obtained in advance by optical calculation. Then, the position of the first reflecting mirror 61 is moved to change the optical path length, and a position at which an interference signal is obtained is obtained.

【0102】この位置での光路長の値から最初の面で求
めた光路長を差し引き、その差を空中の光路長に換算す
ることで、求めるべき間隔が得られる。つまり、2面の
位置の差が求まる。
The interval to be obtained is obtained by subtracting the optical path length obtained at the first plane from the value of the optical path length at this position and converting the difference into an optical path length in the air. That is, the difference between the positions of the two surfaces is obtained.

【0103】この実施例においては、第1の反射鏡61
と第2の反射鏡62との間での往復回数をNとすると、
第1の反射鏡61の位置変化量の4N倍の光路長が変化
するものである。
In this embodiment, the first reflecting mirror 61
Assuming that the number of reciprocations between the second mirror 62 and N is N,
The optical path length changes by 4N times the position change amount of the first reflecting mirror 61.

【0104】(実施例4)図6(a)は本発明の実施例
4の構成を示す図である。低コヒーレンス光源1から射
出した光束は、ビーム合成器4’を経て、コリメータレ
ンズ2により平行光となり、その周辺部分の光束は参照
光として参照鏡6’に入射する。参照鏡6’は両矢符の
ように位置調整可能で、本発明の光路長可変手段51を
構成しており、光路長が可変に調整されて反射される。
また、コリメータレンズ2により平行とされた光束の中
心部分は、測定光として実施例1と同様のレンズ30を
介して被検光学系14に入射する。参照鏡6’で反射さ
れた光束と、被検光学系14の一つの面で反射した光束
はコリメータレンズ2を経てビーム合成器4’に入射し
て反射され、周辺光束にのみ作用するプリズム部材63
とレンズ64を経て、光電検出器8に入射して重なり合
う。
(Embodiment 4) FIG. 6A is a diagram showing the configuration of Embodiment 4 of the present invention. The light beam emitted from the low coherence light source 1 passes through a beam combiner 4 'and is converted into parallel light by a collimator lens 2, and a light beam in a peripheral portion of the light beam enters a reference mirror 6' as reference light. The position of the reference mirror 6 'can be adjusted as indicated by double arrows, and constitutes the optical path length varying means 51 of the present invention. The optical path length is variably adjusted and reflected.
Further, the central portion of the light beam collimated by the collimator lens 2 enters the test optical system 14 via the same lens 30 as in the first embodiment as measurement light. A light beam reflected by the reference mirror 6 'and a light beam reflected by one surface of the test optical system 14 enter the beam combiner 4' via the collimator lens 2, are reflected, and are prism members which act only on peripheral light beams. 63
Then, the light enters the photoelectric detector 8 via the lens 64 and overlaps.

【0105】参照光と被検光学系14の一つの面で反射
された光の光路長差が光源のコヒーレンス長の範囲内で
あれば干渉が生じ干渉信号が観測される。光源1にコヒ
ーレンス長が数十μm程度の低コヒーレンス光源を用い
れば、参照光と測定光の光路長差がコヒーレンス長の範
囲内になったとき干渉信号が観測される。
If the optical path length difference between the reference light and the light reflected by one surface of the test optical system 14 is within the coherence length of the light source, interference occurs and an interference signal is observed. If a low coherence light source having a coherence length of about several tens of μm is used as the light source 1, an interference signal is observed when the optical path length difference between the reference light and the measurement light falls within the range of the coherence length.

【0106】次に、被検光学系14の測定すべきもう一
方の面の球心近傍又は面頂近傍に向かって光が入射する
ようレンズ30の位置を固定し、その面からの反射光が
光電検出器8に入射するようにしておく。レンズ30の
位置は予め光学計算で求めておく。そして、参照鏡6’
による光路長を変化させ、干渉信号が得られる位置を求
める。
Next, the position of the lens 30 is fixed so that light is incident near the spherical center or near the top of the other surface of the optical system 14 to be measured. It is made to enter the photoelectric detector 8. The position of the lens 30 is obtained in advance by optical calculation. And the reference mirror 6 '
And the position at which the interference signal is obtained is obtained.

【0107】この位置での光路長の値から最初の面で求
めた光路長を差し引き、その差を空中の光路長に換算す
ることで、求めるべき間隔が得られる。
By subtracting the optical path length obtained at the first plane from the value of the optical path length at this position, and converting the difference into an optical path length in the air, an interval to be obtained can be obtained.

【0108】この実施例においては、図6(b)に示す
ように、コリメータレンズ2により平行にされた光束の
上側部分を参照光とし、下側部分を測定光とするように
配置を変更してもよい。なお、図6(b)のコリメータ
レンズ2により左側部分は図6(a)の場合と同様であ
るので、図示は省いてある。
In this embodiment, as shown in FIG. 6B, the arrangement is changed so that the upper part of the light beam collimated by the collimator lens 2 is used as reference light and the lower part is used as measurement light. You may. Since the left portion is the same as that in FIG. 6A due to the collimator lens 2 in FIG. 6B, it is not shown.

【0109】(実施例5)図7は本発明の実施例5の構
成を示す図である。この実施例は、光路長可変手段51
として移動鏡6’を用いた干渉計において、干渉計光路
中にこの移動鏡6’の移動量を測定する干渉系を同時に
組み込んだ実施例である。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a diagram showing the configuration of Embodiment 5 of the present invention. In this embodiment, the optical path length varying means 51 is used.
This is an embodiment in which an interferometer using a movable mirror 6 'is incorporated in the interferometer optical path at the same time as an interferometer for measuring the amount of movement of the movable mirror 6'.

【0110】まず、被検光学系14の面間隔を測定する
系を説明する。低コヒーレンス光源1から射出した光束
は、コリメータレンズ2により平行光となり、偏光子3
で直線偏光になる。次に、この直線偏光をPBS4で分
割する際、透過光と反射光が略等しい光量になるよう、
偏光子3の透過軸の方位角を設定しておく。PBS4で
分割された光束の中、透過光は参照光として、第1の1
/4波長板5で円偏光となり、光路長可変手段51を構
成する移動鏡6’で反射した後、再度1/4波長板5を
通り直線偏光になり、PBS4で反射され、偏光子22
を経て光電検出器8に入射する。
First, a system for measuring the surface interval of the test optical system 14 will be described. The light beam emitted from the low coherence light source 1 is turned into parallel light by the collimator lens 2,
Becomes linearly polarized light. Next, when the linearly polarized light is split by the PBS 4, the transmitted light and the reflected light have substantially the same light amount.
The azimuth of the transmission axis of the polarizer 3 is set in advance. In the light beam split by the PBS 4, the transmitted light is the first 1
The light becomes circularly polarized light by the 板 wavelength plate 5, is reflected by the moving mirror 6 ′ constituting the optical path length changing means 51, becomes linearly polarized light again through the 波長 wavelength plate 5, is reflected by the PBS 4, and is reflected by the polarizer 22.
And enters the photoelectric detector 8.

【0111】一方、PBS4で分割された反射光は、第
2の1/4波長板10を通り円偏光になる。実施例1と
同様のレンズ30を介して1/4波長板10を通った円
偏光が被検光学系14に入射する。被検光学系14の一
つの面で反射した光束はレンズ30を経て1/4波長板
10で直線偏光になり、PBS4を透過し、偏光子22
を経て光電検出器8に入射する。
On the other hand, the reflected light split by the PBS 4 passes through the second quarter-wave plate 10 and becomes circularly polarized light. Circularly polarized light having passed through the quarter-wave plate 10 via the same lens 30 as in the first embodiment enters the test optical system 14. The light beam reflected by one surface of the test optical system 14 passes through the lens 30, becomes linearly polarized light by the レ ン ズ wavelength plate 10, passes through the PBS 4, and passes through the polarizer 22.
And enters the photoelectric detector 8.

【0112】移動鏡6’は両矢符のように位置調整可能
で、移動鏡6’で反射された参照光と、被検光学系14
の一つの面で反射された光(測定光)が重なり合い、両
者の光路長差が光源のコヒーレンス長の範囲内であれば
干渉が生じ干渉信号が観測される。光源1にコヒーレン
ス長が数十μm程度の低コヒーレンス光源を用いれば、
参照光と測定光の光路長差がコヒーレンス長の範囲内に
なったとき干渉信号が観測される。
The position of the movable mirror 6 ′ can be adjusted as shown by double arrows, and the reference light reflected by the movable mirror 6 ′ and the optical system
Light (measurement light) reflected by one surface of the light source overlaps, and if the optical path length difference between the two is within the range of the coherence length of the light source, interference occurs and an interference signal is observed. If a low coherence light source having a coherence length of about several tens of μm is used for the light source 1,
An interference signal is observed when the optical path length difference between the reference light and the measurement light falls within the range of the coherence length.

【0113】次に、被検光学系14の測定すべきもう一
方の面の球心近傍又は面頂近傍に向かって光が入射する
ようレンズ30の位置を固定し、その面からの反射光が
光電検出器8に入射するようにしておく。レンズ30の
位置は予め光学計算で求めておく。そして、移動鏡6’
の位置を移動させて光路長を変化させ、干渉信号が得ら
れる位置を求める。
Next, the position of the lens 30 is fixed so that light is incident near the spherical center or near the top of the other surface of the optical system 14 to be measured. It is made to enter the photoelectric detector 8. The position of the lens 30 is obtained in advance by optical calculation. And the moving mirror 6 '
Is moved to change the optical path length, and a position at which an interference signal is obtained is obtained.

【0114】この位置での光路長の値から最初の面で求
めた光路長を差し引き、その差を空中の光路長に換算す
ることで、求めるべき間隔が得られる。
The interval to be obtained is obtained by subtracting the optical path length obtained at the first plane from the value of the optical path length at this position, and converting the difference into the optical path length in the air.

【0115】ところで、この移動鏡6’の位置を正確に
測定するための別の干渉系がPBS4を中心にして設け
られており、レーザのような長コヒーレンス光源70か
ら射出した光束は、ミラー71で反射され、PBS4で
透過光と反射光に分割される。透過光は測定光として、
第1の1/4波長板5で円偏光となり、移動鏡6’で反
射した後、再度1/4波長板5を通り直線偏光になり、
PBS4で反射され、測長器用光電検出器76に入射す
る。
By the way, another interference system for accurately measuring the position of the movable mirror 6 'is provided around the PBS 4, and the light beam emitted from the long coherence light source 70 such as a laser is reflected by the mirror 71. And is divided by the PBS 4 into transmitted light and reflected light. The transmitted light is the measurement light,
After being circularly polarized by the first quarter-wave plate 5 and reflected by the moving mirror 6 ', the light again passes through the quarter-wave plate 5 to become linearly polarized light.
The light is reflected by the PBS 4 and enters the photoelectric detector 76 for a length measuring device.

【0116】一方、PBS4で分割された反射光は、参
照光として、第2の1/4波長板10を通り円偏光にな
り、ミラー72で反射し、1/4波長板10で直線偏光
になり、PBS4を透過し、ルーフミラーからなる反射
部材73で反対方向にシフトして反射され、その反射光
はPBS4を透過して、第2の1/4波長板10を通り
円偏光になり、ミラー74で反射し、1/4波長板10
で直線偏光になり、PBS4で反射し、ミラー75で反
射して測長器用光電検出器76に入射して測定光と干渉
して干渉縞を形成する。この干渉縞をカウントすること
により、移動鏡6’の位置が測定される。
On the other hand, the reflected light split by the PBS 4 passes through the second quarter-wave plate 10 to become circularly polarized light as reference light, is reflected by the mirror 72, and becomes linearly polarized light by the quarter-wave plate 10. The reflected light is transmitted through the PBS 4 and reflected in the opposite direction by the reflection member 73 composed of a roof mirror. The reflected light is transmitted through the PBS 4 and passes through the second quarter-wave plate 10 to become circularly polarized light. Reflected by the mirror 74, the 4 wavelength plate 10
Then, the light becomes linearly polarized light, is reflected by the PBS 4, is reflected by the mirror 75, is incident on the photoelectric detector 76 for the length measuring device, interferes with the measuring light, and forms an interference fringe. By counting the interference fringes, the position of the movable mirror 6 'is measured.

【0117】なお、以上の実施例1〜5において、光路
中に光ファイバーを用いて、その光ファイバー中に光路
を形成するように構成することもできる。
In the first to fifth embodiments, an optical fiber may be used in the optical path, and the optical path may be formed in the optical fiber.

【0118】また、面間隔を既知のものとして、その面
間の液晶の屈折率を測定することも当然可能である。
Further, it is of course possible to measure the refractive index of the liquid crystal between the planes with the plane distance being known.

【0119】(実施例6)以上の実施例を用いて被検光
学系14中のレンズの材質を判定することがもできる。
それを実施例6として説明する。ただし、光路長可変手
段51として移動鏡(参照鏡)を用いるものとして説明
する。
(Embodiment 6) The material of the lens in the test optical system 14 can be determined by using the above embodiments.
This will be described as a sixth embodiment. However, a description will be given assuming that a movable mirror (reference mirror) is used as the optical path length varying unit 51.

【0120】図8はこの判定手順を示すフローチャート
である。
FIG. 8 is a flowchart showing this determination procedure.

【0121】まず、ステップST1において、複数のガ
ラス又はプラスチックについて、測定波長域の群屈折率
を計算し、表にまとめる。次に、ステップST2におい
て、被検光学系14の測定しようとする光学素子の厚さ
データ(d)の入力をする。このこの入力には、厚さデ
ータは設計値又は実測値(例えば、機械的手段による測
定値)を入力をする。
First, in step ST1, a group refractive index of a plurality of glasses or plastics in a measurement wavelength range is calculated and summarized in a table. Next, in step ST2, thickness data (d) of the optical element to be measured of the test optical system 14 is input. In this input, as the thickness data, a design value or an actual measurement value (for example, a measurement value by a mechanical means) is input.

【0122】次に、ステップST3において、参照鏡
6’を動かして干渉縞が出る位置を探す。そして、ステ
ップST4において、参照鏡6’の移動量から両面間の
光路長差(ng d)を求める。
Next, in step ST3, the reference mirror 6 'is moved to search for a position where an interference fringe appears. Then, in step ST4, the optical path length difference ( ng d) between both surfaces is obtained from the movement amount of the reference mirror 6 '.

【0123】次に、ステップST5において、光学素子
の厚さ(d)を既知として(ステップST2)、群屈折
率(ng )を求める(ng d/d)。
Next, in step ST5, the thickness (d) of the optical element is known (step ST2), and the group refractive index ( ng ) is determined ( ng d / d).

【0124】最後に、ステップST6において、測定で
求めた群屈折率を持つガラス又はプラスチックをステッ
プST1でまとめた表の中から一致するものを検索する
ことで、被検光学系14のその光学素子のガラス又はプ
ラスチック材料の種類を特定することができる。
Lastly, in step ST6, a search is made for a glass or plastic having the group refractive index obtained by the measurement from the table compiled in step ST1 to find a match, thereby obtaining the optical element of the optical system 14 to be measured. The type of glass or plastic material can be specified.

【0125】以下に示す実施例7〜11は、上記の何れ
の実施例にも共通する事項であるが、光路長可変手段と
して移動鏡6’を用いるマイケルソン型干渉計の場合を
例にあげて説明する。なお、被検光学系14中の2面
a,b間の間隔測定手順については上記の各実施例の説
明より明らかなので説明は省く。
Embodiments 7 to 11 shown below are common to any of the above embodiments, but the case of a Michelson interferometer using a movable mirror 6 'as an optical path length varying means will be described as an example. Will be explained. The procedure for measuring the distance between the two surfaces a and b in the test optical system 14 is clear from the description of each of the above-described embodiments, and a description thereof will be omitted.

【0126】(実施例7)図9は本発明の実施例7の構
成を示す図である。この実施例においては、低コヒーレ
ンス光源1が直線偏光の光束を射出するものであり、干
渉信号のコントラストを上げるために、光源1自体を光
軸周りで回転させ、PBS4に入射する光束の偏光方向
を変える。PBS4に入射する光束の偏光方向が変わる
と、p偏光とs偏光の強度比が変わり、被検光学系14
の方へ分岐する測定光と、移動鏡6’の方へ分岐する参
照光との強度比が変わる。被検光学系14の反射率が低
く、移動鏡6’の反射率が高い場合、測定光の光強度が
強く、参照光の光強度が弱くなるように光源1を回転さ
せて偏光の向きを定めると、被検光学系14及び移動鏡
6’で反射した光の強度が略等しくなる。逆の場合に
も、光源1の向きを変えればよい。
(Embodiment 7) FIG. 9 is a diagram showing the configuration of Embodiment 7 of the present invention. In this embodiment, the low-coherence light source 1 emits a linearly polarized light beam. In order to increase the contrast of an interference signal, the light source 1 itself is rotated around the optical axis and the polarization direction of the light beam incident on the PBS 4 is increased. change. When the polarization direction of the light beam incident on the PBS 4 changes, the intensity ratio between the p-polarized light and the s-polarized light changes, and the test optical system 14
The intensity ratio between the measurement light branched toward the movable mirror 6 ′ and the reference light branched toward the movable mirror 6 ′ changes. When the reflectance of the test optical system 14 is low and the reflectance of the movable mirror 6 ′ is high, the light source 1 is rotated so that the light intensity of the measurement light is high and the light intensity of the reference light is low, and the direction of the polarized light is changed. Once determined, the intensities of the light reflected by the test optical system 14 and the movable mirror 6 'become substantially equal. In the opposite case, the direction of the light source 1 may be changed.

【0127】なお、図9中、符号9は測長器であり、移
動鏡6’の移動距離を正確に測定するためのものであ
る。
In FIG. 9, reference numeral 9 denotes a length measuring device for accurately measuring the moving distance of the movable mirror 6 '.

【0128】この実施例においては、被検光学系14及
び移動鏡6’で反射した光強度を略等しくできるため、
両光束を重畳して得られる干渉信号のコントラストが向
上し、より高精度に面間隔を測定できるようになる。ま
た、偏光板を用いる必要がないため、干渉に使用する光
量が大きくなり、より反射率の低い測定面も測定できる
ようになる。
In this embodiment, since the light intensities reflected by the test optical system 14 and the movable mirror 6 'can be made substantially equal,
The contrast of the interference signal obtained by superimposing both light beams is improved, and the surface spacing can be measured with higher accuracy. In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate, the amount of light used for interference increases, and a measurement surface with lower reflectance can be measured.

【0129】(実施例8)図10は本発明の実施例8の
構成を示す図である。この実施例においては、低コヒー
レンス光源1が直線偏光の光束を射出するものであり、
光源1とPBS4との間に配置した1/2波長板19を
光軸周りで回転させる。1/2波長板19は光量を落と
すことなく入射光の偏光方向を変えるものである。1/
2波長板19をθだけ回転させると、射出光の偏光方向
は2θ回転する。実施例7で説明したように、PBS4
に入射する光束の偏光方向を変えると測定光と参照光の
強度比を変えることができる。そのため、1/2波長板
19を回転させることにより、測定光と参照光の強度比
を変えて、被検光学系14及び移動鏡6’で反射した光
の強度を略等しくできる。
(Eighth Embodiment) FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, the low coherence light source 1 emits a linearly polarized light beam,
The half-wave plate 19 disposed between the light source 1 and the PBS 4 is rotated around the optical axis. The half-wave plate 19 changes the polarization direction of incident light without reducing the light amount. 1 /
When the two-wavelength plate 19 is rotated by θ, the polarization direction of the emitted light rotates by 2θ. As described in Example 7, PBS4
By changing the polarization direction of the light beam incident on the light source, the intensity ratio between the measurement light and the reference light can be changed. Therefore, by rotating the half-wave plate 19, the intensity ratio of the measuring light and the reference light is changed, and the intensity of the light reflected by the test optical system 14 and the moving mirror 6 'can be made substantially equal.

【0130】この実施例においては、被検光学系14及
び移動鏡6’で反射した光強度を略等しくできるため、
両光束を重畳して得られる干渉信号のコントラストが向
上し、より高精度に面間隔を測定できるようになる。ま
た、偏光板を用いる必要がないため、干渉に使用する光
量が大きくなり、より反射率の低い測定面も測定できる
ようになる。
In this embodiment, since the light intensities reflected by the optical system under test 14 and the movable mirror 6 'can be made substantially equal,
The contrast of the interference signal obtained by superimposing both light beams is improved, and the surface spacing can be measured with higher accuracy. In addition, since it is not necessary to use a polarizing plate, the amount of light used for interference increases, and a measurement surface with lower reflectance can be measured.

【0131】なお、以上の実施例7及び実施例8におい
て、直線偏光の光束を射出する低コヒーレンス光源1と
しては、シングルモード発振の半導体レーザを閾値電流
以下で動作したもの、あるいは、パルスレーザが使用で
きる。シングルモード発振の半導体レーザは一般的に直
線偏光した光束を射出する。その半導体レーザを閾値電
流以下で動作させれば、コヒーレンス長が短く、かつ、
直線偏光の光束が得られる。また、直線偏光のパルスレ
ーザを用いても、同様にコヒーレンス長が短くかつ直線
偏光の光束が得られる。また、これらのレーザには可視
域の光を射出するものがあり、それを用いれば散乱光等
を目視でき、アライメントが容易になる。また、半導体
レーザは安価なものが多く、装置を安価にできる。
In the above seventh and eighth embodiments, as the low coherence light source 1 for emitting a linearly polarized light beam, a single mode oscillation semiconductor laser operated at a threshold current or less, or a pulse laser is used. Can be used. A single mode oscillation semiconductor laser generally emits a linearly polarized light beam. If the semiconductor laser is operated at a threshold current or less, the coherence length is short, and
A linearly polarized light beam is obtained. In addition, even if a linearly polarized pulse laser is used, a coherence length is short and a linearly polarized light beam can be obtained. In addition, some of these lasers emit light in the visible region, and if they are used, scattered light and the like can be visually observed, and alignment becomes easy. In addition, many semiconductor lasers are inexpensive, and the apparatus can be inexpensive.

【0132】(実施例9)図11は本発明の実施例9の
構成を示す図である。この実施例においては、移動鏡等
の反射手段が反射率可変ミラー6”で構成されているた
め、この反射率可変ミラー6”で反射して光束合成手段
であるPBS4へ戻る光束の光強度を自由に調整するこ
とができる。被検光学系14中の測定対象面の反射率が
低い場合、反射率可変ミラー6”の反射率も低くする
と、被検光学系14及び反射鏡6”で反射した光の強度
を略等しくできる。反射率可変ミラー6”としては、例
えば“NATURE”Vol.392,p.476〜4
79(1998)に示されているような液晶を用いたも
のが利用可能である。
(Embodiment 9) FIG. 11 is a diagram showing the configuration of Embodiment 9 of the present invention. In this embodiment, since the reflecting means such as the movable mirror is constituted by the variable reflectivity mirror 6 ", the light intensity of the light reflected by the variable reflectivity mirror 6" and returned to the PBS 4 as the light beam combining means is reduced. Can be adjusted freely. When the reflectance of the measurement target surface in the test optical system 14 is low, if the reflectivity of the variable reflectivity mirror 6 ″ is also low, the intensity of light reflected by the test optical system 14 and the reflection mirror 6 ″ can be made substantially equal. . As the reflectivity variable mirror 6 ", for example," NATURE "Vol.
79 (1998) using liquid crystal is available.

【0133】この実施例においては、被検光学系14及
び移動鏡6”で反射した光強度を略等しくできるため、
両光束を重畳して得られる干渉信号のコントラストが向
上し、より高精度に面間隔を測定できるようになる。ま
た、被検光学系14中のより奥のレンズ、すなわち光が
より多くの反射面を透過しなければならない面を測定す
る場合には、反射光の強度は弱くなる。それに対して、
より手前のレンズ、すなわち光が余り反射面を透過せず
にすむ面を測定する場合には、反射光の強度は強くな
る。このように、測定する面の位置により測定対象面か
らの反射光の強度が変わるが、それぞれの場合に合わせ
て反射率可変ミラー6”の反射率を変えれば、どの面で
もより最適な強度比とすることができ、より干渉信号の
コントラストを向上させることができる。
In this embodiment, since the light intensities reflected by the test optical system 14 and the movable mirror 6 "can be made substantially equal,
The contrast of the interference signal obtained by superimposing both light beams is improved, and the surface spacing can be measured with higher accuracy. When measuring a deeper lens in the test optical system 14, that is, a surface where light must pass through more reflecting surfaces, the intensity of the reflected light becomes weaker. On the other hand,
In the case of measuring a lens on the nearer side, that is, a surface where light does not transmit much through the reflecting surface, the intensity of the reflected light increases. As described above, the intensity of the reflected light from the surface to be measured changes depending on the position of the surface to be measured. However, if the reflectivity of the reflectivity variable mirror 6 ″ is changed in each case, a more optimal intensity ratio can be obtained on any surface. And the contrast of the interference signal can be further improved.

【0134】この場合に、被検光学系14中の測定対象
の面で反射した反射光がPBS4へ戻って合成される位
置での光強度をI1 、反射率可変ミラー6”で反射した
反射光がPBS4へ戻って合成される位置での光強度を
2 としたとき、反射率可変ミラー6”の反射率を、 0.05≦I1 /I2 ≦20 の範囲内で一致させる。
In this case, the light intensity at the position where the reflected light reflected on the surface to be measured in the optical system 14 to be measured returns to the PBS 4 and is combined is I 1 , and the reflected light reflected by the reflectance variable mirror 6 ″ is Assuming that the light intensity at the position where the light returns to the PBS 4 and is combined is I 2 , the reflectivity of the reflectivity variable mirror 6 ″ is matched within the range of 0.05 ≦ I 1 / I 2 ≦ 20.

【0135】測定光と参照光の光強度がより一致するた
め、得られる干渉信号のコントラストがより高くなり、
より精度良く面間隔を測定できるようになる。
Since the light intensities of the measuring light and the reference light are more matched, the contrast of the obtained interference signal becomes higher,
The surface spacing can be measured with higher accuracy.

【0136】より望ましくは、 0.2≦I1 /I2 ≦5 の範囲内で一致させる。More preferably, they are set to be in the range of 0.2 ≦ I 1 / I 2 ≦ 5.

【0137】こうすると、さらに測定光と参照光の光強
度が一致するため、得られる干渉信号のコントラストが
より高くなり、さらに精度良く面間隔を測定できるよう
になる。
In this case, since the light intensities of the measuring light and the reference light are further matched, the contrast of the obtained interference signal is further increased, and the surface interval can be measured with higher accuracy.

【0138】(実施例10)図12は本発明の実施例1
0の構成を示す図である。この実施例においては、複数
の反射率可変ミラー6”が光軸方向に可動なステージ1
6上に配置され、独立に反射率を制御することができ
る。複数の反射率可変ミラー6”の中、光束分割手段で
あるPBS4からの距離がPBS4から被検光学系14
中の測定対象の面aまでの光路長と一番近い位置にある
反射率可変ミラー6”aのみ反射率を高くし、それ以外
の反射率可変ミラー6”の反射率を低くする。そして、
ステージ16を光軸方向に移動して、反射率可変ミラー
6”aで反射した反射光と被検光学系14中の測定対象
面、例えば面aで反射した反射光とが干渉するように調
整する。
(Embodiment 10) FIG. 12 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a zero. In this embodiment, a plurality of variable reflectivity mirrors 6 ″ are mounted on a stage 1 that is movable in the optical axis direction.
6, and can independently control the reflectance. In the plurality of variable reflectance mirrors 6 ″, the distance from the PBS 4, which is the light beam splitting unit, is set to the distance from the PBS 4 to the test optical system 14.
The reflectivity of only the variable reflectivity mirror 6 ″ a closest to the optical path length to the surface a to be measured is increased, and the reflectivity of the other variable reflectivity mirrors 6 ″ is reduced. And
The stage 16 is moved in the optical axis direction and adjusted so that the reflected light reflected by the reflectivity variable mirror 6 ″ a and the surface to be measured in the optical system 14 to be measured, for example, the reflected light reflected by the surface a interfere with each other. I do.

【0139】次に、PBS4からの距離が、PBS4か
ら面aの隣り、あるいはいくつかの面を隔てた面、例え
ば面bまでの光路長と一番近い位置にある反射率可変ミ
ラー6”bのみ反射率を高くし、それ以外の反射率可変
ミラー6”の反射率を低くする。そして、面aの場合と
同様に、ステージ16を光軸方向に移動して、反射率可
変ミラー6”bで反射した反射光と面bで反射した反射
光とが干渉するように調整する。
Next, the reflectance variable mirror 6 ″ b is located at a position that is closest to the surface a from the PBS 4 or a surface separated by several surfaces, for example, the surface b from the PBS 4 to the optical path length. Only the reflectance is increased, and the reflectance of the other variable reflectance mirrors 6 ″ is reduced. Then, as in the case of the surface a, the stage 16 is moved in the direction of the optical axis to adjust the reflected light reflected by the reflectivity variable mirror 6 ″ b and the reflected light reflected by the surface b to interfere with each other.

【0140】このように、反射率を高くして参照光を反
射させる反射率可変ミラー6”を変えて、さらにステー
ジ16を移動させるため、ミラーが一枚だけの場合に比
べて移動させる範囲が狭くなり、装置が小型化できる。
また、移動させる時間も短縮でき、測定時間が短くな
る。
As described above, since the reflectivity variable mirror 6 ″ that reflects the reference light by increasing the reflectivity is changed and the stage 16 is further moved, the range in which the mirror can be moved is smaller than when only one mirror is used. It becomes narrower and the device can be downsized.
In addition, the moving time can be shortened, and the measuring time is shortened.

【0141】(実施例11)図13は本発明の実施例1
1の構成を示す図である。この実施例においては、光束
分割手段であるPBS4と光路長変化手段である移動鏡
6’との間の光軸上に、透明媒体であるガラス板17を
配置する。透明媒体としてはガラス板以外の液体、固体
であってもよい。低コヒーレンス光源1に波長幅がある
場合、レンズ等を透過すると、波長により屈折率が異な
るために、波長毎に光路長も異なることになる。一方、
移動鏡6’で反射する参照光はレンズを透過しない。そ
のため、特に被検光学系14の奥の面を測定する場合、
測定光はより多くのレンズを透過するため、波長による
光路長差が大きくなるのに対して、参照光は波長による
光路長差がほとんど生じない。このとき、移動鏡6’を
動かしたときに干渉信号が生じる範囲が広くなり、最も
コントラストが高くなる位置が求め難くなる。また、コ
ントラストも低下する。
(Embodiment 11) FIG. 13 shows Embodiment 1 of the present invention.
1 is a diagram showing a configuration of FIG. In this embodiment, a glass plate 17 as a transparent medium is arranged on the optical axis between the PBS 4 as the light beam splitting means and the movable mirror 6 'as the optical path length changing means. The transparent medium may be a liquid or solid other than a glass plate. When the low coherence light source 1 has a wavelength width, when the light passes through a lens or the like, the refractive index differs depending on the wavelength, so that the optical path length differs for each wavelength. on the other hand,
The reference light reflected by the movable mirror 6 'does not pass through the lens. Therefore, particularly when measuring the inner surface of the test optical system 14,
Since the measurement light passes through more lenses, the optical path length difference due to the wavelength increases, whereas the reference light hardly causes the optical path length difference due to the wavelength. At this time, the range in which an interference signal is generated when the movable mirror 6 'is moved is widened, and it is difficult to find a position where the contrast is highest. Also, the contrast is reduced.

【0142】ここで、PBS4と移動鏡6’との間にガ
ラス板17を配置すれば、参照光にも波長による光路長
差が生じる。測定光に生じた光路長差と同程度の光路長
差が生じるようなガラス板を配置すれば、測定光と参照
光との各波長における光路長が同時に等しくなり、干渉
信号が生じる範囲が狭くなり、コントラストも向上す
る。
Here, if the glass plate 17 is arranged between the PBS 4 and the movable mirror 6 ', the optical path length difference due to the wavelength also occurs in the reference light. By arranging a glass plate such that an optical path length difference substantially equal to the optical path length difference generated in the measurement light is obtained, the optical path lengths at the respective wavelengths of the measurement light and the reference light are simultaneously equal, and the range in which an interference signal is generated is narrowed. And the contrast is also improved.

【0143】このように、参照光路中に波長分散補償手
段としてのガラス板17を配置すると、干渉信号が生じ
る移動鏡6’の移動範囲が狭くなり、コントラストも向
上するため、被検光学系14の奥の面を測定する場合で
も精度低下を防ぎ、精度良く測定することができる。
As described above, when the glass plate 17 as the chromatic dispersion compensating means is arranged in the reference optical path, the moving range of the movable mirror 6 'in which an interference signal is generated is narrowed, and the contrast is improved. Even when measuring the innermost surface of the device, the accuracy can be prevented from lowering, and the measurement can be performed with high accuracy.

【0144】この場合に、ガラス板17が以下の条件式
を満たすことが望ましい。
In this case, it is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expression.

【0145】0.5<(n(λS )−n(λL ))・d
/(LS −LL )<2 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ (L S -L L ) <2, where: d: thickness of the transparent medium n (λ): group index of refraction of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of the light emitted from the light source, the light intensity is the highest When the light intensity at the strong wavelength λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.

【0146】このとき、測定光に生じる波長による光路
長差LS −LL と、参照光にガラス板17によって生じ
させる光路長差(n(λS )−n(λL ))・dとが、
半分から2倍の範囲内で一致している。そのため、測定
光と参照光との各波長における光路長を有効に一致させ
ることができる。
[0146] At this time, the optical path length difference L S -L L due to the wavelength that occurs the measurement light, the optical path length difference that causes the glass plate 17 to the reference light (n (λ S) -n ( λ L)) · d and But,
The agreement is within a range of half to twice. Therefore, the optical path lengths of the measurement light and the reference light at the respective wavelengths can be effectively matched.

【0147】なお、ガラス板17として、例えばS−B
SL7(オハラ製)を用いれば、光が厚さ20mmのガ
ラス板中を往復した場合には、波長833nmと858
nmでは約32μmの光路長差が生じる。また、ガラス
板の厚さが50mmの場合には、約80μmの光路長差
が生じる。他のガラス、例えばS−TIM2(オハラ
製)では、ガラス板の厚さが20mmの場合には、光路
長差は約74μm、ガラス板の厚さが50mmの場合に
は、光路長差は約188μmとなる。
The glass plate 17 is, for example, SB
With the use of SL7 (manufactured by OHARA), when light reciprocates in a glass plate having a thickness of 20 mm, the wavelength is 833 nm and 858 nm.
In nm, an optical path length difference of about 32 μm occurs. When the thickness of the glass plate is 50 mm, an optical path length difference of about 80 μm occurs. In other glasses, for example, S-TIM2 (made by OHARA), when the thickness of the glass plate is 20 mm, the optical path length difference is about 74 μm, and when the thickness of the glass plate is 50 mm, the optical path length difference is about 188 μm.

【0148】このように、ガラスの厚さ、ガラスの種類
を変えれば、ガラス板17によって生じさせる光路長差
を変えることができ、上記条件式を満足させることがで
きる。
As described above, by changing the thickness of the glass and the type of the glass, the difference in the optical path length caused by the glass plate 17 can be changed, and the above conditional expression can be satisfied.

【0149】このように、上記条件式を満足するガラス
板17を参照光路中に配置すると、干渉信号が生じる移
動鏡6’の移動範囲が狭くなり、コントラストも向上す
るため、被検光学系14の奥の面を測定する場合でも精
度低下を防ぎ、精度良く測定することができる。
As described above, when the glass plate 17 satisfying the above conditional expression is arranged in the reference optical path, the moving range of the movable mirror 6 'in which an interference signal is generated is narrowed, and the contrast is improved. Even when measuring the innermost surface of the device, the accuracy can be prevented from lowering, and the measurement can be performed with high accuracy.

【0150】また、ガラス板17が以下の条件式を満た
すことが望ましい。
It is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expressions.

【0151】0.8<(n(λS )−n(λL ))・d
/(LS −LL )<1.25 このとき、測定光に生じる波長による光路長差LS −L
L と、参照光にガラス板17によって生じさせる光路長
差(n(λS )−n(λL ))・dとが、上記の場合よ
りもさらに良く一致している。そのため、測定光と参照
光との各波長における光路長をさらに有効に一致させる
ことができる。
0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ (L S -L L ) <1.25 At this time, the optical path length difference L S -L due to the wavelength generated in the measurement light
L and the optical path length difference (n (λ S ) −n (λ L )) · d caused by the glass plate 17 in the reference light are even better matched than in the above case. Therefore, the optical path lengths at the respective wavelengths of the measurement light and the reference light can be more effectively matched.

【0152】このように、上記条件式を満足するガラス
板17を参照光路中に配置すると、干渉信号が生じる移
動鏡6’の移動範囲がさらに狭くなり、コントラストも
さらに向上するため、被検光学系14の奥の面を測定す
る場合でもさらに精度低下を防ぎ、精度良く測定するこ
とができる。
As described above, when the glass plate 17 satisfying the above conditional expression is arranged in the reference optical path, the moving range of the movable mirror 6 'in which an interference signal is generated is further narrowed, and the contrast is further improved. Even when measuring the inner surface of the system 14, the accuracy can be further prevented from lowering, and the measurement can be performed with high accuracy.

【0153】また、ガラス板17が以下の条件式を満た
すことが望ましい。
It is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expression.

【0154】0.8<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<1.25 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 このとき、ガラス板17により生じさせる波長による光
路長差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となる。したがって、被検光学系1
4中の中間付近の面を測定する場合には、測定光と参照
光に生じる波長による光路長差が略一致する。また、被
検光学系14中の手前の面あるいは奥の面を測定する場
合には、測定光と参照光とに生じる波長による光路長差
の差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系1
4中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長による
光路長差の約半分となり、その中間の面では測定光と参
照光とに生じる波長による光路長差の差がそれ以下にな
る。
0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa −L La ) / 2) <1.25, where d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : light emitted from the light source When the light intensity at the wavelength λ 0 where the light intensity is the strongest is defined as I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths at the wavelength λ S above L La : the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object At this time, the optical path length difference caused by the wavelength generated by the glass plate 17 is When the glass plate 17 is not provided, the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface in the test optical system 14 is about half. Therefore, the test optical system 1
In the case of measuring the surface near the middle of the optical path 4, the optical path length difference due to the wavelengths of the measurement light and the reference light substantially coincides. Further, when measuring the front surface or the back surface in the test optical system 14, the difference in the optical path length difference between the measurement light and the reference light due to the wavelength generated between the test light and the reference light is the same as when the glass plate 17 is not disposed. Optical system 1
4, the optical path length difference caused by the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface becomes about half, and the difference in the optical path length difference caused by the wavelengths of the measurement light and the reference light becomes smaller on the intermediate surface. .

【0155】この配置だと、被検光学系14中のどの面
を測定する場合でも、測定光と参照光とに生じる波長に
よる光路長差の差を、ガラス板17を配置しない場合の
被検光学系14中の一番奥の面で反射した測定光に生じ
る波長による光路長差の約半分以下とすることができ、
どの面においてもコントラストの高い、移動鏡6’の移
動に対して発生する範囲の狭い干渉信号を得ることがで
き、常に測定精度の低下を有効に防ぎ、精度良く測定す
ることができる。
With this arrangement, even when any surface in the optical system 14 to be measured is measured, the difference between the optical path lengths caused by the wavelengths of the measurement light and the reference light can be measured by using the test system without the glass plate 17. The optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface in the optical system 14 can be set to about half or less,
It is possible to obtain an interference signal having a high contrast on any surface and a narrow range generated with respect to the movement of the movable mirror 6 ′, and it is possible to always effectively prevent a decrease in measurement accuracy and perform accurate measurement.

【0156】また、ガラス板17が以下の条件式を満た
すことが望ましい。
It is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expression.

【0157】0.5<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<2.0 このとき、ガラス板17により生じさせる波長による光
路長差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となり、かつ、上記の場合に比べて
より正確に半分となる。したがって、被検光学系14中
の手前の面、あるいは奥の面を測定する場合に、測定光
と参照光とによって生じる波長による光路長差の差はよ
り正確に、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となり、その中間の面では測定光と
参照光とに生じる波長による光路長差の差がそれ以下に
なる。
0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa −L La ) / 2) <2.0 At this time, the difference in the optical path length due to the wavelength generated by the glass plate 17 is the deepest in the optical system 14 to be measured when the glass plate 17 is not disposed. Is about half of the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected by the surface, and is more exactly half as compared with the above case. Therefore, when measuring the front surface or the back surface in the test optical system 14, the difference in the optical path length difference due to the wavelength generated by the measurement light and the reference light is more accurate when the glass plate 17 is not disposed. Is about half the optical path length difference caused by the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface of the test optical system 14, and the difference between the optical path length differences caused by the wavelengths of the measurement light and the reference light on the intermediate surface. Is less than that.

【0158】この配置だと、被検光学系14中のどの面
を測定する場合でも、測定光と参照光とに生じる波長に
よる光路長差の差を、より正確に、ガラス板17を配置
しない場合の被検光学系14中の一番奥の面で反射した
測定光に生じる波長による光路長差の約半分以下とする
ことができ、特に、一番手前、あるいは一番奥の面でも
よりコントラストの高い、移動鏡6’の移動に対して発
生する範囲の狭い干渉信号を得ることができ、さらに常
に測定精度の低下を有効に防ぎ、精度良く測定すること
ができる。
With this arrangement, even when any surface in the optical system 14 to be measured is measured, the difference between the optical path lengths caused by the wavelengths of the measurement light and the reference light is not accurately arranged on the glass plate 17. In this case, the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface in the test optical system 14 can be set to about half or less. It is possible to obtain an interference signal having a high contrast and a narrow range generated in response to the movement of the movable mirror 6 ′, and it is possible to effectively prevent a decrease in measurement accuracy and to perform accurate measurement.

【0159】また、ガラス板17が以下の条件式を満た
すことが望ましい。
It is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expression.

【0160】|(n(λS )−n(λL ))・d−(L
S −LL )|<100[μm] このとき、測定光に生じる波長による光路長差LS −L
L と、参照光にガラス板17によって生じさせる光路長
差(n(λS )−n(λL ))・dとが、100μm以
内で一致している。そのため、測定光と参照光との各波
長における光路長を有効に一致させることができる。
| (N (λ S ) −n (λ L )) · d− (L
S− L L ) | <100 [μm] At this time, the optical path length difference L S −L due to the wavelength generated in the measurement light
L and the optical path length difference (n (λ S ) −n (λ L )) · d caused by the glass plate 17 in the reference light are identical within 100 μm. Therefore, the optical path lengths of the measurement light and the reference light at the respective wavelengths can be effectively matched.

【0161】この配置だと、干渉信号が生じる移動鏡
6’の移動範囲が狭くなり、コントラストも向上するた
め、被検光学系14中の奥の面を測定する場合でも、よ
り測定精度の低下を防ぎ、精度良く測定することができ
る。
With this arrangement, the range of movement of the movable mirror 6 ′ in which an interference signal is generated is narrowed, and the contrast is improved. Therefore, even when measuring a deep surface in the optical system 14 to be measured, the measurement accuracy is further reduced. Can be prevented and measurement can be performed with high accuracy.

【0162】また、ガラス板17が以下の条件式を満た
すことが望ましい。
It is desirable that the glass plate 17 satisfies the following conditional expression.

【0163】|(n(λS )−n(λL ))・d−(L
S −LL )|<30[μm] このとき、測定光に生じる波長による光路長差LS −L
L と、参照光にガラス板17によって生じさせる光路長
差(n(λS )−n(λL ))・dとが、上記の場合よ
りもさらに良く一致している。そのため、測定光と参照
光との各波長における光路長をさらに有効に一致させる
ことができる。
| (N (λ S ) −n (λ L )) · d− (L
S− L L ) | <30 [μm] At this time, the optical path length difference L S −L due to the wavelength generated in the measurement light
L and the optical path length difference (n (λ S ) −n (λ L )) · d caused by the glass plate 17 in the reference light are even better matched than in the above case. Therefore, the optical path lengths at the respective wavelengths of the measurement light and the reference light can be more effectively matched.

【0164】この配置だと、干渉信号が生じる移動鏡
6’の移動範囲がさらに狭くなり、コントラストもさら
に向上するため、被検光学系14中の奥の面を測定する
場合でも、さらに測定精度の低下を防ぎ、精度良く測定
することができる。
With this arrangement, the range of movement of the movable mirror 6 'in which an interference signal is generated is further narrowed, and the contrast is further improved. Therefore, even when measuring a deep surface in the optical system 14 to be measured, the measurement accuracy is further improved. Can be prevented and the measurement can be performed with high accuracy.

【0165】また、以上において、λS を光強度が0.
2I0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長、λL
を光強度が0.2I0 となる波長のうちλ0 より長波長
側の波長とすると、より望ましい。
In the above description, the light intensity of λ S is equal to 0.
Λ L , the wavelength on the shorter wavelength side than λ 0 among the wavelengths that become 2I 0
Is more preferably set to a wavelength longer than λ 0 among wavelengths at which the light intensity becomes 0.2I 0 .

【0166】λS 及びλL が光強度が0.2I0 となる
波長であり、波長による光路長差を見積もる際の波長範
囲がより広い。そのため、中心波長λ0 から離れた短波
長側、長波長側での光路長差も考慮でき、光源から射出
される光に含まれるより広い波長範囲で光路長差を揃え
ることができ、よりコントラストの良い干渉信号でより
精度良く測定できる。
Λ S and λ L are wavelengths at which the light intensity becomes 0.2I 0, and the wavelength range for estimating the optical path length difference depending on the wavelength is wider. Therefore, the difference in optical path length on the short wavelength side and the long wavelength side away from the center wavelength λ 0 can be considered, and the optical path length difference can be made uniform over a wider wavelength range included in the light emitted from the light source. Can be measured more accurately with a good interference signal.

【0167】また、λS を光強度が0.1I0 となる波
長のなかλ0 より短波長側の波長、λL を光強度が0.
1I0 となる波長のなかλ0 より長波長側の波長とする
と、さらに望ましい。
Further, λ S is a wavelength shorter than λ 0 among wavelengths at which the light intensity is 0.1 I 0, and λ L is a light intensity of 0.1 I 0.
It is more desirable that the wavelength be longer than λ 0 among the wavelengths of 1I 0 .

【0168】λS 及びλL が光強度が0.1I0 となる
波長であり、波長による光路長差を見積もる際の波長範
囲が上記の場合よりさらに広い。そのため、中心波長λ
0 からさらに離れた短波長側、長波長側での光路長差も
考慮でき、光源から射出される光に含まれるさらに広い
波長範囲で光路長差を揃えることができ、さらにコント
ラストの良い干渉信号で精度良く測定できる。
Λ S and λ L are the wavelengths at which the light intensity is 0.1 I 0, and the wavelength range for estimating the optical path length difference depending on the wavelength is wider than the above case. Therefore, the center wavelength λ
The optical path length difference on the short wavelength side and the long wavelength side farther from 0 can also be considered, and the optical path length difference can be made uniform over a wider wavelength range included in the light emitted from the light source, and an interference signal with better contrast Can be measured with high accuracy.

【0169】また、以上において、透明媒体は複数の透
明媒体からなっていてもよい。
Further, in the above description, the transparent medium may be composed of a plurality of transparent media.

【0170】この場合は、ガラス板17は複数のガラス
板からなる。そのため、組み合わせるガラス板の数を変
えれば全体の厚さdを変えることができ、参照光に与え
る波長による光路長差を変えることができる。また、ア
ッベ数の異なる様々な種類のガラスを組み合わせれば、
同じ厚さでも参照光に与える波長による光路長差を変え
ることができる。したがって、測定光に波長による光路
長差が余り生じない被検光学系14の手前側の面を測定
する際には、ガラス板17を挿入しない、あるいは1枚
だけ挿入する、あるいはアッベ数が大きく波長による光
路長差が余り生じないガラス板を使用する等して、測定
光と参照光の波長による光路長差を揃えることができ
る。一方、測定光に波長による光路長差が大きく生じる
被検光学系14の奥側の面を測定する際には、ガラス板
の枚数を増やして全体の厚みを厚くする、あるいはアッ
ベ数が小さく波長による光路長差が大きく生じるガラス
板を一部に使用する等して、測定光と参照光の波長によ
る光路長差を揃えることができる。
In this case, the glass plate 17 is composed of a plurality of glass plates. Therefore, if the number of glass plates to be combined is changed, the total thickness d can be changed, and the optical path length difference depending on the wavelength given to the reference light can be changed. Also, by combining various types of glass with different Abbe numbers,
Even with the same thickness, the difference in optical path length depending on the wavelength given to the reference light can be changed. Therefore, when measuring the front surface of the test optical system 14 in which the optical path length difference due to the wavelength does not significantly occur in the measurement light, the glass plate 17 is not inserted, or only one glass plate is inserted, or the Abbe number is large. By using a glass plate in which the optical path length difference due to the wavelength does not significantly occur, the optical path length difference due to the wavelengths of the measurement light and the reference light can be made uniform. On the other hand, when measuring the inner surface of the test optical system 14 where the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light is large, the number of glass plates may be increased to increase the overall thickness, or the Abbe number may be reduced. For example, by partially using a glass plate in which a large optical path length difference due to the above occurs, the optical path length difference between the wavelengths of the measurement light and the reference light can be made uniform.

【0171】このように、複数のガラス板を、枚数、ガ
ラスの種類を変えて組み合わせて使用することができ、
参照光に与える波長による光路長差を様々に変えること
ができる。そのため、被検光学系14中の様々な面を測
定する際に、測定光にはそれぞれ異なる量の波長による
光路長差が生じるが、ガラス板17をそれぞれの場合に
最適な組み合わせとして、どの面の測定でも参照光と測
定光に生じる波長による光路長差を最適に合わせること
ができる。よって、どの面の測定時でも、コントラスト
の良い干渉信号を得て、精度良く測定することができ
る。
As described above, a plurality of glass plates can be used in combination by changing the number and type of glass.
The optical path length difference depending on the wavelength given to the reference light can be variously changed. For this reason, when measuring various surfaces in the optical system 14 to be measured, the measurement light has an optical path length difference due to different amounts of wavelengths, and the glass plate 17 is used as an optimal combination in each case. In this measurement, the optical path length difference caused by the wavelengths of the reference light and the measurement light can be optimally adjusted. Therefore, even when measuring any surface, an interference signal with good contrast can be obtained and measurement can be performed with high accuracy.

【0172】(実施例12)図14は本発明の実施例1
2の構成を示す図である。この実施例は、樹脂薄膜非球
面レンズ88の製造中に、樹脂薄膜89の厚さを測定す
る干渉計の例である。図中、90は、樹脂薄膜89の型
であり、88は、樹脂薄膜89の基板となる非球面レン
ズである。低コヒーレンス光源(この場合は、SLD)
1から出た光はハーフプリズム84で下方に反射され、
ハーフミラー91で反射光l(点線)と透過光m(実
線)に分けられる。透過光mはレンズ30を経由して、
被検面bで反射される。そして、順に、ハーフミラー9
1、ハーフプリズム84、ハーフプリズム92を透過
し、ハーフミラー93で反射され、ハーフプリズム92
で右方向に反射され、光量調整用フィルター94を通っ
て光電検出器8に入射する。
Embodiment 12 FIG. 14 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. This embodiment is an example of an interferometer that measures the thickness of the resin thin film 89 during the manufacture of the resin thin film aspheric lens 88. In the figure, reference numeral 90 denotes a mold of the resin thin film 89, and reference numeral 88 denotes an aspheric lens serving as a substrate of the resin thin film 89. Low coherence light source (SLD in this case)
The light exiting from 1 is reflected downward by the half prism 84,
The light is divided by a half mirror 91 into reflected light 1 (dotted line) and transmitted light m (solid line). The transmitted light m passes through the lens 30,
The light is reflected by the test surface b. Then, in order, the half mirror 9
1, transmitted through the half prism 84 and the half prism 92, reflected by the half mirror 93,
At the right side, and is incident on the photoelectric detector 8 through the light amount adjustment filter 94.

【0173】一方、反射光l(点線)は、ハーフミラー
91で反射された後、順に、ハーフプリズム84、ハー
フプリズム92、ハーフミラー93を透過し、移動鏡
6’で反射され、ハーフミラー93を透過し、ハーフプ
リズム92で反射されて光mと共に光電検出器8に入射
する。
On the other hand, the reflected light 1 (dotted line) is reflected by the half mirror 91, then passes through the half prism 84, the half prism 92, and the half mirror 93 in order, is reflected by the moving mirror 6 ', and is reflected by the half mirror 93. And is reflected by the half prism 92 and enters the photoelectric detector 8 together with the light m.

【0174】このとき、移動鏡6’をz方向に動かし
て、光mと光lの光路長が略低コヒーレンス光源1の可
干渉距離以内になると、光mと光lは干渉し、光電検出
器8には干渉光が入射することになる。この干渉光強度
又は干渉縞のコントラストが最大になる移動鏡6’の位
置をZb とする。
At this time, when the movable mirror 6 ′ is moved in the z direction and the optical path length of the light m and the light 1 is substantially within the coherence distance of the low coherence light source 1, the light m and the light 1 interfere with each other, and the photoelectric detection is performed. The interference light enters the device 8. The position of the moving mirror 6 'the contrast of the interference light intensity or the interference fringes is maximized and Z b.

【0175】さらに、被検面cで反射した光mについて
も同様に干渉縞強度又は干渉光強度が最大になる移動鏡
6’の位置をZc とする。
[0175] Further, the position Z c of the interference fringe intensity or interference light intensity Similarly, the light m reflected by the test surface c is movable mirror 6 that maximizes'.

【0176】 |Zb −Zc |/ng =t ・・・式3 から、樹脂薄膜89の厚さtを求めることができる。| Z b −Z c | / ng = t The thickness t of the resin thin film 89 can be obtained from Expression 3.

【0177】ここで、ng は、樹脂薄膜89の群屈折率
であり、前記の式1: ng =np −λ(dnp /dλ) ・・・式1 で定義される。ここで、np は樹脂薄膜89の屈折率
(位相屈折率)である。
[0177] Here, n g is the group refractive index of the resin film 89, the formula 1: is defined as n g = n p -λ (dn p / dλ) ··· Equation 1. Here, n p is the refractive index (phase refractive index) of the resin thin film 89.

【0178】同様に、非球面レンズ88の被検面aで反
射した光mを用いることで、非球面レンズ88の厚さも
知ることができる。
Similarly, the thickness of the aspherical lens 88 can be known by using the light m reflected on the surface a to be measured of the aspherical lens 88.

【0179】なお、以上の測定を自動化するには、次の
ようにしてもよい。
The above measurement may be automated as follows.

【0180】モニター86で非球面レンズ88を観察し
ながら干渉計の光軸中心に調整した後、移動鏡6’をモ
ーターで一方向に動かしつつ、そのときに光電検出器8
で得られる干渉縞をメモリー95に順次取り込んで行
く。そして、Zb 、Zc を含む範囲を移動鏡6’が走査
したところで、画像処理装置96で干渉縞を解析し、強
度又は干渉縞コントラストのピークを求め、Zb 、Zc
を求め、式3から厚さtを求める。その結果をテレビモ
ニター97に表示する。
After adjusting the center of the optical axis of the interferometer while observing the aspheric lens 88 on the monitor 86, the moving mirror 6 'is moved in one direction by a motor, and at that time, the photoelectric detector 8 is moved.
Are sequentially taken into the memory 95. Then, when the movable mirror 6 ′ scans the range including Z b and Z c , the image processing device 96 analyzes the interference fringes, obtains the peak of the intensity or interference fringe contrast, and obtains Z b and Z c
Is obtained, and the thickness t is obtained from Expression 3. The result is displayed on the television monitor 97.

【0181】なお、樹脂薄膜89の厚さtが既知の場合
は、逆に、式3から樹脂薄膜89の群屈折率ng を求め
てもよい。この考え方は、本発明の他の実施例にも適用
できる。
If the thickness t of the resin thin film 89 is known, conversely, the group refractive index ng of the resin thin film 89 may be obtained from Expression 3. This concept can be applied to other embodiments of the present invention.

【0182】ここで、光量調整用フィルター94はゴー
ストを避けるために光路に対して斜めに配置することが
望ましい。その角度は光軸と垂直な面に対し、1°以
上、できれば5°以上とするのがよい。
Here, it is desirable that the light amount adjusting filter 94 be disposed obliquely with respect to the optical path in order to avoid a ghost. The angle is preferably 1 ° or more, and more preferably 5 ° or more with respect to a plane perpendicular to the optical axis.

【0183】この図14の特徴の一つとして、参照光路
と測定光路とが略一方向に並んでいるため、装置全体の
スペースを取らないことがある。同一方向とは、光軸の
曲がりが20°以内と言うことである。
One of the features of FIG. 14 is that the reference light path and the measurement light path are arranged in substantially one direction, so that no space is required for the entire apparatus. The same direction means that the bending of the optical axis is within 20 °.

【0184】また、mの光路とlの光路とで、ガラス、
樹脂等で生ずる色収差の量が異なると、2つの光束の可
干渉性が低下する。そこで、2つの光路で生ずる色収差
の量を揃えるべく、ハーフミラー93、ハーフミラー9
1等の厚さを選ぶとよい。あるいは、色収差を揃えるた
めに、一方の光路に、ガラス、樹脂等の平行平板、プリ
ズム、レンズ等を挿入するとよい(実施例11参照)。
この考え方は、本発明の他の実施例にも適用できる。
Further, the light path of m and the light path of 1 are made of glass,
If the amount of chromatic aberration generated by the resin or the like is different, the coherence of the two light beams is reduced. Therefore, in order to equalize the amount of chromatic aberration generated in the two optical paths, the half mirror 93 and the half mirror 9 are used.
It is good to choose a thickness such as 1. Alternatively, in order to make the chromatic aberration uniform, a parallel flat plate such as glass or resin, a prism, a lens, or the like may be inserted into one optical path (see Embodiment 11).
This concept can be applied to other embodiments of the present invention.

【0185】この図14の例で、被検物は樹脂薄膜89
に限らず、カメラズームレンズ、デジタルカメラズーム
レンズの面間隔、ズーム群間隔、レンズ厚、レンズ面と
フィルム圧板の距離、撮像素子との距離、液晶ディスプ
レイとプリズム等の光学素子の間隔等を測定するのに用
いることができることは言うまでもない。
In the example shown in FIG. 14, the test object is a resin thin film 89.
Measurement of surface distance, zoom group distance, lens thickness, distance between lens surface and film pressure plate, distance between image sensor, distance between liquid crystal display and optical elements such as prism, etc. It goes without saying that it can be used to

【0186】さらには、特開平9−281430号で開
示された自由曲面プリズムとLCDからなる画像表示装
置の自由曲面プリズムとLCDの間隔等を測定するのに
用いることができる。
Further, it can be used for measuring the distance between the LCD and the free-form surface prism of the image display device comprising the LCD and the free-form surface prism disclosed in JP-A-9-281430.

【0187】また、人体、動物の眼あるいは皮膚、植物
等、生体の媒質境界面間の距離を測定することもでき
る。人体を対象とする場合には、光源として生体観察用
の低出力光源を用いる。
[0187] The distance between the boundaries of the medium of the living body such as the human body, animal eyes or skin, plants, etc. can also be measured. When targeting a human body, a low-output light source for living body observation is used as a light source.

【0188】また、本発明は、光学素子の加工中の厚さ
の検査にも使える。光学素子がレンズの場合は、加工中
とは、レンズの屈折面の研磨、削り(精研削)中、レン
ズ1個の心取り加工中(コバの削り中)、レンズ組み立
て中の複数のレンズの面間隔調整と偏心調整(2個以上
のレンズの心合わせ)、接合レンズ後のレンズ肉厚管理
(接合レンズの心合わせ、接合レンズのレンズ厚、接着
剤の厚さ、エアースペース接合の場合のエアー間隔、両
レンズの心合わせ)が含まれる。
The present invention can also be used for inspecting the thickness of an optical element during processing. When the optical element is a lens, the term "under processing" means that during the polishing and shaving (fine grinding) of the refracting surface of the lens, during the centering of one lens (during edge cutting), and during the assembly of a plurality of lenses. Surface spacing adjustment and eccentricity adjustment (centering of two or more lenses), lens thickness management after cemented lens (centering of cemented lens, lens thickness of cemented lens, adhesive thickness, in case of air space joining) Air spacing, alignment of both lenses).

【0189】また、本発明に共通して言えることである
が、測定対象としては既に述べた対象に加えて、各種機
械、すなわち光学素子の製造装置、光学装置の製造装置
等、光学関連製造装置、あるいは光学以外の機械の面間
隔なども含まれる。光学素子、光学系、光学装置、各種
機械を含めて、特に面形状が非平面の場含に本発明は有
効である。面形状が非球面の場含には、光束入射点近傍
での接球面あるいは近似球面に対して、これまでの説明
を適用すればよい。たとえば、“球心”としては接球面
あるいは近似球面の球心を当てはめればよい。
In addition, as can be said in common to the present invention, in addition to the objects already described, the measuring objects include various machines, that is, optical device manufacturing devices, optical device manufacturing devices, and other optical-related manufacturing devices. Or the surface spacing of machines other than optics. The present invention is effective for optical elements, optical systems, optical devices, and various machines, particularly when the surface shape is non-planar. In the case where the surface shape is an aspherical surface, the above description may be applied to a tangent spherical surface or an approximate spherical surface near the light beam incident point. For example, as the “sphere center”, a sphere center of a tangent spherical surface or an approximate spherical surface may be applied.

【0190】(実施例13)図15は本発明の実施例1
3の構成を示す図である。この実施例は、コヒーレンス
長の短い低コヒーレンス光源1を用いた非球面500を
サンプリング測定する装置の例である。
Embodiment 13 FIG. 15 shows Embodiment 1 of the present invention.
3 is a diagram illustrating a configuration of FIG. This embodiment is an example of an apparatus for sampling and measuring an aspheric surface 500 using a low coherence light source 1 having a short coherence length.

【0191】低コヒーレンス光源1から出た光束はレン
ズ509、コリメータレンズ2を経て平行光束になり、
ビームスプリッタ510で2つに分割され、反射された
測定光はレンズアレー502を通り、非球面500に入
射する。
The light beam emitted from the low-coherence light source 1 passes through the lens 509 and the collimator lens 2 to become a parallel light beam.
The measurement light split into two by the beam splitter 510 and reflected passes through the lens array 502 and enters the aspheric surface 500.

【0192】一方、ビームスプリッタ510を透過した
参照光は反射鏡6に入射し、反射され、両光束は再度ビ
ームスプリッタ510で合成され、別のレンズアレー5
07を経て干渉縞を2次元光電検出器8’上に形成す
る。
On the other hand, the reference light transmitted through the beam splitter 510 enters the reflecting mirror 6 and is reflected. The two luminous fluxes are combined again by the beam splitter 510 to form another lens array 5.
07, an interference fringe is formed on the two-dimensional photoelectric detector 8 '.

【0193】まず、非球面500の一点をレンズアレー
502の集光面(図の点線)に一致するように非球面5
00を上下に動かし調整する。
First, the aspherical surface 5 is adjusted so that one point of the aspherical surface 500 coincides with the light converging surface (dotted line in the figure) of the lens array 502.
Move 00 up and down to adjust.

【0194】次に、その1点で干渉縞が生ずるように反
射鏡6の位置を調整する。図15では、点Aで生ずるも
のとした。
Next, the position of the reflecting mirror 6 is adjusted so that interference fringes occur at one point. In FIG. 15, it occurs at point A.

【0195】次に、反射鏡6を固定し、非球面500を
上方へ移動させつつ、干渉縞の生ずる位置を2次元光電
検出器8’で検出していく。非球面500で反射された
光束と反射鏡6で反射された光束の光路長が略等しいと
きに、2次元光電検出器8’に干渉縞が生ずる。したが
って、非球面500を動かしつつ、非球面500の位置
を読み取って、かつ、2次元光電検出器8’で干渉縞の
生ずる位置を検出すれば、非球面500の形状がレンズ
アレー502のピッチのサンプリング間隔で求まること
になる。
Next, while the reflecting mirror 6 is fixed and the aspheric surface 500 is moved upward, the position where the interference fringe occurs is detected by the two-dimensional photoelectric detector 8 '. When the optical path length of the light beam reflected by the aspheric surface 500 and the light beam reflected by the reflecting mirror 6 are substantially equal, interference fringes occur in the two-dimensional photoelectric detector 8 '. Therefore, if the position of the aspheric surface 500 is read while moving the aspheric surface 500 and the position where the interference fringe occurs is detected by the two-dimensional photoelectric detector 8 ′, the shape of the aspheric surface 500 becomes smaller than the pitch of the lens array 502. It will be obtained at the sampling interval.

【0196】図15中、503は非球面レンズ501の
非球面500を駆動する装置及び非球面500の位置を
検出する装置であり、除振台505上に載っている。
In FIG. 15, reference numeral 503 denotes a device for driving the aspherical surface 500 of the aspherical lens 501 and a device for detecting the position of the aspherical surface 500, and is mounted on the vibration isolation table 505.

【0197】2次元光電検出器8’の干渉縞の強度、位
相、非球面500の位置は計算機504に入力され、モ
ニター86に非球面形状が表示される。
The intensity, phase, and position of the aspherical surface 500 of the interference fringe of the two-dimensional photoelectric detector 8 'are input to the calculator 504, and the monitor 86 displays the aspherical shape.

【0198】この実施例において、レンズアレー50
2、507はDOE(回折光学素子)で作ってもよい
し、ガラスあるいはプラスチックのモールドで作っても
よく、また、不均質レンズを多数並べたものでもよい。
In this embodiment, the lens array 50
Reference numeral 2507 may be made of a DOE (diffractive optical element), a glass or plastic mold, or a number of heterogeneous lenses.

【0199】また、非球面500を駆動装置503で駆
動して動かすことで、非球面形状を求める代わりに、非
球面500を固定し、駆動機構508で反射鏡6を動か
しつつ、2次元光電検出器8’で干渉縞を検出し、非球
面形状を求めてもよい。このとき、レンズアレー502
は干渉縞の出る非球面500の部分に集光面がくるよう
に駆動装置506で適宜位置を調整すればよい。駆動装
置506は計算機504で制御される。
Also, by driving and moving the aspheric surface 500 by the driving device 503, instead of obtaining the aspheric surface shape, the aspheric surface 500 is fixed, and the two-dimensional photoelectric detection is performed while the reflecting mirror 6 is moved by the driving mechanism 508. The interference fringes may be detected by the detector 8 'to determine the aspherical shape. At this time, the lens array 502
The position may be appropriately adjusted by the driving device 506 so that the light-converging surface comes to the portion of the aspheric surface 500 where the interference fringes appear. The driving device 506 is controlled by the computer 504.

【0200】また、非球面500又は反射鏡6の位置を
動かしつつ、2次元光電検出器8’上の干渉縞の強度と
生ずる位置を検出するとき、非球面500又は反射鏡6
を光路長が変化する方向に振動させつつ動かし、振動の
周波数で変化する2次元光電検出器8’の出力信号のみ
取り出して増幅すれば、干渉縞の検出感度が向上するの
で、なお良い。
When the position of the interference fringes on the two-dimensional photoelectric detector 8 'and the position where the interference fringes occur are detected while moving the position of the aspherical surface 500 or the reflecting mirror 6,
Is moved while vibrating in the direction in which the optical path length changes, and only the output signal of the two-dimensional photoelectric detector 8 ′ that changes at the frequency of the vibration is extracted and amplified, so that the detection sensitivity of the interference fringes is improved, which is more preferable.

【0201】レンズ509はシリンドリカルレンズで、
低コヒーレンス光源1に半導体レーザ等を用いたときに
生ずる非点収差を補正するものである。シリンドリカル
レンズ509は必要時に用いればよく、低コヒーレンス
光源1によっては用いなくてもよい。
A lens 509 is a cylindrical lens.
This is to correct astigmatism generated when a semiconductor laser or the like is used as the low coherence light source 1. The cylindrical lens 509 may be used when necessary, and may not be used depending on the low coherence light source 1.

【0202】低コヒーレンス光源1としては、LED、
SLD、ハロゲンランプ等の白色光源にフィルターを組
み合わせたもの等が用いられる。
As the low coherence light source 1, an LED,
A combination of a white light source such as an SLD and a halogen lamp with a filter is used.

【0203】図15の装置は、まず、非球面500の代
わりに平面を測定してみて、そのときの計算機504の
出力が平面になるように誤差の補正を行うとよい。この
誤差の補正値は、計算機504のプログラム中に表形式
で持っておけばよい。
In the apparatus shown in FIG. 15, first, a plane may be measured instead of the aspherical surface 500, and the error may be corrected so that the output of the computer 504 at that time becomes a plane. The error correction value may be stored in the form of a table in the computer 504 program.

【0204】この実施例の装置は、従来の接触針を用い
た非球面形状測定機に比べて高速に測定でき、非接触な
ので測定対象を傷を付けないメリットがある。
The apparatus of this embodiment can measure at a higher speed than a conventional aspherical shape measuring instrument using a contact needle, and has the advantage of not damaging the object to be measured because it is non-contact.

【0205】この測定装置は、非球面レンズ、非球面ミ
ラー、金型、その他、自由曲面形状を用いた光学素子、
及び、その金型、自動車の曲面等、各種曲面の測定に用
いることができる。
This measuring apparatus includes an aspherical lens, an aspherical mirror, a mold, and other optical elements using a free-form surface,
And it can be used for measurement of various curved surfaces such as a mold thereof, a curved surface of an automobile, and the like.

【0206】(実施例14)図16は本発明の実施例1
4の構成を示す図である。この実施例は、実施例13の
低コヒーレンス光源1として、ハロゲンランプ511と
拡散板512とからなる面積体光源513を用いた例で
ある。このため、レンズアレー502、507が不要と
なり、製作しやすいメリットがある。
(Embodiment 14) FIG. 16 shows Embodiment 1 of the present invention.
4 is a diagram showing a configuration of FIG. In this embodiment, an area light source 513 including a halogen lamp 511 and a diffusion plate 512 is used as the low coherence light source 1 of the thirteenth embodiment. For this reason, the lens arrays 502 and 507 become unnecessary, and there is a merit that it is easy to manufacture.

【0207】他の動作は実施例13と同様であるが、反
射鏡6又は非球面500を動かしつつ、非球面500の
形状を測定していくとき、レンズ514、515と2次
元光電検出器8’を連動して駆動装置516、517、
518によって矢印方向に動かし、測定点と拡散板51
2と2次元光電検出器8’とが光学的に共役になるよう
に、かつ、非球面500の2次元光電検出器8’への結
像倍率が変わらぬよう、動かす点が異なる。ただし、非
球面500の2次元光電検出器8’への結像倍率の変化
は計算機504で補正できるので、レンズ514のみを
動かすだけでもよい。
The other operations are the same as those of the thirteenth embodiment. However, when measuring the shape of the aspheric surface 500 while moving the reflecting mirror 6 or the aspheric surface 500, the lenses 514 and 515 and the two-dimensional photoelectric detector 8 are used. 'In conjunction with the driving devices 516, 517,
518 moves in the direction of the arrow,
The difference is that the two and the two-dimensional photoelectric detector 8 'are moved so that they are optically conjugate, and the imaging magnification of the aspheric surface 500 on the two-dimensional photoelectric detector 8' does not change. However, since the change in the imaging magnification of the aspheric surface 500 on the two-dimensional photoelectric detector 8 'can be corrected by the computer 504, only the lens 514 may be moved.

【0208】(実施例15)図17は本発明の実施例1
5の構成を示す図である。この実施例は、光ファイバー
を用いた干渉計により、研磨皿550に貼り付けられた
加工中のレンズ530の厚さを測定する装置の例であ
る。
(Embodiment 15) FIG. 17 shows Embodiment 1 of the present invention.
5 is a diagram showing a configuration of FIG. This embodiment is an example of an apparatus for measuring the thickness of a lens 530 that is being processed and attached to a polishing plate 550 by an interferometer using an optical fiber.

【0209】低コヒーレンス光源1から出た光は集光レ
ンズ540で集光され、シングルモード光ファイバー5
41に入射する。光ファイバー541に導入された光
は、光ファイバースプリッター542で光路mと光路l
に分かれる。光路lにはレンズ543と544が配置さ
れ、光路mに対してΔだけ光路が長くなるようようにし
てある。レンズ543と544の間隔Pを変化させるこ
とで、このΔの値を変えることができる。光路l,mの
光は光ファイバースプリッター545で一つに合成さ
れ、シングルモード光ファイバー546、レンズ30を
経由して、加工中のレンズ530に入射する。
The light emitted from the low coherence light source 1 is condensed by the condensing lens 540 and
It is incident on 41. The light introduced into the optical fiber 541 is separated by an optical fiber splitter 542 into an optical path m and an optical path l.
Divided into Lenses 543 and 544 are arranged in the optical path 1 so that the optical path is longer by Δ than the optical path m. By changing the interval P between the lenses 543 and 544, the value of Δ can be changed. The lights on the optical paths l and m are combined into one by the optical fiber splitter 545, and enter the lens 530 being processed via the single mode optical fiber 546 and the lens 30.

【0210】レンズ30を光軸方向へ動かすことで、a
面又はb面の球心近傍又は表面近傍に光を集光させるこ
とができる。レンズ30はなくてもよいが、用いる場
合、その位置は予め光学計算で求めておく。
By moving the lens 30 in the direction of the optical axis, a
Light can be condensed in the vicinity of the spherical center of the surface or the surface b or in the vicinity of the surface. The lens 30 may be omitted, but when used, its position is determined in advance by optical calculation.

【0211】レンズ530で反射した光は、レンズ30
を通り、光ファイバースプリッター547を経由して、
レンズ548を通り、光電検出器8に入射する。
The light reflected by the lens 530 is
Through the optical fiber splitter 547,
The light passes through the lens 548 and enters the photoelectric detector 8.

【0212】レンズ530の厚さをd、群屈折率をng
とする。光路mを通りb面で反射した光と光路lを通り
a面で反射した光との干渉を考えると、 Δ−L≦d・ng ≦Δ+L ・・・式4 のときだけ2つの光は干渉し、 d・ng ≒Δ ・・・式5 のとき、光電検出器8の干渉光の強度は最大値をとる。
ただし、Lは、低コヒーレンス光源1のコヒーレンス長
である。Lは、半値全幅で100μm以下の光源1を用
いるのがよい。望ましくは、50μ以下の方がよい。
The thickness of the lens 530 is d, and the group refractive index is ng.
And Considering the interference between the light reflected on the b-plane through the optical path m and the light reflected on the a-plane through the optical path l, the two lights are expressed only when Δ−L ≦ d · ng ≦ Δ + L. Interference, d · ng gΔ ... In the case of Expression 5, the intensity of the interference light of the photoelectric detector 8 takes the maximum value.
Here, L is the coherence length of the low coherence light source 1. L is preferably the light source 1 having a full width at half maximum of 100 μm or less. Desirably, it is 50 μm or less.

【0213】したがって、Pを変化させつつ、光電検出
器8の信号強度を検出し、最大になったとき、 d=Δ/ng ・・・式6 によってdを求めれば、レンズ530の厚さを知ること
ができる。
Therefore, the signal intensity of the photoelectric detector 8 is detected while changing P, and when the signal intensity reaches the maximum, d = Δ / ng ... You can know.

【0214】図17中の549は信号処理回路で、計算
機504でデータの処理を行い、その結果をモニター8
6に表示する。
In FIG. 17, reference numeral 549 denotes a signal processing circuit which performs data processing by a computer 504 and outputs the result to a monitor 8;
6 is displayed.

【0215】上記と逆に、厚さdが既知ならば、 ng =Δ/d ・・・式7 によってng を求めることもできる。上記では、余り高
精度を望まないのであれば、ng の代わりに位相屈折率
p を用いてもよい。
[0215] in the reverse, if the thickness d is known, it is also possible to obtain the n g by n g = delta / d · · · Equation 7. In the above, the phase refractive index np may be used instead of ng if not very high accuracy is desired.

【0216】図17の例は、レンズ厚に限らず、発明の
他の実施例同様、各種面間隔、屈折率等の物理特性の測
定に用いることができる。
The example shown in FIG. 17 is not limited to the lens thickness, and can be used for measuring physical characteristics such as various surface intervals and refractive indexes as in the other embodiments of the present invention.

【0217】図17の例では、光ファイバーを用いて干
渉計を構成しているが、光ファイバーの代わりに、他の
実施例のように、ハーフプリズム、ビームスプリッター
等を用いて等価な干渉計を構成してもよい。
In the example of FIG. 17, an interferometer is formed by using an optical fiber. However, instead of an optical fiber, an equivalent interferometer is formed by using a half prism, a beam splitter, or the like as in other embodiments. May be.

【0218】なお、図17の例で、低コヒーレンス光源
1と光電検出器8とは入れ換えた構造としてもよい。図
18はそのような1例で、レンズ543、544からな
る光路長を変化させる部材を被検レンズ530の出射光
路上に配置してある。その場でも、図17の例で述べた
式4〜式7は同様に適用できる。
In the example shown in FIG. 17, the low coherence light source 1 and the photoelectric detector 8 may be replaced with each other. FIG. 18 shows such an example, in which a member for changing the optical path length composed of lenses 543 and 544 is arranged on the exit optical path of the test lens 530. Even in that case, Equations 4 to 7 described in the example of FIG. 17 can be similarly applied.

【0219】この場合も、光ファイバーの代わりに、他
の実施例のように、ハーフプリズム、ビームスプリッタ
ー等を用いて等価な干渉計を構成してもよい。
Also in this case, instead of an optical fiber, an equivalent interferometer may be formed by using a half prism, a beam splitter, or the like as in other embodiments.

【0220】また、光路長を変化させる部材を、被検レ
ンズ530の入射側、出射側の両方に配置してもよい。
A member for changing the optical path length may be arranged on both the entrance side and the exit side of the test lens 530.

【0221】(実施例16)内視鏡、硬性鏡用TVカメ
ラ等でオートフォーカスを実現する場合、物体までの距
離をいかに測定するかが問題であった。必要な照明光強
度で距離を推定する方法も提案されているが精度が悪
い。
(Embodiment 16) When autofocus is realized by an endoscope, a TV camera for a rigid endoscope, or the like, a problem is how to measure the distance to an object. A method of estimating a distance with a necessary illumination light intensity has been proposed, but the accuracy is poor.

【0222】そこで、本発明による低コヒーレンス光源
と干渉計を用いた距離測定系を適用することにする。
Therefore, a distance measuring system using a low coherence light source and an interferometer according to the present invention will be applied.

【0223】図19は本発明の実施例16の構成を示す
図である。この実施例は、TVカメラで観察する硬性鏡
のオートフォーカスに適用した例である。
FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the sixteenth embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an autofocus of a rigid endoscope observed by a TV camera.

【0224】硬性鏡観察系は、硬性鏡600とその接眼
部に装着されるテレビカメラ603とTVモニター60
4からなり、テレビカメラ603は撮影レンズ601と
撮像素子であるCCD602からなり、テレビカメラ6
03のフォーカシングはモータ605で撮影レンズ60
1を光軸方向に移動することにより行われる。
The rigid endoscope observation system includes a rigid endoscope 600, a television camera 603 mounted on the eyepiece thereof, and a TV monitor 60.
The TV camera 603 includes a photographing lens 601 and a CCD 602 serving as an image sensor.
The focusing of 03 is performed by the motor 605 and the taking lens 60
1 is moved in the optical axis direction.

【0225】測距系は、低コヒーレンス光源1として赤
外線発光のSLDと、低コヒーレンス光源1を駆動する
電源610と、ハーフプリズム84と、硬性鏡600の
接眼部と撮影レンズ601の間に配置された赤外光反射
コート付きプリズム85と、移動鏡6’と、光電検出器
8とからなり、低コヒーレンス光源1から射出した光束
は、ハーフプリズム84で分割され、反射光は参照光と
して移動鏡6’で反射した後、再度ハーフプリズム84
に入射し、今後は透過して光電検出器8に入射する。
The distance measuring system includes an SLD for emitting infrared light as the low coherence light source 1, a power supply 610 for driving the low coherence light source 1, a half prism 84, an eyepiece of the hard mirror 600, and the photographing lens 601. The light beam emitted from the low coherence light source 1 is divided by the half prism 84, and the reflected light moves as reference light. After being reflected by the mirror 6 ', the half prism 84
, And in the future, will pass through and enter the photoelectric detector 8.

【0226】一方、ハーフプリズム84を透過した測定
光は、赤外光反射コート付きプリズム85で反射され、
硬性鏡600を経て物体Oを照射し、物体Oからの反射
光は、硬性鏡600を逆に経て赤外光反射コート付きプ
リズム85で反射され、ハーフプリズム84で反射さ
れ、光電検出器8に入射する。
On the other hand, the measurement light transmitted through the half prism 84 is reflected by the prism 85 having an infrared light reflection coat,
The object O is irradiated through the rigid mirror 600, and the reflected light from the object O is reflected by the prism 85 with the infrared light reflection coat through the rigid mirror 600, reflected by the half prism 84, and reflected by the photoelectric detector 8. Incident.

【0227】物体Oまでの距離をSとするとき、図示の
距離S2、S3、S4が、 S+S2+S3=S4 の関係を満たす位置に移動鏡6’が位置するとき、光電
検出器8の干渉光の強度は最大値となるので、距離検出
回路611でそのときの物体Oまでの距離Sを検出し、
駆動回路612を介してその距離Sに対応するようにモ
ータ605で撮影レンズ601を移動させて、フォーカ
シングを行うことができる。
Assuming that the distance to the object O is S, when the distance S2, S3, S4 shown in the figure is such that the movable mirror 6 'is located at a position satisfying the relationship of S + S2 + S3 = S4, the interference light of the photoelectric detector 8 Since the intensity has the maximum value, the distance detection circuit 611 detects the distance S to the object O at that time,
Focusing can be performed by moving the photographing lens 601 by the motor 605 via the drive circuit 612 so as to correspond to the distance S.

【0228】ところで、本発明の全般に言えることであ
るが、光源1として、SLD、LED等を用いる場合、
赤外光を発するものを用いれば、反射防止コート済みレ
ンズ面でも反射率が高く、ノイズの少ない測定ができる
のでよい。
By the way, as can be generally said of the present invention, when an SLD, LED or the like is used as the light source 1,
The use of a device that emits infrared light is preferable because the reflectance is high even on a lens surface coated with anti-reflection and measurement can be performed with less noise.

【0229】また、反射鏡6あるいは移動鏡6’の位置
あるいは移動量を知るには、レーザ測長器を用いると、
高精度で反射鏡6あるいは移動鏡6’の位置又は移動量
を知ることができるのでよい。
In order to know the position or the amount of movement of the reflecting mirror 6 or the moving mirror 6 ', a laser length measuring device is used.
The position or the amount of movement of the reflecting mirror 6 or the moving mirror 6 'can be known with high accuracy.

【0230】また、同様の目的でレーザ測長器の代わり
に、商品名ソニーマグネスケール、あるいはガラススケ
ール等を用いれば、安価になるのでよい。あるいは、物
差し、ノギス、マイクロメータ等を用いてもよい。
If a Sony Magnescale (trade name) or a glass scale (trade name) is used instead of the laser measuring device for the same purpose, the cost may be reduced. Alternatively, a ruler, caliper, micrometer, or the like may be used.

【0231】[0231]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の面間隔測定方法及び装置によって、レンズ、ミラー、
プリズム等の光学素子の面間隔や面位置が、非破壊、非
接触で高精度な測定が可能となる。
As is apparent from the above description, the method and the apparatus for measuring the distance between surfaces according to the present invention provide a lens, a mirror,
Non-destructive, non-contact, high-precision measurement of the surface spacing and surface position of optical elements such as prisms becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の面間隔測定方法の基本的な構成を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a surface distance measuring method of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図3】光路長可変手段の変形例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a modification of the optical path length varying means.

【図4】本発明の実施例2の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例4の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例6の判定手順を示すフローチャ
ートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a determination procedure according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例7の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例8の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例9の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例10の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a tenth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例11の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an eleventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例12の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a twelfth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例13の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a thirteenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例14の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a fourteenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例15の構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a fifteenth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例15の変形例の構成を示す図
である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a modification of the fifteenth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施例16の構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a configuration of Embodiment 16 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…低コヒーレンス光源 2…コリメータレンズ 3…偏光子(ポラライザ) 4…偏光ビームスプリッタ(PBS) 4’…ビーム合成器 5…1/4波長板 6…反射鏡 6’…移動鏡 6”…反射率可変ミラー 6”a、6”b…反射率可変ミラー 8…光電検出器 8’…2次元光電検出器 9…測長器 10…1/4波長板 14…被検光学系 16…ステージ 19…1/2波長板 21…反射手段 22…偏光子(アナライザ) 30…レンズ 41、42、43…PBS 51…光路長可変手段 52…楔形プリズム 53…円弧状プリズム 54…多段プリズム 55…GRINプリズム 56…液体プリズム 57、57’…透明板(反射板) 58…透明液体あるいは流体 59…注入装置 61…ルーフミラー(第1の反射鏡) 62…ルーフミラー(第2の反射鏡) 63…プリズム部材 64…レンズ 70…長コヒーレンス光源 71、72、74、75…ミラー 76…測長器用光電検出器 73…ルーフミラー(反射部材) 17…ガラス板 84…ハーフプリズム 85…赤外光反射コート付きプリズム 86…モニター 88…非球面レンズ 89…樹脂薄膜 90…樹脂薄膜の型 91…ハーフミラー 92…ハーフプリズム 93…ハーフミラー 94…光量調整用フィルター 95…メモリー 96…画像処理装置 97…テレビモニター 101…低コヒーレンス光源 102…光束分割手段 103…光路長可変手段 104…被検物 105…光束合成手段 106…光電検出器 107…反射鏡 500…非球面 502…レンズアレー 503…駆動・位置検出装置 504…計算機 505…除振台 506…駆動装置 507…レンズアレー 508…駆動機構 509…シリンドリカルレンズ 510…ビームスプリッタ 511…ハロゲンランプ 512…拡散板 513…面積体光源 514、515…レンズ 516、517、518…駆動装置 530…レンズ(加工中) 540…集光レンズ 541…シングルモード光ファイバー 542…光ファイバースプリッター 543、544…レンズ 545…光ファイバースプリッター 546…シングルモード光ファイバー 547…光ファイバースプリッター 548…レンズ 549…信号処理回路 550…研磨皿 600…硬性鏡 601…撮影レンズ 602…CCD 603…テレビカメラ 604…TVモニター 605…モータ 610…電源 611…距離検出回路 612…駆動回路 O…物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Low coherence light source 2 ... Collimator lens 3 ... Polarizer (polarizer) 4 ... Polarization beam splitter (PBS) 4 '... Beam combiner 5 ... 1/4 wavelength plate 6 ... Reflecting mirror 6' ... Moving mirror 6 "... Reflection Variable ratio mirror 6 "a, 6" b Variable reflectance mirror 8 Photoelectric detector 8 'Two-dimensional photoelectric detector 9 Length measuring device 10 1/4 wavelength plate 14 Optical system under test 16 Stage 19 ... Half-wave plate 21 Reflecting means 22 Polarizer (analyzer) 30 Lens 41, 42, 43 PBS 51 Optical path length varying means 52 Wedge prism 53 Arc-shaped prism 54 Multi-stage prism 55 GRIN prism 56: liquid prism 57, 57 ': transparent plate (reflecting plate) 58: transparent liquid or fluid 59: injection device 61: roof mirror (first reflecting mirror) 62: roof mirror (second mirror) Projection mirror) 63 Prism member 64 Lens 70 Long coherence light source 71, 72, 74, 75 Mirror 76 Photoelectric detector for length measuring device 73 Roof mirror (reflective member) 17 Glass plate 84 Half prism 85 Prism with infrared light reflection coating 86 ... Monitor 88 ... Aspherical lens 89 ... Resin thin film 90 ... Resin thin film type 91 ... Half mirror 92 ... Half prism 93 ... Half mirror 94 ... Light amount adjustment filter 95 ... Memory 96 ... Image processing Device 97 TV monitor 101 Low coherence light source 102 Light beam splitting means 103 Light path length changing means 104 Subject 105 Light beam combining means 106 Photoelectric detector 107 Reflecting mirror 500 Aspheric surface 502 Lens array 503 Driving / position detecting device 504 ... Computer 505 ... Vibration isolation table 506 ... Drive Arrangement 507 Lens array 508 Drive mechanism 509 Cylindrical lens 510 Beam splitter 511 Halogen lamp 512 Diffusion plate 513 Area light source 514, 515 Lens 516, 517, 518 Driving device 530 Lens (under processing) 540: Condensing lens 541: Single mode optical fiber 542: Optical fiber splitter 543, 544: Lens 545: Optical fiber splitter 546: Single mode optical fiber 547: Optical fiber splitter 548: Lens 549: Signal processing circuit 550: Polishing plate 600: Hard mirror 601 Shooting lens 602 CCD 603 TV camera 604 TV monitor 605 Motor 610 Power supply 611 Distance detection circuit 612 Drive circuit O Object

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年11月18日(1999.11.
18)
[Submission date] November 18, 1999 (1999.11.
18)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項26[Correction target item name] Claim 26

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項27[Correction target item name] Claim 27

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Correction target item name] 0037

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0037】〔26〕 上記20から25の何れか1項
において、λS を光強度が0.2I0 となる波長のうち
λ0 より短波長側の波長、λL を光強度が0.2I0
なる波長のうちλ0 より長波長側の波長とすることを特
徴とする測定方法及び装置。
[0037] [26] In any one of the above 20 to 25, the wavelength of the shorter wavelength side than the lambda 0 of the wavelength where the light intensity lambda S becomes 0.2i 0, lambda L light intensity 0.2i A measurement method and apparatus, wherein a wavelength longer than λ 0 among wavelengths that become 0 is used.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0038】〔27〕 上記20から25の何れか1項
において、λS を光強度が0.1I0 となる波長のうち
λ0 より短波長側の波長、λL を光強度が0.1I0
なる波長のうちλ0 より長波長側の波長とすることを特
徴とする測定方法及び装置。
[27] In any one of the above items 20 to 25, λ S is a wavelength on the shorter wavelength side than λ 0 and λ L is a light intensity of 0.1 I 0 among wavelengths where the light intensity is 0.1 I 0. A measurement method and apparatus, wherein a wavelength longer than λ 0 among wavelengths that become 0 is used.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0154[Correction target item name] 0154

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0154】0.5<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<2.0 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 このとき、ガラス板17により生じさせる波長による光
路長差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となる。したがって、被検光学系1
4中の中間付近の面を測定する場合には、測定光と参照
光に生じる波長による光路長差が略一致する。また、被
検光学系14中の手前の面あるいは奥の面を測定する場
合には、測定光と参照光とに生じる波長による光路長差
の差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系1
4中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長による
光路長差の約半分となり、その中間の面では測定光と参
照光とで生じる波長による光路長差の差がそれ以下にな
る。
0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa -L La) / 2) <2.0 , however, d: thickness of the transparent medium n (lambda): the group index of the transparent medium at an arbitrary wavelength lambda lambda S: the light emitted from the light source When the light intensity at the wavelength λ 0 where the light intensity is the strongest is defined as I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths at the wavelength λ S above L La : the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object At this time, the optical path length difference caused by the wavelength generated by the glass plate 17 is When the glass plate 17 is not provided, the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface in the test optical system 14 is about half. Therefore, the test optical system 1
In the case of measuring the surface near the middle of the optical path 4, the optical path length difference due to the wavelengths of the measurement light and the reference light substantially coincides. Further, when measuring the front surface or the back surface in the test optical system 14, the difference in the optical path length difference between the measurement light and the reference light due to the wavelength generated between the test light and the reference light is the same as when the glass plate 17 is not disposed. Optical system 1
4 is about half the optical path length difference due to the wavelength generated in the measurement light reflected on the innermost surface, and in the intermediate plane, the difference in the optical path length difference due to the wavelength generated between the measurement light and the reference light is smaller. .

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0157[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0157】0.8<(n(λS )−n(λL ))・d
/((LSa−LLa)/2)<1.25 このとき、ガラス板17により生じさせる波長による光
路長差は、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となり、かつ、上記の場合に比べて
より正確に半分となる。したがって、被検光学系14中
の手前の面、あるいは奥の面を測定する場合に、測定光
と参照光とによって生じる波長による光路長差の差はよ
り正確に、ガラス板17を配置しない場合の被検光学系
14中の一番奥の面で反射した測定光に生じる波長によ
る光路長差の約半分となり、その中間の面では測定光と
参照光とに生じる波長による光路長差の差がそれ以下に
なる。
0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d
/ ((L Sa −L La ) / 2) <1.25 At this time, the difference in the optical path length due to the wavelength generated by the glass plate 17 is the deepest in the optical system 14 to be measured when the glass plate 17 is not disposed. Is about half of the optical path length difference due to the wavelength of the measurement light reflected by the surface, and is more exactly half as compared with the above case. Therefore, when measuring the front surface or the back surface in the test optical system 14, the difference in the optical path length difference due to the wavelength generated by the measurement light and the reference light is more accurate when the glass plate 17 is not disposed. Is about half the optical path length difference caused by the wavelength of the measurement light reflected on the innermost surface of the test optical system 14, and the difference between the optical path length differences caused by the wavelengths of the measurement light and the reference light on the intermediate surface. Is less than that.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡公彦 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA01 AA22 AA30 AA61 BB05 CC16 CC21 CC25 FF51 FF55 FF67 GG02 GG06 GG07 JJ01 JJ02 JJ03 JJ18 JJ19 JJ25 JJ26 LL00 LL02 LL08 LL21 LL31 LL35 LL36 LL37 LL46 LL53 NN03 QQ23 QQ29 QQ31 SS02 SS13 2G086 FF01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Kimihiko Nishioka 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo F-term in Olympus Optical Co., Ltd. (reference) 2F065 AA01 AA22 AA30 AA61 BB05 CC16 CC21 CC25 FF51 FF02 GG06 GG07 JJ01 JJ02 JJ03 JJ18 JJ19 JJ25 JJ26 LL00 LL02 LL08 LL21 LL31 LL35 LL36 LL37 LL46 LL53 NN03 QQ23 QQ29 QQ31 SS02 SS13 2G086 FF01

Claims (45)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空間的コヒーレンス長が短い低コヒーレ
ンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出された光束
を分割する光束分割手段と、該光束分割手段により分割
された一方の光束の光路長を可変させる光路長可変手段
と、前記光束分割手段により分割された他方の光束を測
定すべき面間隔を有する被検物たる光学系へと導き、該
被検物からの反射又は透過光と前記光束分割手段で分割
された2つの光束を重ね合わせる光束合成手段と、該光
束合成手段により重ね合わされた干渉光から被検物の面
間隔を測定することを特徴とする面間隔測定方法及び装
置。
1. A low coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam splitting means for splitting a light beam emitted from the low coherence light source, and an optical path length of one of the light beams split by the light beam splitting device is varied. An optical path length variable unit, and the other light beam split by the light beam splitting device is guided to an optical system as a test object having a surface interval to be measured, and reflected or transmitted light from the test object and the light beam splitting device. A light beam combining means for superimposing two light beams split by the method, and a surface distance measuring method and apparatus for measuring a surface distance of a test object from interference light superimposed by the light beam combining means.
【請求項2】 空間的コヒーレンス長が短い低コヒーレ
ンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出された光束
を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、該光束
整形手段から射出された光束を任意の偏光状態にする偏
光状態変換手段と、該偏光状態変換手段から射出された
光束を偏光状態に応じて分割する光束分割手段と、該光
束分割手段により分割された一方の光束の偏光状態を変
換する第2の偏光状態変換手段と、該第2の偏光状態変
換手段により偏光状態が変化した光束を反射する反射手
段と、該反射手段と前記光束分割手段との間の光路中に
光路長を可変させる光路長可変手段を設け、前記光束分
割手段により分割された他方の光束の偏光状態を変換す
る第3の偏光状態変換手段と、該第3の偏光状態変換手
段により偏光状態が変化した光束を測定すべき面間隔を
有する被検物たる光学系へと導き、測定すべき面に向か
って光束が入射するような調整手段を伴った光学素子
と、前記光束分割手段で分割された2つの光束を重ね合
わせる光束合成手段と、該光束合成手段により重ね合わ
された光束の光強度を電気信号に変換する光電変換手段
とを備えたこと特徴とする面間隔測定方法及び装置。
2. A low-coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam having an arbitrary shape, and a light beam emitted from the light beam shaping device having an arbitrary shape. A polarization state conversion unit that changes the polarization state of the light beam, a light beam division unit that divides the light beam emitted from the polarization state conversion unit according to the polarization state, and converts the polarization state of one of the light beams divided by the light beam division unit. A second polarization state converting means, a reflecting means for reflecting a light beam whose polarization state has been changed by the second polarization state converting means, and an optical path length in an optical path between the reflecting means and the light beam splitting means. A variable optical path length varying means, a third polarization state converting means for converting the polarization state of the other light beam split by the light beam splitting means, and a polarization state being changed by the third polarization state converting means. The changed light beam is guided to an optical system as a test object having a surface interval to be measured, and an optical element with an adjusting device such that the light beam is incident on the surface to be measured, and is split by the light beam splitting device. A light beam combining means for superposing the two light beams, and a photoelectric conversion means for converting the light intensity of the light beam superposed by the light beam combining means into an electric signal.
【請求項3】 前記光路長可変手段として、プリズムを
用いたことを特徴とする請求項1又は2記載の面間隔測
定方法及び装置。
3. The method and apparatus according to claim 1, wherein a prism is used as the optical path length varying means.
【請求項4】 前記光路長可変手段として、屈折率が可
変の液晶を用いたことを特徴とする請求項1又は2記載
の面間隔測定方法及び装置。
4. The method and apparatus according to claim 1, wherein a liquid crystal having a variable refractive index is used as the optical path length varying means.
【請求項5】 空間的コヒーレンス長が短い低コヒーレ
ンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出された光束
を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、該光束
整形手段から射出された光束を任意の偏光状態にする第
1の偏光状態変換手段と、該偏光状態変換手段から射出
された光束を偏光状態に応じて分割する光束分割手段
と、該第1の光束分割手段により分割された一方の光束
の光路上に配置された光路長を変化させる光路長変化手
段と、光束の偏光状態を変換する第2の偏光状態変換手
段と、前記光束分割手段により分割された他方の光束の
偏光状態を変換する第3の偏光状態変換手段と、該第3
の偏光状態変換手段により偏光状態が変化した光束を測
定すべき面間隔を有する被検物たる光学系へと導き、測
定すべき面に向かって光束が入射するような調整手段を
伴った光学素子と、前記被検物からの反射光を反射する
反射手段と、該反射手段からの反射光と前記光路長変化
手段を経由した光束とを重ね合わせる光束合成手段と、
該光束合成手段により重ね合わされた光束の光強度を電
気信号に変換する光電変換手段とを備えたこと特徴とす
る面間隔測定方法及び装置。
5. A low-coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam having an arbitrary shape, and a light beam emitted from the light beam shaping device having an arbitrary shape. A first polarization state conversion unit that changes the polarization state of the light beam, a light beam division unit that divides the light beam emitted from the polarization state conversion unit according to the polarization state, and one of the light beam division units that is divided by the first light beam division unit. An optical path length changing unit disposed on the optical path of the light beam for changing the optical path length, a second polarization state converting unit for converting the polarization state of the light beam, and a polarization state of the other light beam split by the light beam splitting unit. A third polarization state conversion means for converting,
An optical element with an adjusting means for guiding a light beam whose polarization state has been changed by the polarization state converting means to an optical system as a test object having a surface interval to be measured, and allowing the light beam to enter the surface to be measured. And a reflecting means for reflecting the reflected light from the test object, and a light beam combining means for superimposing the reflected light from the reflecting means and the light beam passing through the light path length changing means,
A photoelectric conversion means for converting the light intensity of the light beam superimposed by the light beam combining means into an electric signal;
【請求項6】 空間的コヒーレンス長が短い低コヒーレ
ンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出された光束
を分割する光束分割手段と、該光束分割手段により分割
された一方の光束を反射する第1の反射手段と、該第1
の反射手段で反射された光束を反射させるための第2の
反射手段と、前記光束分割手段により分割された他方の
光束を測定すべき面間隔を有する被検物たる光学系へと
導き、測定すべき面に向かって光束が入射するような調
整手段を伴った光学素子と、前記光束分割手段で分割さ
れた2つの光束を重ね合わせる光束合成手段と、該光束
合成手段により重ね合わされた光束の干渉情報から面間
隔を求めることを特徴とする面間隔測定方法及び装置。
6. A low-coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam splitting device for splitting a light beam emitted from the low coherence light source, and a first light beam for reflecting one of the light beams split by the light beam splitting device. Reflecting means, the first
And a second reflecting means for reflecting the light beam reflected by the reflecting means, and the other light beam split by the light beam splitting means is guided to an optical system as an object having a surface interval to be measured. An optical element with an adjusting unit such that a light beam is incident on a surface to be irradiated; a light beam combining device for superimposing two light beams split by the light beam dividing device; and a light beam combining device for superimposing the light beams by the light beam combining device. A method and apparatus for measuring a surface distance, wherein the surface distance is obtained from interference information.
【請求項7】 空間的コヒーレンス長が短い低コヒーレ
ンス光源と、該低コヒーレンス光源から射出された光束
を任意の形状の光束に整形する光束整形手段と、該光束
整形手段により整形された光束の一部を反射する反射手
段と、前記光束整形手段により整形された光束と平行す
る光路上に配置された測定すべき面間隔を有する被検物
たる光学系へと導き、測定すべき面に向かって光束が入
射するような調整手段を伴った光学素子と、前記反射手
段で反射された光束と被検物で反射された光束を重ね合
わせる光束合成手段と、該光束合成手段により重ね合わ
された光束の干渉情報から面間隔を求めることを特徴と
する面間隔測定方法及び装置。
7. A low coherence light source having a short spatial coherence length, a light beam shaping means for shaping a light beam emitted from the low coherence light source into a light beam having an arbitrary shape, and one of the light beams shaped by the light beam shaping device. A reflecting means for reflecting the portion, and guided to an optical system as a test object having a surface interval to be measured, which is disposed on an optical path parallel to the light beam shaped by the light beam shaping means, toward the surface to be measured. An optical element with an adjusting unit such that a light beam is incident thereon, a light beam combining unit that superimposes the light beam reflected by the reflecting unit and the light beam reflected by the test object, and a light beam combining unit that superimposes the light beam by the light beam combining unit. A method and apparatus for measuring a surface distance, wherein the surface distance is obtained from interference information.
【請求項8】 光路中に光ファイバーを用いたことを特
徴とする請求項1から7の何れか1項記載の面間隔測定
方法及び装置。
8. The method and apparatus according to claim 1, wherein an optical fiber is used in an optical path.
【請求項9】 液晶の屈折率を測定することを特徴とす
る請求項8記載の測定方法及び装置。
9. The measuring method and apparatus according to claim 8, wherein the refractive index of the liquid crystal is measured.
【請求項10】 請求項1から7の何れか1項におい
て、被検物たる光学系中の光学素子の厚さを設計値又は
実測より既知とし、前記光学系の間隔測定の結果から求
めた光路長より該光学素子の群屈折率を計算し、予め作
成した複数のガラス又はプラスチック材料の測定波長域
での群屈折率を計算した表の中から前記光学素子の群屈
折率測定値と一致する群屈折率を有するガラス又はプラ
スチックを検索することにより、被検物の光学素子のガ
ラス又はプラスチック材料の種類を特定することを特徴
とする光学材料の判別方法及び装置。
10. The optical element according to claim 1, wherein the thickness of the optical element in the optical system as the test object is known from a design value or an actual measurement, and is obtained from a result of the distance measurement of the optical system. Calculate the group refractive index of the optical element from the optical path length, and agree with the measured group refractive index of the optical element from a table in which the group refractive index in a measurement wavelength range of a plurality of glass or plastic materials prepared in advance is calculated. A method and apparatus for determining an optical material, wherein a type of a glass or plastic material of an optical element to be inspected is specified by searching for a glass or plastic having a group index of refraction.
【請求項11】 前記低コヒーレンス光源が直線偏光し
た光束を射出するものであり、光軸を中心として回転可
能であることを特徴とする請求項1から10の何れか1
項記載の測定方法及び装置。
11. The light source according to claim 1, wherein the low coherence light source emits a linearly polarized light beam, and is rotatable about an optical axis.
The measuring method and apparatus according to the item.
【請求項12】 前記低コヒーレンス光源が直線偏光し
た光束を射出するものであり、該光源と光束分割手段と
の間の光軸上に1/2波長板を配置し、該1/2波長板
が光軸を中心として回転可能であることを特徴とする請
求項1から10の何れか1項記載の測定方法及び装置。
12. The half-wave plate, wherein the low-coherence light source emits a linearly polarized light beam, and a half-wave plate is arranged on an optical axis between the light source and the light beam splitting means. The measuring method and apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the device is rotatable about an optical axis.
【請求項13】 請求項11又は12において、該光源
がシングルモード発振の半導体レーザを閾値電流以下で
動作したものであることを特徴とする測定方法及び装
置。
13. The measuring method and apparatus according to claim 11, wherein the light source is a single mode oscillation semiconductor laser operated at a threshold current or less.
【請求項14】 請求項11又は12において、該光源
がパルスレーザであることを特徴とする測定方法及び装
置。
14. The measuring method and apparatus according to claim 11, wherein the light source is a pulse laser.
【請求項15】 反射手段が反射率可変ミラーであるこ
とを特徴とする請求項1から10の何れか1項記載の測
定方法及び装置。。
15. The measuring method and apparatus according to claim 1, wherein the reflecting means is a variable reflectance mirror. .
【請求項16】 請求項15において、被検物の測定対
象の面で反射した反射光が光束合成手段に入射する位置
での光強度をI1 、該反射率可変ミラーで反射した反射
光が光束合成手段に入射する位置での光強度をI2 とし
たとき、 0.05≦I1 /I2 ≦20 となるように、該反射率可変ミラーの反射率を調整する
ことを特徴とする測定方法及び装置。
16. The method according to claim 15, wherein the light intensity at the position where the reflected light reflected by the surface of the test object to be measured enters the light beam combining means is I 1 , and the reflected light reflected by the variable reflectance mirror is The reflectance of the variable-reflectance mirror is adjusted so that 0.05 ≦ I 1 / I 2 ≦ 20, where the light intensity at the position where the light enters the light beam combining means is I 2. Measurement method and device.
【請求項17】 請求項15において、被検物の測定対
象の面で反射した反射光が光束合成手段に入射する位置
での光強度をI1 、該反射率可変ミラーで反射した反射
光が光束合成手段に入射する位置での光強度をI2 とし
たとき、 0.2≦I1 /I2 ≦5 となるように、該反射率可変ミラーの反射率を調整する
ことを特徴とする測定方法及び装置。
17. The method according to claim 15, wherein the light intensity at a position where the reflected light reflected by the surface of the test object to be measured is incident on the light beam combining means is I 1 , and the reflected light reflected by the variable reflectance mirror is The reflectance of the variable-reflectance mirror is adjusted so that 0.2 ≦ I 1 / I 2 ≦ 5, where I 2 is the light intensity at a position incident on the light beam combining means. Measurement method and device.
【請求項18】 反射手段が、光軸方向に可動なステー
ジ上に間隔を空けて配置された複数の反射率可変ミラー
であり、独立に反射率が制御できるものであることを特
徴とする請求項1から17の何れか1項記載の測定方法
及び装置。。
18. The reflection means is a plurality of variable reflectance mirrors arranged at intervals on a stage movable in the optical axis direction, wherein the reflectance can be controlled independently. Item 18. The measurement method and apparatus according to any one of Items 1 to 17. .
【請求項19】 光束分割手段と光路長可変手段との間
の光軸上に透明媒体を配置することを特徴とする請求項
1から18の何れか1項記載の測定方法及び装置。。
19. The measuring method and apparatus according to claim 1, wherein a transparent medium is arranged on an optical axis between the light beam splitting means and the optical path length changing means. .
【請求項20】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 0.5<(n(λS )−n(λL ))・d/(LS −L
L )<2 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
20. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. 0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d / (L S −L
L) <2 However, d: thickness of the transparent medium n (lambda): the group index of the transparent medium at an arbitrary wavelength lambda lambda S: Of the light emitted from the light source, the light intensity of the strongest wavelength lambda 0 When the light intensity is I 0 , the light intensity is 0.5I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.
【請求項21】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 0.8<(n(λS )−n(λL ))・d/(LS −L
L )<1.25 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
21. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. 0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d / (L S −L
L) <1.25 However, d: thickness of the transparent medium n (lambda): the group index of the transparent medium at an arbitrary wavelength lambda lambda S: Of the light emitted from the light source, the strongest wavelength light intensity lambda 0 when the light intensity was I 0 in the light intensity 0.5I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.
【請求項22】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 0.5<(n(λS )−n(λL ))・d/((LSa
La)/2)<2 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 である。
22. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. 0.5 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d / ((L Sa
L La) / 2) <2 However, d: thickness of the transparent medium n (lambda): the group index of the transparent medium at an arbitrary wavelength lambda lambda S: Of the light emitted from the light source, the light intensity is strongest wavelength When the light intensity at λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths L La at the wavelength λ S above is the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object.
【請求項23】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 0.8<(n(λS )−n(λL ))・d/((LSa
La)/2)<1.25 ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LSa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λS におけ
る光路長の和 LLa:被検物中の全レンズの光軸上での波長λL におけ
る光路長の和 である。
23. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. 0.8 <(n (λ S ) −n (λ L )) · d / ((L Sa
L La ) / 2) <1.25, where: d: thickness of the transparent medium n (λ): group index of refraction of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : of the light emitted from the light source, the light intensity is the highest When the light intensity at the strong wavelength λ 0 is I 0 , the light intensity is 0.5 I
Of the wavelengths that become 0 , wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : Wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L Sa : Optical axes of all lenses in the test object The sum of the optical path lengths L La at the wavelength λ S above is the sum of the optical path lengths at the wavelength λ L on the optical axes of all the lenses in the test object.
【請求項24】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 |(n(λS )−n(λL ))・d−(LS −LL )|
<100[μm] ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
24. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. | (N (λ S) -n (λ L)) · d- (L S -L L) |
<100 [μm] However, d: thickness of the transparent medium n (lambda): the group index of the transparent medium at an arbitrary wavelength lambda lambda S: Of the light emitted from the light source, the strongest wavelength light intensity lambda 0 when the light intensity and I 0, the light intensity is 0.5I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.
【請求項25】 請求項19において、該透明媒体が以
下の条件式を満足することを特徴とする測定方法及び装
置。 |(n(λS )−n(λL ))・d−(LS −LL )|
<30[μm] ただし、 d:透明媒体の厚さ n(λ):任意の波長λにおける透明媒体の群屈折率 λS :光源から射出する光のうち、光強度が最も強い波
長λ0 での光強度をI0 としたとき、光強度が0.5I
0 となる波長のうちλ0 より短波長側の波長 λL :光強度が0.5I0 となる波長のうちλ0 より長
波長側の波長 LS :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λS における光路長の和 LL :測定対象の面より入射側にある被検物中のレンズ
の光軸上での波長λL における光路長の和 である。
25. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium satisfies the following conditional expression. | (N (λ S) -n (λ L)) · d- (L S -L L) |
<30 [μm] where, d: thickness of the transparent medium n (λ): group refractive index of the transparent medium at an arbitrary wavelength λ λ S : wavelength λ 0 at which the light intensity is the highest among the lights emitted from the light source. when the light intensity and I 0, the light intensity is 0.5I
Among the wavelengths that become 0 , the wavelengths on the shorter wavelength side than λ 0 λ L : The wavelengths on the longer wavelength side than λ 0 among the wavelengths where the light intensity becomes 0.5I 0 L S : The wavelengths on the incident side of the surface to be measured the sum of the optical path length at the wavelength lambda S on the optical axis of the lens in Kenbutsu L L: optical path length at the wavelength lambda L on the optical axis of the lens of the object in at the incident side of the surface to be measured It is sum.
【請求項26】 請求項20から25の何れか1項にお
いて、λS を光強度が0.2I0 となる波長のなかλ0
より短波長側の波長、λL を光強度が0.2I0 となる
波長のなかλ0 より長波長側の波長とすることを特徴と
する測定方法及び装置。
26. A any one of claims 20 25, among the wavelengths of light intensity lambda S becomes 0.2i 0 lambda 0
A measuring method and apparatus, wherein a shorter wavelength, λ L , is a wavelength longer than λ 0 among wavelengths at which light intensity becomes 0.2I 0 .
【請求項27】 請求項20から25の何れか1項にお
いて、λS を光強度が0.1I0 となる波長のなかλ0
より短波長側の波長、λL を光強度が0.1I0 となる
波長のなかλ0 より長波長側の波長とすることを特徴と
する測定方法及び装置。
27. The any one of claims 20 25, among the wavelengths of light intensity lambda S becomes 0.1I 0 λ 0
A measurement method and apparatus, wherein a shorter wavelength, λ L , is a wavelength longer than λ 0 among wavelengths at which the light intensity is 0.1I 0 .
【請求項28】 請求項19から25の何れか1項にお
いて、該透明媒体は複数の透明媒体からなることを特徴
とする測定方法及び装置。
28. The measuring method and apparatus according to claim 19, wherein the transparent medium comprises a plurality of transparent media.
【請求項29】 コヒーレンス長が短い光源から射出さ
れた光束を光束分割手段により分割し、一方を参照光
と、他方は測定光として間隔を測定すべき被検物へと導
き、かつ、参照光路と測定光路とが略同一方向に配置さ
れており、前記参照光と測定光を重畳させ、光学素子又
は光学系又は光学装置の面間隔を求める方法又は装置又
は測定された物。
29. A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is guided as a reference light and the other is guided as a measurement light to an object to be measured, and a reference light path is provided. And a measurement optical path, wherein the reference light and the measurement light are superimposed on each other, and a method or apparatus for measuring the surface distance of an optical element, an optical system, or an optical device, or a measured object.
【請求項30】 コヒーレンス長が短い光源を用いた干
渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して干渉を
生じさせ、光学素子と表示装置又は表示素子との面間隔
を求める方法又は装置又は測定された物。
30. An interferometer using a light source having a short coherence length, and a test object arranged in an optical path of the interferometer to cause interference, thereby obtaining a surface distance between the optical element and the display device or the display device. Method or device or measured object.
【請求項31】 コヒーレンス長が短い光源を用いた干
渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して干渉を
生じさせ、面形状を求める方法又は装置又は測定された
物。
31. An interferometer using a light source with a short coherence length, and a method or apparatus for measuring a surface shape by placing an object in an optical path of the interferometer to cause interference, or a measured object.
【請求項32】 コヒーレンス長の短い光源と、測定光
光路と、参照光路とを備え、被測定物に前記光源からの
光を入射し、その射出光と参照光路の光を干渉させて面
形状を求める方法又は装置又は測定された物。
32. A light source having a short coherence length, a measurement light path, and a reference light path, wherein light from the light source is incident on an object to be measured, and the emitted light and light on the reference light path interfere with each other to form a surface. Method or device for measuring or measured object.
【請求項33】 被測定物に入射する光路中にレンズア
レーを設けたことを特徴とする請求項31又は32記載
の面形状を求める方法又は装置又は測定された物。
33. The method or apparatus for determining a surface shape or a measured object according to claim 31, wherein a lens array is provided in an optical path incident on the object to be measured.
【請求項34】 被測定物に入射する光路中に光束を複
数に整形する手段を設けたことを特徴とする請求項31
又は32記載の面形状を求める方法又は装置又は測定さ
れた物。
34. A device according to claim 31, further comprising means for shaping a light beam into a plurality of light beams in an optical path incident on the object to be measured.
Or a method or apparatus for determining the surface shape according to 32 or a measured object.
【請求項35】 被測定物に入射する光路中に配置した
光束を整形する手段を動かしつつ、測定を行うことを特
徴とする請求項31又は32記載の面形状を求める方法
又は装置又は測定された物。
35. The method or apparatus for determining a surface shape or a device for measuring a surface shape according to claim 31, wherein the measurement is performed while moving a means for shaping a light beam arranged in an optical path incident on the object to be measured. Thing.
【請求項36】 被測定物と受光素子とが光学的に共役
であることを特徴とする請求項31又は32記載の面形
状を求める方法又は装置又は測定された物。
36. The method or apparatus for determining a surface shape or a measured object according to claim 31, wherein the object to be measured and the light receiving element are optically conjugate.
【請求項37】 コヒーレンス長が短い光源を用いた干
渉計と、前記干渉計の光路中に被検物を配置して干渉を
生じさせ、被検物の面位置又は物理特性を求める方法又
は装置又は測定された物。
37. An interferometer using a light source having a short coherence length, and a method or apparatus for arranging a test object in an optical path of the interferometer to cause interference and obtaining a surface position or a physical characteristic of the test object Or the measured object.
【請求項38】 コヒーレンス長が短い光源を用いた光
ファイバーを用いた干渉計と、前記干渉計の光路中に被
検物を配置して干渉を生じさせ、被検物の面間隔又は物
理特性を求める方法又は装置又は測定された物。
38. An interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, and a test object arranged in an optical path of the interferometer to cause interference, thereby reducing a surface interval or a physical characteristic of the test object. The method or device to be determined or the measured object.
【請求項39】 コヒーレンス長が短い光源を用いた光
ファイバーを用いた干渉計において、前記干渉計の光路
中に光路長を変化させる部材を設け、前記干渉計の光路
中に被検物を配置して干渉を生じさせ、被検物の面間隔
又は物理特性を求める方法又は装置又は測定された物。
39. An interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, wherein a member for changing an optical path length is provided in an optical path of the interferometer, and an object is arranged in an optical path of the interferometer. A method or an apparatus or a measured object which causes interference to determine the surface spacing or physical characteristics of a test object.
【請求項40】 コヒーレンス長が短い光源を用いた光
ファイバーを用いた干渉計において、干渉計の光路中に
被検物を配置し、前記干渉計の光路中に光路長を変化さ
せる部材を設け、光路長を変化させる部材を通った光
と、通らない光とを干渉させて干渉を生じさせ、被検物
の面間隔又は物理特性を求める方法又は装置又は測定さ
れた物。
40. An interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in an optical path of the interferometer, and a member for changing an optical path length is provided in the optical path of the interferometer, A method or an apparatus or a measured object that obtains interference by causing light that has passed through a member that changes the optical path length and light that does not pass to cause interference, thereby obtaining the surface spacing or physical characteristics of a test object.
【請求項41】 コヒーレンス長が短い光源を用いた光
ファイバーを用いた干渉計において、光を前記干渉計の
光路中に設けた光路長を変化させる部材に入射し、光路
長を変化させる部材を通らない光と共に被検物に入射
し、出射光を干渉させて干渉を生じさせ、被検物の面間
隔又は物理特性を求める方法又は装置又は測定された
物。
41. In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, light is incident on a member for changing the optical path length provided in the optical path of the interferometer and passes through the member for changing the optical path length. A method or a device or a measured object that is incident on a test object together with non-existing light, causes interference of emitted light to cause interference, and obtains a surface interval or a physical characteristic of the test object.
【請求項42】 コヒーレンス長が短い光源を用いた光
ファイバーを用いた干渉計において、干渉計の光路中に
被検物を配置し、被検物からの出射光を、前記干渉計の
光路中に設けた光路長を変化させる部材に入射し、光路
長を変化させる部材を通らない被検物からの出射光と干
渉させて干渉を生じさせ、被検物の面間隔又は物理特性
を求める方法又は装置又は測定された物。
42. In an interferometer using an optical fiber using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in an optical path of the interferometer, and emitted light from the test object is transmitted in an optical path of the interferometer. A method of determining the surface spacing or physical properties of the test object by causing interference with light emitted from the test object that is incident on the provided member that changes the optical path length and that does not pass through the member that changes the optical path length, or Equipment or measured object.
【請求項43】 コヒーレンス長が短い光源を用いた干
渉計において、干渉計の光路中に被検物を配置し、前記
干渉計の光路中に光路長を変化させる部材を設け、光路
長を変化させる部材を通った光と通らない光とを干渉さ
せて干渉を生じさせ、被検物の面間隔又は物理特性を求
める方法又は装置又は測定された物。
43. In an interferometer using a light source having a short coherence length, a test object is arranged in the optical path of the interferometer, and a member for changing the optical path length is provided in the optical path of the interferometer, and the optical path length is changed. A method or a device or a measured object that causes interference between light that has passed through a member to be caused and light that does not pass to cause interference, and determines the surface spacing or physical characteristics of a test object.
【請求項44】 コヒーレンス長が短い光源から射出さ
れた光束を光束分割手段により分割し、一方を参照光と
して、他方は測定光として距離を測定すべき被検物へと
導き、前記参照光と測定光を重畳させて、距離を求める
方法又は装置。
44. A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is used as reference light and the other is used as measurement light, which is guided to a test object whose distance is to be measured. A method or device for determining a distance by superimposing a measuring light.
【請求項45】 コヒーレンス長が短い光源から射出さ
れた光束を光束分割手段により分割し、一方を参照光と
し、他方は測定光として距離を測定すべき被検物へと内
視鏡又は硬性鏡光学系を通して導き、前記参照光と測定
光を重畳させて距離を求める方法又は装置。
45. A light beam emitted from a light source having a short coherence length is split by a light beam splitting means, one of which is used as a reference light and the other is used as a measuring light for an object to be measured for an endoscope or a rigid endoscope. A method or apparatus for guiding a distance through an optical system and superimposing the reference light and the measurement light to obtain a distance.
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