JP2007322314A

JP2007322314A - 被検光学素子回転保持装置

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Publication number: JP2007322314A
Application number: JP2006154609A
Authority: JP
Inventors: Hei Son; 萍孫; Shigenori Oi; 重徳大井
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: TWI338773B; CN101082538A; CN100592052C; TW200745528A; KR20070115624A; JP4815273B2

Abstract

【課題】被検光学素子の厚みが変わる際の軸方向の位置調整を、偏芯量の測定に悪影響を及ぼすことなく容易に行うことが可能な、被検体挟持型の回転保持機構を備えた被検光学素子回転保持装置を得る。
【解決手段】円盤状回転体５１を有する回転保持部５は、Ｚ軸移動ステージ７Ａを介して傾き調整ステージ８に設置されており、Ｖ字状当接体６１を有する位置決め保持部６は、ＸＹ軸移動ステージ９およびＺ軸移動ステージ７Ｂを介して傾き調整ステージ８に設置されている。吸引保持台４に保持された被検レンズ２と、円盤状回転体５１およびＶ字状当接体との相対的な高さ調整は、回転保持部５側のＺ軸移動ステージ７Ａと、位置決め保持部６側のＺ軸移動ステージ７Ｂとを用いて行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ等の光学素子の偏芯量を測定する偏芯量測定装置の光学系に対し、被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持する被検光学素子回転保持装置に関する。

従来、オートコリメーション法と称される手法を用いて、被検光学素子の偏芯量を測定する偏芯量測定装置が知られている（下記特許文献１参照）。

このような偏芯量測定装置においては、測定用光学系に対して被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持するための回転保持機構が必要とされる。下記特許文献１には、被検光学素子を吸引保持した状態で回転可能な吸引保持台を備えた回転保持機構が記載されている。

一方、この種の回転保持機構として、吸引保持台自体は回転しないタイプのものも知られている。例えば、下記特許文献２には、吸引保持台に吸引保持された被検光学素子の周面に、一方の側からＶ字状の位置決め部材を当接させるとともに、他方の側から自転する回転円板を当接させ、この回転円板により被検光学素子を回転させる構成の回転保持機構（以下、「被検体挟持型の回転保持機構」と称す）が記載されている。

特開２００５−５５２０２号公報特願２００５−１６７５０４号明細書

ところで、上述の被検体挟持型の回転保持機構を用いて、互いに厚みが異なる複数種類の被検光学素子を測定する場合には、被検光学素子の厚みが変わる際に、吸引保持台とＶ字状の位置決め部材と回転円板との間の軸方向の相対的な位置調整を行う必要が生じる。従来の被検体挟持型の回転保持機構では、この相対的な位置調整の際に、吸引保持台を軸方向に移動させるように構成されている。

しかしながら、吸引保持台を軸方向に移動させるＺ軸移動ステージ等の機構には機械加工上の誤差が存在することがあり、その場合には位置調整の際に、吸引保持台の中心軸と測定用光学系の光軸との間に微小なずれが発生し、このずれの存在により偏芯量の測定精度が低下する虞がある。また、このずれの存在により、被検面からの反射光が撮像面上に戻らない場合も生じる。

このため、従来の被検体挟持型の回転保持機構では、吸引保持台を光軸方向に移動させる度に、吸引保持台と測定用光学系との間の軸合わせの再調整を行う必要があり、このような調整に多大な労力と時間を要している。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、被検光学素子の厚みが変わる際の軸方向の位置調整を、偏芯量の測定に悪影響を及ぼすことなく容易に行うことが可能な、被検体挟持型の回転保持機構を備えた被検光学素子回転保持装置を提供することを目的とする。

本発明に係る被検光学素子回転保持装置は、偏芯量測定装置の光学系に対し被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持する被検光学素子回転保持装置であって、
前記被検光学素子を前記光学系の光軸上において吸引保持する吸引保持台と、
前記吸引保持台に吸引保持された前記被検光学素子の周面に一方の側より当接し、該被検光学素子を前記軸周りに回転せしめる円盤状回転体と、
前記吸引保持台に保持された前記被検光学素子の周面に、前記軸を挟んで前記円盤状回転体の反対側より当接し、前記被検光学素子の回転時における位置ずれを防止するＶ字状当接体と、
前記円盤状回転体の前記軸方向の位置調整を行う第１の軸方向位置調整手段と、
前記Ｖ字状当接体の前記軸方向の位置調整を行う第２の軸方向位置調整手段と、を備えてなることを特徴とする。

本発明に係る被検光学素子回転保持装置においては、前記円盤状回転体を前記被検光学素子の周面に向けて付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記円盤状回転体を前記被検光学素子の周面から離れた位置に保持するストッパと、を備えることが好ましい。

本発明に係る被検光学素子回転保持装置によれば、円盤状回転体の軸方向の位置調整を行う第１の軸方向位置調整手段と、Ｖ字状当接体の軸方向の位置調整を行う第２の軸方向位置調整手段とを備えていることにより、以下のような効果を奏する。

すなわち、被検光学素子の厚みが変わる際の吸引保持台、円盤状回転体およびＶ字状当接体の間の軸方向の相対的な位置調整は、吸引保持台の軸方向位置は固定したまま、円盤状回転体およびＶ字状当接体を軸方向に移動させることにより行うことが可能となる。

したがって、上記相対的な位置調整の際に、吸引保持台の中心軸と測定用光学系の光軸との間にずれが生じる虞がなく、偏芯量の測定に悪影響を及ぼすことを防止し得る。また、従来技術とは異なり、上記相対的な位置調整を行う度に吸引保持台と測定用光学系との間の軸合わせの再調整を行う必要がないので、被検光学素子の厚みが変わる場合でも、上記相対的な位置調整を短時間で容易に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る被検光学素子回転保持装置の全体構成を示す平面図であり、図２はその正面図である。また、図３は図１に示す回転保持部の構成を一部破断して示す平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図５は反射タイプの偏芯量測定装置の全体構成を模式的に示す図である。

まず図５に基づいて、反射タイプの偏芯量測定装置の構成について概略的に説明する。この偏芯量測定装置１は、被検光学素子としての被検レンズ２の偏芯量を測定するものであり、被検面となる上面２Ａおよび下面２Ｂに光を照射する光源１１と、光源１１からの光束を通過させるレチクル板１２と、測定用光学系１０とを有し、この測定用光学系１０は、レチクル板１２からの光を略直角に反射するビームスプリッタ１３と、入射された光を平行光束とするコリメータレンズ１４と、平行光束を所定位置（光収束点）Ｐに収束せしめる対物レンズ１５とを備えている。なお、測定に際しては、上記所定位置（光収束点）Ｐが、上記上面１０Ａの球面中心Ｃ_１、および上記下面１０Ｂの球面中心Ｃ_２と順次一致するように調整される。

また、この偏芯量測定装置１は、上面２Ａおよび下面２Ｂから反射され、対物レンズ１５、コリメータレンズ１４およびビームスプリッタ１３を介して入射された反射光を捉えて、レチクル板１２のレチクルの像を撮像するＣＣＤカメラ１６と、このＣＣＤカメラ１６で得られた像情報を解析し、演算する解析演算部１７とを有している。さらに、上記測定用光学系１０および上記ＣＣＤカメラ１６を一体的に保持しつつ、該測定用光学系１０の光軸Ｚ_１の方向に移動せしめるＺ軸移動ステージ１８と、このＺ軸移動ステージ１８が載設固定される固定台１９とを有している。

次に図１〜図４に基づいて、本実施形態の被検光学素子回転保持装置について説明する。図１および図２に示す被検光学素子回転保持装置３は、上記偏芯量測定装置１の測定用光学系１０に対し、上記被検レンズ２を所定の軸周りに回転可能に保持するために用いられるものであって、吸引保持台４、回転保持部５、および位置決め保持部６を備えてなる。

上記吸引保持台４は、被検レンズ２を図５に示す測定用光学系１０の光軸Ｚ_１上において吸引保持するものであって、基部４１およびレンズ載置部４２からなる。また、この吸引保持台４は、図２に示すように、該吸引保持台４の中心軸Ｚ_２に沿ってレンズ載置部４２の先端部から基部４１の内部まで延びる吸引孔４３と、該吸引孔４３と連結された吸引室４４と、該吸引室４４と連結されたエア排出口４５とを備えており、該エア排出口４５に接続される真空ポンプ（図示略）を用いて吸引孔４３および吸引室４４内の空気を外部に引くことによって、レンズ載置部４２の先端部に載置された被検レンズ２を、所定の姿勢を維持するように吸引保持するように構成されている。

一方、上記回転保持部５は、図２に示すように、吸引保持台４に吸引保持された被検レンズ２の周面に一方の側（図中右側）より当接し、該被検レンズ２を上記中心軸Ｚ_２周りに回転せしめる円盤状回転体５１と、該円盤状回転体５１を保持するスライド板５２と、該スライド板５２を図中左右方向に移動可能に保持するベース板５３および天板５４と、該ベース板５３を保持する基部５５とを備えてなる。

より詳細には、図４に示すように上記円盤状回転体５１は、円盤状の基部５１ａと、該基部５１ａの外周面に装着されたゴム等からなるＯリング５１ｂと、基部５１ａおよびＯリング５１ｂと共に回転する軸部５１ｃと、該軸部５１ｃを回転可能に支持する軸受部５１ｄとからなり、Ｏリング５１ｂの外周面を上記被検レンズ２（図２参照）の周面に当接するように構成されている。また、この円盤状回転体５１は、操作者が上記軸部５１ｃを摘んで回転させることにより、またはＯリング５１ｂに指を当てて回転させることにより、該軸部５１ｃの中心軸Ｚ_３を中心に自転するように構成されている。

また、上記ベース板５３には、上記スライド板５２の移動スペースを構成する凹部５３ａと、該ベース板５３を上記基部５５（図２参照）に固定する際の図中左右方向の位置調整を行うための溝部５３ｂとが形成されている。さらに、図３に示すように上記凹部５３ａには、図中左右方向へ延びるガイドピン５６が設置されており、このガイドピン５６には、付勢部材としてのコイルバネ５７が装着されている。

また、図４に示すように上記天板５４は、上記スライド板５２の図中右端部上面に突設された操作ピン５２ａと係合するガイド溝５４ａと、上記ベース板５３に形成された上記溝部５３ｂと略同形に形成された溝部５４ｂとを備えており、上記ベース板５３の上面にボルト止め等により固定されている。

また、図３に示すように上記スライド板５２は、その図中右下端部に上記ガイドピン５６が挿通される挿通孔（図示略）を備えており、該ガイドピン５６に沿って図中左右方向に移動可能に構成されている。また、このスライド板５２は、上記コイルバネ５７の弾性による付勢力によって図中左方に向けて付勢されており、この付勢力により上記円盤状回転体５１のＯリング５１ｂを、上記被検レンズ２（図２参照）の周面に押圧するように構成されている。さらに、このスライド板５２は、操作者が上記操作ピン５２ａを摘んで上記ガイド溝５４ａに沿って操作することにより、図中左右方向に移動されるように構成されている。

また、図１および図２に示すように上記回転保持部５は、上記コイルバネ５７の付勢力に抗して上記円盤状回転体５１を上記被検レンズ２の周面から離れた位置に保持するストッパ５８と、上記ベース板５３および天板５４を上記基部５５に固定するための固定ネジ５９とを備えている。

より詳細には、図３に示すように上記ストッパ５８は、棒状の掛止部５８ａと、該掛止部５８ａを前後方向（図中上下方向）に移動可能に保持する保持部５８ｂとからなり、上記ガイド溝５４ａの図中右端部まで移動せしめられた上記操作ピン５２ａに対し、掛止部５８ａを突き出して掛止することにより、上記スライド板５２に保持された上記円盤状回転体５１を、上記コイルバネ５７の付勢力に抗して上記被検レンズ２の周面から離れた位置に保持するように構成されている。

また、図４に示すように上記固定ネジ５９は、上記ベース板５３および上記天板５４の各溝部５３ｂ，５４ｂ内に挿通されるネジ部５９ａと、該ネジ部５９ａの上端部に固定された押圧部５９ｂと、該押圧部５９ｂの上端部に固定された操作部５９ｃとからなる。この固定ネジ５９は、上記基部５５（図２参照）に対する図中左右方向の位置調整がなされた上記ベース板５３および上記天板５４を、上記基部５５に固定するためのものであり、その先端部は基部５５に形成されたネジ穴（図示略）に螺着されている。

また、図２に示すように上記回転保持部５は、第１の軸方向位置調整手段としてのＺ軸移動ステージ７Ａを介して傾き調整ステージ８に設置されており、上記Ｚ軸移動ステージ７Ａにより上記円盤状回転体５１の上下方向（吸引保持台４の中心軸Ｚ_２方向）への位置の微調整を行うことが可能となっている。また、上記傾き調整ステージ８は、２つの傾き調整架台８１，８２とステージ台８３とからなり、図１に示す３個の傾き調整ネジ８４〜８６を操作することによってステージ台８３の傾きを調整するように構成されており、このステージ台８３の傾き調整により、上記測定用光学系１０の光軸Ｚ_１（図５参照）に対する上記吸引保持台４の中心軸Ｚ_２の傾きの調整を行うことが可能となっている。

また、図１および図２に示すように上記位置決め保持部６は、上記吸引保持台４に保持された被検レンズ２の周面に、上記中心軸Ｚ_２を挟んで上記円盤状回転体５１の反対側より当接し、上記被検レンズ２の回転時における位置ずれを防止するＶ字状当接体６１と、該Ｖ字状当接体６１を保持するベース板６２と、該ベース板６２を保持する基部６３とを備えてなる。

図１に示すように上記ベース板６２には、該ベース板６２を上記基部６３に固定する際の図中左右方向の位置調整を行うための溝部６２ａが形成されており、該溝部６２ａには、上記基部６３に対する位置調整がなされた上記ベース板６２を、上記基部６３に固定するための固定ネジ６４が設けられている。この固定ネジ６４は、上記固定ネジ５９と同様に構成されており、その先端部は上記基部６３に形成されたネジ穴（図示略）に螺着されている。

また、図２に示すように上記位置決め保持部６は、ＸＹ軸移動ステージ９および第２の軸方向位置調整手段としてのＺ軸移動ステージ７Ｂを介して、上記傾き調整ステージ８に設置されている。上記ＸＹ軸移動ステージ９により上記Ｖ字状当接体６１の前後および左右方向（吸引保持台４の中心軸Ｚ_２と直交する２方向）への位置の微調整を行うことが可能となっており、上記Ｚ軸移動ステージ７Ｂにより上記Ｖ字状当接体６１の上下方向（吸引保持台４の中心軸Ｚ_２方向）への位置の微調整を行うことが可能となっている。

以下、被検光学素子回転保持装置３の作用および調整方法について説明する。まず、初期設定として、上記測定用光学系１０の光軸Ｚ_１（図５参照）と上記吸引保持台４の中心軸Ｚ_２（図２参照）との軸合わせ調整を行う。この軸合わせ調整は、上記傾き調整ステージ８を用いて、上記測定用光学系１０の光軸Ｚ_１の傾きと上記吸引保持台４の中心軸Ｚ_２との傾きが互いに一致するように行われる。

次に、上記被検レンズ２を、上記吸引保持台４のレンズ載置部４２の先端部に載置し、これを吸引保持する。

次いで、吸引保持台４に吸引保持された被検レンズ２を、上記回転保持部５の円盤状回転体５１および上記位置決め保持部６のＶ字状当接体６１により挟持する。この際、被検レンズ２の周面に円盤状回転体５１およびＶ字状当接体６１が適正に当接するように、回転保持部５および位置決め保持部６においてそれぞれの位置調整が行われる。

この位置調整を図２に基づき説明すれば、上記回転保持部５における円盤状回転体５１の図中上下方向の位置調整はＺ軸移動ステージ７Ａを用いて行われ、図中左右方向の位置調整は回転保持部５の基部５５に対してベース板５３を移動させることにより行われる。この左右方向の位置調整に際しては、上記コイルバネ５７（図３参照）の付勢力により円盤状回転体５１が被検レンズ２の周面に適度に押圧されるように配慮される。位置調整後のベース板５３は、固定ネジ５９により基部５５に固定される。

一方、位置決め保持部６におけるＶ字状当接体６１の図中上下方向の位置調整はＺ軸移動ステージ７Ｂを用いて行われ、図中左右および前後方向の位置調整はＸＹ軸移動ステージ９を用いて行われる。なお、Ｖ字状当接体６１の図中左右方向の大まかな位置調整は、位置決め保持部６の基部６３に対してベース板６２を移動させることにより行われ、位置調整後のベース板６２は、固定ネジ６４により基部６３に固定される。

次に、上記円盤状回転体５１および上記Ｖ字状当接体６１により挟持された被検レンズ２を、上記円盤状回転体５１を回転させることによって、上記中心軸Ｚ_２を中心に回転させながら偏芯量の測定を行う。なお、円盤状回転体５１は、操作者が上記軸部５１ｃ（図４参照）を摘んで回転させるように構成されているが、電動モータ等の駆動力により円盤状回転体５１を回転させるように構成してもよい。また、操作者が回転角度を視認し得るように、円盤状回転体５１に回転角度の目盛りを設けるようにしてもよい。

偏芯量測定後、円盤状回転体５１およびＶ字状当接体６１による被検レンズ２の挟持が解除され、さらに吸引保持台４による吸引が解除されて被検レンズ２が吸引保持台４より取り除かれる。なお、円盤状回転体５１を被検レンズ２から引き離す際には、操作者が上記スライド板５２を図中右方に移動させ、これを上記ストッパ５８により掛止するようにすればよい。

このように被検光学素子回転保持装置３においては、吸引保持台４は上下方向の位置調整機構を有しておらず、吸引保持台４に保持された被検レンズ２と、円盤状回転体５１およびＶ字状当接体６１との相対的な高さ調整は、回転保持部５側のＺ軸移動ステージ７Ａと、位置決め保持部６側のＺ軸移動ステージ７Ｂとを用いて行われるように構成されている。このため、厚みが異なる他の被検レンズ（図示略）を保持する際に、上記相対的な高さ調整を行った場合でも、吸引保持台４の中心軸Ｚ_２の傾きや位置が変化することはない。

したがって、上記相対的な位置調整の際に、吸引保持台の中心軸Ｚ_２と測定用光学系１０の光軸Ｚ_１との間にずれが生じる虞がなく、偏芯量の測定に悪影響を及ぼすことを防止し得る。また、上記相対的な位置調整を行う度に吸引保持台４と測定用光学系１０との間の軸合わせの再調整を行う必要がないので、被検レンズ２の厚みが変わる場合でも、上記相対的な位置調整を短時間で容易に行うことが可能となる。

一実施形態に係る被検光学素子回転保持装置の平面図一実施形態に係る被検光学素子回転保持装置の正面図図１に示す回転保持部の構成を一部破断して示す平面図図３のＡ−Ａ線に沿った断面図反射タイプの偏芯量測定装置の概略構成図

符号の説明

１偏芯量測定装置
２被検レンズ
２Ａ上面
２Ｂ下面
３被検光学素子回転保持装置
４吸引保持台
５回転保持部
６位置決め保持部
７Ａ，７Ｂ，１８Ｚ軸移動ステージ
８傾き調整ステージ
９ＸＹ軸移動ステージ
１０測定用光学系
１１光源
１２レチクル板
１３ビームスプリッタ
１４コリメータレンズ
１５対物レンズ
１６ＣＣＤカメラ
１７解析演算部
１９固定台
４１（吸引保持台の）基部
４２レンズ載置部
４３吸引孔
４４吸引室
４５エア排出口
５１円盤状回転体
５１ａ（円盤状回転体の）基部
５１ｂＯリング
５１ｃ軸部
５１ｄ軸受部
５２スライド板
５２ａ操作ピン
５３（回転保持部の）ベース板
５３ａ凹部
５３ｂ，５４ｂ，６２ａ溝部
５４天板
５４ａガイド溝
５５（回転保持部の）基部
５６ガイドピン
５７コイルバネ
５８ストッパ
５８ａ掛止部
５８ｂ保持部
５９，６４固定ネジ
５９ａネジ部
５９ｂ押圧部
５９ｃ操作部
６１Ｖ字状当接体
６２（位置決め保持部の）ベース板
６３（位置決め保持部の）基部
８１，８２傾き調整架台
８３ステージ台
８４〜８６傾き調整ネジ
Ｃ_１，Ｃ_２球面中心
Ｐ所定位置（光収束点）
Ｚ_１（測定用光学系の）光軸
Ｚ_２（吸引保持台の）中心軸
Ｚ_３（円盤状回転体軸部の）中心軸

Claims

偏芯量測定装置の光学系に対し被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持する被検光学素子回転保持装置であって、
前記被検光学素子を前記光学系の光軸上において吸引保持する吸引保持台と、
前記吸引保持台に吸引保持された前記被検光学素子の周面に一方の側より当接し、該被検光学素子を前記軸周りに回転せしめる円盤状回転体と、
前記吸引保持台に保持された前記被検光学素子の周面に、前記軸を挟んで前記円盤状回転体の反対側より当接し、前記被検光学素子の回転時における位置ずれを防止するＶ字状当接体と、
前記円盤状回転体の前記軸方向の位置調整を行う第１の軸方向位置調整手段と、
前記Ｖ字状当接体の前記軸方向の位置調整を行う第２の軸方向位置調整手段と、
を備えてなることを特徴とする被検光学素子回転保持装置。
前記円盤状回転体を前記被検光学素子の周面に向けて付勢する付勢部材と、
前記付勢部材の付勢力に抗して前記円盤状回転体を前記被検光学素子の周面から離れた位置に保持するストッパと、
を備えてなることを特徴とする請求項１記載の被検光学素子回転保持装置。