JP2005188927A

JP2005188927A - 反射率測定装置

Info

Publication number: JP2005188927A
Application number: JP2003426616A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Aoki; 和男青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】アライメント操作を簡単に行えるようにして測定時間を短縮することができる反射率測定装置を提供する。
【解決手段】測定対象物５の被測定面５ａの分光反射率を測定する反射率測定装置において、光を被測定面５ａへ照射してその被測定面５ａからの反射光を受光し、被測定面５ａに対する光の垂直度を検出するための第１の光ファイバ１０と、光を被測定面５ａを照射するための第２の光ファイバ２０と、被測定面５ａからの反射光を受光するための測光用ファイバ３０とを測定ヘッド４０に保持させ、被測定面５ａに対する入射角及び反射角を予め決めるようにした。
【選択図】図１（ａ）

Description

この発明は光学装置に用いられるフィルタ等の光学素子の表面反射光の分光反射率を測定するための反射率測定装置に関する。

フィルタやレンズ等の光学素子の光学特性の１つとして分光反射率がある。ここで、分光反射率とは、或る特定の波長の光の反射率をいう。例えば、特定の波長の光だけを反射させるための反射防止膜が形成されたフィルタやレンズにおいては、その反射防止膜が設計どおりに機能することを確認するために、分光反射率の測定が必要である。

従来、光通信用フィルタ等の反射面の分光反射率の測定は下記のようにして行われる。なお、光通信用フィルタの大きさは１．４ｍｍ×１．４ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍである。また、測定に用いられる光束の大きさは０．３ｍｍ程度である。

図３は従来の分光反射率の測定の手順を説明するフローチャートである。

Ｓ１０１〜Ｓ１０５はその測定の各ステップを示す。

まず、第１の光ファイバを用いて被測定物の被測定面に光を照射し、第１の光ファイバから出射される光の被測定面に対する垂直度を確保する。これは、光軸に直交する面で光ファイバをチルト（ＸＹチルト）させて反射光の強度が最大になる位置を検出することで行われる（Ｓ１０１）。

次に、第２の光ファイバ（出射側光ファイバ）から出射された測定用の光が被測定物の被測定面に対して所定の角度で入射するように第２の光ファイバを移動させる（Ｓ１０２）。

その後、反射光軸上に第３の光ファイバ（測光用ファイバ）を移動させる（Ｓ１０３）。

次に、第３の光ファイバをＸＹチルトさせたり移動させたりして第３の光ファイバで受光する反射光の強度が最大となるように調整する(Ｓ１０４)。

上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４をアライメント操作という。

アライメント操作が終了した後、被測定物の分光反射率の測定を行う(Ｓ５)。
特開２００３−３３７０８０号公報

第１、第２光ファイバの出射端側にはコリメータレンズが配置されている。このコリメータレンズによるビームスポットの大きさが最小になる距離は出射端から１０ｍｍ以内である。各光ファイバと被測定面との距離（間隔）が長いと光路中の空気の揺らぎによる影響を受けて正しい測定ができないことがある。

そのため、コリメータレンズと被測定物の被測定面とが非常に近い位置に配置されることになり、上記アライメント操作は難しく、測定時間が長くなる。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はアライメント操作を簡単に行えるようにして測定時間を短縮することができる反射率測定装置を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、測定対象物の被測定面の分光反射率を測定する反射率測定装置において、光を前記被測定面へ照射してその被測定面からの反射光を受光し、前記被測定面に対する光の垂直度を検出するための第１の光ファイバと、前記被測定面に測定光を照射するための第２の光ファイバと、前記被測定面で反射された測定光を受光するための受光手段と、前記第１の光ファイバを保持するとともに、前記第２の光ファイバからの測定光が前記受光手段に入射するように、前記第２の光ファイバと前記受光手段とを保持する測定ヘッドとを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の反射率測定装置において、前記測定ヘッドは前記第１の光ファイバの光軸方向へ移動可能であるとともに、前記第１の光ファイバの光軸と直交する方向へ移動可能であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の反射率測定装置において、前記第１、第２の光ファイバにそれぞれコリメータレンズが配置されていることを特徴とする。

この発明の反射率測定装置によれば、アライメント操作を簡単に行えるようにして測定時間を短縮することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る反射率測定装置の一部を示す概念図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図である。

この反射率測定装置は第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０と測光用ファイバ（受光手段）３０と測定ヘッド４０とを備えている。

第１の光ファイバ１０の一端側にはコリメータレンズ１１が配置されている。図示しないが、第１の光ファイバ１０の他端側はアイソレータを介してパワーメータに接続されている。

なお、第１の光ファイバの他端にはアイソレータを介して光源（図示せず）からの光が入射される。光源から出射される光の波長は１２５０〜１６２０ｎｍ程度である。

第１の光ファイバ１０は光源から出射された光を被測定物５の被測定面５ａへ照射してその被測定面５ａからの反射光を受光する。

第２の光ファイバ２０の一端側（被測定面側）にはコリメータレンズ２１が配置されている。第２の光ファイバ２０の他端側には光源からの光が入射する。第２の光ファイバ２０は光源からの光（測定光）を被測定面５ａに照射する。

測光用ファイバ３０の一端側（被測定面側）にはコリメータレンズ３１が配置されている。測光用ファイバ３０の他端側にはアイソレータ（図示せず）を介してパワーメータ（図示せず）が接続されている。また、アイソレータには光スペクトルアナライザが接続されている。なお、コリメータレンズ３１及び測光用ファイバ３０に代えてフォトダイオード等の光電変換素子を配置してもよい。

なお、前述した２つのパワーメータはパソコンに接続され、被測定面５ａで反射された光（測定光）の強度を測定する。また、パソコンの指令によって移動機構（図示せず）を介して測定ヘッド４０の位置を制御する。

測定ヘッド４０はベースプレート４１と基部４２とを備える。

ベースプレート４１には第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０と測光用ファイバ３０とを取り付けるためのガイド孔４５，４６，４７が形成されている。ガイド孔４６，４７はガイド孔４５に対して斜めに形成されている。光ファイバ１０，２０，３０は例えば３方向からねじ等の固定部材によってそれぞれガイド孔４５，４６，４７に固定されている。

基部４２はベースプレート４１と一体に形成され、測定ヘッド４０を移動させたりＸＹ方向にチルトさせたりするための移動機構に装着されている。

ここで、測定ヘッドの設定方法を説明する。

まず、ベースプレート４１に第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０と測光用ファイバ３０とを取り付けた後、基準となるプリズムを用いて、角度を調整する。基準となるプリズムは入射角、出射角及び被測定面５ａの法線に対して垂直な面を有する。被測定面５ａで反射された光を利用して各光ファイバ１０，２０，３０の光軸が基準となるプリズムの面に垂直に入射するように調整することで所定の入射角、出射角及び被測定面５ａの法線を確保する。これによって、被測定面５ａに対する入射角度及び反射角度が予め精度よく決められた反射率測定装置が得られた。

次に、この反射率測定装置を用いた分光反射率の測定の順序を説明する。

図２は分光反射率の測定の手順を説明するフローチャートである。

Ｓ１〜Ｓ３はその測定の各ステップを示す。

まず、第１の光ファイバ１０を用いて被測定物５の被測定面５ａに光を照射し、第１の光ファイバ１０から出射される光の被測定面５ａに対する垂直度を確保する。これは、測定ヘッド４０をＸＹチルトさせ、パワーメータで検出される反射光の強度が最大になる位置に測定ヘッド４０を調整することで行われる（Ｓ１）。

なお、被測定物５としてはフィルタだけでなく、例えば反射ミラーやレンズ等がある。レンズの被測定面は平面でなくても、曲率半径Ｒが大きい（Ｒ≧１０００ｍｍ程度）ものであればよい。

次に、測光用ファイバ３０で反射光を受光する（Ｓ２）。このとき、測定ヘッドを光軸方向（Ｚ軸方向）へ移動させて測光用ファイバ３０で受光される反射光の強度が最大となるように調整する。

上記ステップＳ１〜Ｓ２をアライメント操作という。

アライメント操作が終了した後、被測定物５の分光反射率の測定を行う(Ｓ３)。

なお、被測定物５の被測定面５ａの反射率は標準ミラーの反射率を参照して（標準ミラーの反射率を１００％として）決められる。標準ミラーとは反射率が既知のミラーである。

この実施形態によれば、アライメント操作のステップ数を従来例より少なくでき、操作が簡単になったため、測定時間を短縮することができる。

また、測定ヘッド４０に各光ファイバ１０，２０，３０が保持されているので、測定ヘッド４０と被測定物５との距離を短くでき、空気の揺らぎの影響を少なくできる。

なお、上記実施形態では可動タイプの測定ヘッドを説明したが、これに限るものではなく固定タイプの測定ヘッドとしてもよい。

図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る反射率測定装置の一部の断面を示す概念図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ矢視図である。図２は分光反射率の測定の手順を説明するフローチャートである。図３は従来の分光反射率の測定の手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

５測定対象物
５ａ被測定面
１０第１の光ファイバ
１１，１２コリメータレンズ
２０第２の光ファイバ
３０測光用ファイバ（受光手段）
４０測定ヘッド

Claims

測定対象物の被測定面の分光反射率を測定する反射率測定装置において、
光を前記被測定面へ照射してその被測定面からの反射光を受光し、前記被測定面に対する光の垂直度を検出するための第１の光ファイバと、
前記被測定面に測定光を照射するための第２の光ファイバと、
前記被測定面で反射された測定光を受光するための受光手段と、
前記第１の光ファイバを保持するとともに、前記第２の光ファイバからの測定光が前記受光手段に入射するように、前記第２の光ファイバと前記受光手段とを保持する測定ヘッドと
を備えていることを特徴とする反射率測定装置。
前記測定ヘッドは前記第１の光ファイバの光軸方向へ移動可能であるとともに、前記第１の光ファイバの光軸と直交する方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１記載の反射率測定装置。
前記第１、第２の光ファイバにそれぞれコリメータレンズが配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の反射率測定装置。