JP2007047043A - Multi-wavelength interferometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる波長による測定が可能な多波長干渉計に関する。 The present invention relates to a multiwavelength interferometer capable of measuring at different wavelengths.
近年、種々の光記録媒体を単一の機器で記録、再生する光記録装置が開発されている。かかる光記録装置では、記録媒体に信号を書き込む際および書き込まれた信号を読み出す際に同一の集光レンズを使用し、さらに光記録媒体の方式毎に異なる波長のレーザ光を使用するが、対物レンズは同一の対物レンズを使用している。 In recent years, optical recording apparatuses that record and reproduce various optical recording media with a single device have been developed. In such an optical recording apparatus, the same condenser lens is used when writing a signal to the recording medium and when reading the written signal, and laser light having a different wavelength is used for each optical recording medium system. The lens uses the same objective lens.
かかる対物レンズの特性を測定する手段として、従来から干渉計が使用されている。従来の干渉計は、コヒーレント光を分割して被測定レンズを透過させた測定光と参照鏡で反射させた参照光を重ね合わせて干渉させる構成である。
しかしながら従来の干渉計は、単一波長の光束による測定しかできなかったので、波長毎に干渉計を用意し、被測定レンズを各干渉計に移動して測定しなければならなかった。 However, since the conventional interferometer can only measure with a light beam having a single wavelength, an interferometer must be prepared for each wavelength, and the lens to be measured must be moved to each interferometer.
本願発明は、かかる課題に鑑みてなされ、被測定光学素子を移動することなく複数の波長による干渉測定が可能な多波長干渉計を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to obtain a multi-wavelength interferometer capable of measuring interference with a plurality of wavelengths without moving the optical element to be measured.
かかる課題を解決する本発明は、光源から入射した光を分割し、被測定光学素子を透過または反射させた測定光と参照鏡で反射させた参照光を干渉させる干渉部を備えた干渉計であって、異なる波長の光を射出する複数の光源と、各光源から射出された光を前記干渉部方向に反射する反射光学素子と、前記各光源と前記干渉部との間に配置された、前記各光源から射出された光を択一的に前記干渉部に入射させる光源切り換え手段を備えたことに特徴を有する。 The present invention that solves such a problem is an interferometer that includes an interference unit that splits light incident from a light source and causes measurement light transmitted or reflected by a measured optical element to interfere with reference light reflected by a reference mirror. A plurality of light sources that emit light of different wavelengths, a reflective optical element that reflects the light emitted from each light source in the direction of the interference unit, and the light source disposed between the light source and the interference unit, There is provided a light source switching means for selectively making the light emitted from each of the light sources incident on the interference section.
好ましい実施形態では、前記複数の光源は、射出する光の進行方向と直交する方向に離反して配置され、前記反射光学素子は、該光源のうち、前記干渉部に最も遠い光源から射出された光を前記干渉部方向に反射するミラーと、前記最も遠い光源よりも前記干渉部に近い光源から射出された光をそれぞれ前記干渉部方向に反射するハーフミラーとを備え、前記干渉部に最も近い光源よりも遠方の光源から射出され、ハーフミラーまたはミラーで反射された光は、光路途中の前記他のハーフミラーを透過して前記干渉部に入射するように形成した。 In a preferred embodiment, the plurality of light sources are arranged away from each other in a direction orthogonal to the traveling direction of the emitted light, and the reflective optical element is emitted from a light source farthest from the interference unit among the light sources. A mirror that reflects light toward the interference unit, and a half mirror that reflects light emitted from a light source closer to the interference unit than the farthest light source toward the interference unit, and is closest to the interference unit The light emitted from the light source farther than the light source and reflected by the half mirror or mirror is formed so as to pass through the other half mirror in the optical path and enter the interference portion.
前記各光源、ミラーおよびハーフミラーは光軸または光学中心が同一平面上に位置するように配置され、前記光源切り換え手段は、前記各光源と前記ミラーおよびハーフミラーの間の光路に配置され、前記光源からの光を択一的に透過させることが好ましい。
前記光源切り換え手段は、前記ミラーおよびハーフミラーと前記光源との間に配置された、前記光源の配置方向に延びた遮光板および該遮光板に設けられた開口からなり、該開口は、前記いずれか1個の開口が対応する光源から射出された光の透過を可能にする光路に位置するときは他の開口が対応する光源の光路から外れるように設けられる。
前記光源は、波長の短い光源ほど前記干渉部近傍に配置することが好ましい。
Each of the light sources, the mirror and the half mirror is arranged so that an optical axis or an optical center is located on the same plane, and the light source switching means is arranged in an optical path between each of the light sources and the mirror and the half mirror, It is preferable to selectively transmit light from the light source.
The light source switching means includes a light shielding plate disposed between the mirror and the half mirror and the light source and extending in the light source arrangement direction, and an opening provided in the light shielding plate. When one opening is located in an optical path that allows transmission of light emitted from the corresponding light source, the other opening is provided so as to be out of the optical path of the corresponding light source.
It is preferable that the light source is arranged closer to the interference portion as the light source has a shorter wavelength.
本発明によれば、異なる波長の光を択一的に干渉部に導くことができるので、被測定光学素子を移動することなく、複数の波長の光による干渉測定が可能になる。しかも、光源からの光を導くための光学素子は移動しないので、移動による誤差の発生がない。さらに、単一の干渉部によって干渉測定ができるので、コスト軽減を図ることもできる。 According to the present invention, since light of different wavelengths can be selectively guided to the interference unit, interference measurement using light of a plurality of wavelengths can be performed without moving the measured optical element. In addition, since the optical element for guiding the light from the light source does not move, no error occurs due to the movement. Furthermore, since interference measurement can be performed by a single interference unit, cost reduction can be achieved.
本発明について、図示実施形態を参照して詳細に説明する。図1は、本発明を適用した多波長干渉計の実施形態の要部構成を示す正面図である。 The present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a front view showing a main configuration of an embodiment of a multiwavelength interferometer to which the present invention is applied.
この実施形態では、それぞれが異なる波長のレーザ光を射出する3個のレーザ光源11a、11b、11cを備えている。第1レーザ光源11aは波長約405nm、第2レーザ光源11bは波長約660nm、第3レーザ光源11cは波長約780nmのレーザ光を射出する。つまり、第1レーザ光源11aはいわゆるブルーレイディスク装置用、第2レーザ光源11bはDVD装置用、第3レーザ光源11cはCD装置用のレーザ光を出す光源である。この実施形態では、波長の短い光源ほど光路長が短くなるように配置してある。波長の短いレーザ光ほど、減衰が大きく、経路中の光学素子の影響を受けやすいからである。
In this embodiment, three
レーザ光源11a乃至11cから射出したレーザ光は、発散レンズ13a、13b、13cで一旦絞られた後発散して、コリメートレンズ15a、15b、15cで平行光束にコリメートされる。コリメートレンズ15a、15b、15cから射出した平行なレーザ光は、光源切り換え手段としての光源切り換え機構17によって択一的に透過するように制御される。光源切り換え機構17は、コリメートレンズ15a、15b、15cから出射したレーザ光の中からいずれか一つを透過させる構造である。なお、各レーザ光源11a乃至11cは、波長、強度を安定させるために測定中は通常発光状態を維持する。
The laser light emitted from the
第1のレーザ光源11aから射出され、光源切り換え機構17を透過したレーザ光は、ハーフミラー19aで測定部を構成する測定レンズ部23(被測定光学素子)方向に反射される。第2のレーザ光源11bから射出され、光源切り換え機構17を透過したレーザ光は、ハーフミラー19bで測定レンズ部23方向に反射され、ハーフミラー19aを透過する。第3のレーザ光源11cから射出され、光源切り換え機構17を透過したレーザ光は、ミラー19cで測定レンズ部23方向に反射され、ハーフミラー19b、19aを透過する。
The laser light emitted from the first
以上のレーザ光源11a乃至11c、発散レンズ13a乃至13c、コリメートレンズ15a乃至15cおよびミラー19a乃至19cは、それぞれの光軸Oa、Ob、Ocまたは光学中心が同一平面上に位置するように配置されている。
The
ハーフミラー19aで反射または透過したレーザ光は、ハーフミラー21に入射し、一部がハーフミラー21を透過して測定レンズ部23に入射する。測定レンズ部23は、反射基準凹面鏡24を備え、この反射基準凹面鏡24の前方に被測定レンズLが載置される。被測定レンズLは、その焦点FLが反射基準凹面鏡24の焦点Fと一致するように配置される。
The laser light reflected or transmitted by the
さらにこの実施形態では、使用するレーザ光の波長に応じて変動する被測定レンズLの焦点位置(焦点距離)に応じて被測定レンズLの焦点FLが反射基準凹面鏡24の焦点Fと一致するように反射基準凹面鏡24の位置を調整する機構とその波長の仕様に合わせたカバーガラス25(例えば厚さ、ブルーレイディスクならば0.1mm、DVDならば0.6mm、CDならば1.2mm)を、被測定レンズLと反射基準凹面鏡24の間で切り換えができるよう配置されている。
Furthermore, in this embodiment, the focal point FL of the lens L to be measured coincides with the focal point F of the reflecting reference
カバーガラス25、被測定レンズLを透過し、反射基準凹面鏡24で反射して再び被測定レンズL、カバーガラス25を透過したレーザ光はハーフミラー21に戻り、ハーフミラー21でハーフミラー29方向に反射され、ハーフミラー29で反射したレーザ光が、干渉縞観測部31に入射する。ハーフミラー21で反射されたレーザ光は、基準平面板27で反射されてハーフミラー21に戻り、ハーフミラー21を透過してハーフミラー27で反射されて、干渉縞観測部31に入射する。
The laser light that has passed through the
干渉縞観測部31に入射した、反射基準凹面鏡24で反射した被測定レンズLを透過した測定レーザ光および基準平面板27で反射した参照レーザ光は、集光レンズ32で集光され、CCDカメラ33に入射する。CCDカメラ33の撮像面に入射した測定レーザ光および参照レーザ光が干渉して干渉縞を形成し、その干渉縞を撮像素子が撮像する。
The measurement laser light that has entered the interference
さらにこの実施形態では、反射基準凹面鏡24で反射し、ハーフミラー21で反射し、ハーフミラー29を透過した測定レーザ光がCCDカメラ35に入射する。被測定レンズLの焦点FL位置に対応する点像がCCDカメラ35の撮像面に形成され、撮像される。
Further, in this embodiment, the measurement laser light reflected by the reflection reference
CCDカメラ33、35が撮像した映像は、モニタテレビに映し出される。CCDカメラ33で撮像した像は干渉縞を映し出し、CCDカメラ35で撮像した像は点像化した干渉縞を映し出す。モニタテレビに映し出された干渉縞によりコマ収差を測定する。一方、モニタテレビに映し出された点像の位置により、被測定レンズLの偏心、傾斜状態の測定ができる。
Images captured by the
図2には、測定レンズ部23の拡大図を示した。ハーフミラー21を透過したレーザ光が進む方向に沿って順に、被測定レンズL、カバーガラス(オプティカルフラット)25、反射基準凹面鏡24が配置されている。被測定レンズLに入射したレーザ光(平行光束)は、被測定レンズLで集束され、カバーガラス25を透過してから一旦収束した後に拡散し、反射基準凹面鏡24で反射されて、入射光路を逆光して、被測定レンズLから平行光束として射出する。
FIG. 2 shows an enlarged view of the
さらにこの実施形態では、使用するレーザ光の波長に応じて変動する被測定レンズLの焦点位置(焦点距離)に応じて被測定レンズLの焦点FLが反射基準凹面鏡24の焦点Fと一致するように反射基準凹面鏡24の位置を調整する機構とその波長の仕様に合わせたカバーガラス25(例えば厚さ、ブルーレイディスクならば0.1mm、DVDならば0.6mm、CDならば1.2mm)を、被測定レンズLと反射基準凹面鏡24の間で切り換えができるよう配置されている。
Furthermore, in this embodiment, the focal point FL of the lens L to be measured coincides with the focal point F of the reflecting reference
図3に、光源切り換え機構17の一実施例を示した。この実施例は、レーザ光源11a、11b、11cの配置方向に延びた遮光板171に、同配置方向に所定間隔で開口171a、171b、171cを設けてある。各開口171a、171b、171cの高さおよび幅は、コリメートレンズ15a、15b、15cから射出されたレーザ光のビーム径と同等乃至やや大きく設定される。さらに各開口171a、171b、171cの間隔Dは、レーザ光源11a、11b、11cの間隔、つまり光軸Oa、Ob、Ocの間隔(ピッチd1)および各開口171a、171b、171cの高さ(d2)の和よりもやや広い。つまり、D>(d1+d2)に設定してある。開口171a、171b、171cの形状は方形に限定されず、多角形、円形でもよい。
FIG. 3 shows an embodiment of the light
この遮光板171は、開口171aがレーザ光源11aの光路に合致してその光路開放した位置では、他のレーザ光源11b、11cの各光路を遮光している(図3(A))。遮光板171を図1において下方にピッチDだけ移動させると、開口171bがレーザ光源11bの光路に合致してその光路を開放する一方、他のレーザ光源11a、11cの光路は遮光板171で遮光する(図3(B))。遮光板171をさらに下方にピッチDだけ移動させると、開口171cがレーザ光源11cの光路に合致してその光路を開放する一方、他のレーザ光源11a、11cの光路は遮光板171で遮光される(図3(C))。
The
この遮光板171を前記各位置に移動させる機構は公知の機構を利用して形成できる。例えば、遮光板171を縦方向に平行移動自在に支持し、ピッチD毎にクリックストップ機構等によって保持する機構、あるいは縦方向の縁部にラックを形成してこのラックにピニオンを噛合させて移動させるラック&ピニオン機構によって形成する。
A mechanism for moving the
以上の通り本発明の実施形態によれば、光源切り換え機構17を駆動するだけで複数のレーザ光源11a乃至11cを切り換えることができるので、異なる波長のレーザ光による測定を、被測定レンズを移動させることなく簡単に実行できる。しかもレーザ光の進路に影響するミラー、ハーフミラー等の光学素子は動かさないので、光路がずれる等のおそれがない。レーザ光源11a乃至11cを縦一列に配置したので設置面積が小さくてすむ。なお、選択したレーザ光源11a乃至11cに対応するカバーガラス25を光路内に挿入する。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the plurality of
図示実施形態は異なる波長の3台のレーザ光源11a乃至11cの切り換えが可能な構成であるが、本発明は2台あるいは4台以上のレーザ光源に対しても適用できる。
Although the illustrated embodiment has a configuration in which three
図示光源切り換え機構は1枚の遮光板を縦方向に移動させる構成としたが、他の実施例では、各開口を横方向にずらせて形成し、遮光板を横方向に移動させる構成とする。また、各レーザ光源毎に可動の遮光板、絞りまたはシャッタを設け、これらを択一的に開放駆動させる構成でもよい。 Although the illustrated light source switching mechanism is configured to move one light shielding plate in the vertical direction, in another embodiment, each opening is formed by shifting in the horizontal direction, and the light shielding plate is moved in the horizontal direction. Further, a movable light shielding plate, a diaphragm or a shutter may be provided for each laser light source, and these may be selectively opened.
図示実施形態はレーザ光源11a乃至11cを縦一列に配置したが、別の実施形態では、平面視、ミラー、ハーフミラーを通る光路を中心として異なる位置に配置する。要するに、複数の光源からの光を択一的に透過させる機構によって干渉部に入射させる構成とする。以上の構成により、被測定光学素子を移動することなく、異なる波長の光毎に干渉測定が可能になり、測定時間の短縮および作業工程の削減を図ることができる。
In the illustrated embodiment, the
11a 11b 11c レーザ光源
13a 13b 13c 発散レンズ
15a 15b 15c コリメートレンズ
17 光源切り換え機構
19a 19b ハーフミラー
21 ハーフミラー
23 測定レンズ部
24 反射基準凹面鏡
25 カバーガラス
27 基準平面板
29 ハーフミラー
31 干渉縞観測部
33 CCDカメラ
Claims (5)
異なる波長の光を射出する複数の光源と、
各光源から射出された光を前記干渉部方向に反射する反射光学素子と、
前記各光源と前記干渉部との間に配置された、前記各光源から射出された光を択一的に前記干渉部に入射させる光源切り換え手段を備えたことを特徴とする多波長干渉計。 An interferometer comprising an interference unit that splits light incident from a light source and causes measurement light transmitted or reflected by a measured optical element to interfere with reference light reflected by a reference mirror,
A plurality of light sources that emit light of different wavelengths;
A reflective optical element that reflects the light emitted from each light source toward the interference portion;
A multi-wavelength interferometer, comprising: a light source switching unit that is disposed between each light source and the interference unit and selectively makes light emitted from each light source enter the interference unit.
5. The multi-wavelength interferometer according to claim 1, wherein a light source having a shorter wavelength is arranged near the interference unit. 6.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008033942B3 (en) * | 2008-07-18 | 2010-04-08 | Luphos Gmbh | Fiber-optic multi-wavelength interferometer (MWLI) for the absolute measurement of distances and topologies of surfaces at a large working distance |
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CN113155058A (en) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 范金坪 | Multi-wavelength dynamic phase measurement device and method based on spatial domain carrier frequency phase shift |
-
2005
- 2005-08-10 JP JP2005232396A patent/JP2007047043A/en active Pending
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