JP2016109594A - Refractive index distribution measurement method, refractive index distribution measurement method, and optical element manufacturing method - Google Patents
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本発明は、光学素子の屈折率分布を計測する屈折率分布計測方法及び屈折率分布計測装置に関する。 The present invention relates to a refractive index distribution measuring method and a refractive index distribution measuring apparatus for measuring a refractive index distribution of an optical element.
モールドによるレンズ製造方法は、レンズ内部に屈折率分布を発生させる。レンズ内部の屈折率分布は、光学性能に悪影響を及ぼす。そのため、モールドレンズの製造には、モールド後に非破壊で屈折率分布を計測する技術が必要である。 A lens manufacturing method using a mold generates a refractive index distribution inside the lens. The refractive index distribution inside the lens adversely affects the optical performance. Therefore, a technique for measuring the refractive index distribution in a non-destructive manner after molding is necessary for manufacturing a molded lens.
特許文献1に開示された計測方法では、被検物と、屈折率及び形状が既知のガラス試料とを、被検物の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する第1のマッチング液に浸して干渉縞を測定する。さらに、被検物とガラス試料とを、第1のマッチング液の屈折率とわずかに異なる屈折率を有する第2のマッチング液に浸して干渉縞を測定する。そして、第1のマッチング液による測定結果と第2のマッチング液による測定結果とから、被検物の形状と屈折率分布とを求める。それぞれのマッチング液の屈折率は、干渉縞が密になりすぎない範囲で被検物の屈折率とわずかに異なっている必要がある。 In the measurement method disclosed in Patent Document 1, the specimen and a glass sample whose refractive index and shape are known are immersed in a first matching liquid having a refractive index substantially equal to the refractive index of the specimen to interfere. Measure streaks. Further, the interference fringes are measured by immersing the test object and the glass sample in a second matching liquid having a refractive index slightly different from the refractive index of the first matching liquid. And the shape and refractive index distribution of a test object are calculated | required from the measurement result by a 1st matching liquid, and the measurement result by a 2nd matching liquid. The refractive index of each matching liquid needs to be slightly different from the refractive index of the test object as long as the interference fringes are not too dense.
特許文献2に開示された計測方法では、被検物の屈折率より低い第1の屈折率を有する第1の媒質中に被検物を配置して第1の透過波面を計測する。また、被検物の屈折率よりも低く、かつ第1の屈折率とは異なる第2の屈折率を有する第2の媒質中に被検物を配置して第2の透過波面を計測する。そして、第1及び第2の透過波面の計測結果と、特定の屈折率分布を有する基準被検物が第1及び第2の媒質中に配置されているときの各透過波面とを用いて、被検物の形状成分を除去して、被検物の屈折率分布を算出している。 In the measurement method disclosed in Patent Document 2, the first transmitted wavefront is measured by placing the test object in a first medium having a first refractive index lower than the refractive index of the test object. Further, the second transmitted wavefront is measured by placing the test object in a second medium having a second refractive index lower than the refractive index of the test object and different from the first refractive index. Then, using the measurement results of the first and second transmitted wavefronts and the respective transmitted wavefronts when the reference specimen having a specific refractive index distribution is arranged in the first and second media, The refractive index distribution of the test object is calculated by removing the shape component of the test object.
特許文献1に開示された計測方法では、被検レンズの屈折率とほぼ等しい屈折率を有するマッチング液が必要である。しかしながら、屈折率が高いマッチング液は、透過率が低い。このため、特許文献1で開示された計測方法により高屈折率の光学素子の干渉縞を測定すると、検出器から小さな信号しか得られず、測定精度が低くなる。透過波面の測定精度が低下すると、屈折率分布の算出精度も低下する。 In the measurement method disclosed in Patent Document 1, a matching liquid having a refractive index substantially equal to the refractive index of the test lens is required. However, the matching liquid having a high refractive index has a low transmittance. For this reason, when the interference fringes of the optical element having a high refractive index are measured by the measurement method disclosed in Patent Document 1, only a small signal can be obtained from the detector, and the measurement accuracy is lowered. When the measurement accuracy of the transmitted wavefront decreases, the calculation accuracy of the refractive index distribution also decreases.
特許文献2で開示された計測方法では、高屈折率の光学素子の屈折率分布を計測できる。しかし、被検物の屈折率と媒質の屈折率が異なるため、被検物を透過した波面が大きな収差をもつ。大収差の透過波面を高精度に測定することは難しい。また、凹レンズのような負のパワーを有する被検物を計測する場合、被検物よりも大口径の照明レンズと大画面の波面センサとが必要となる。大口径の照明レンズや大画面の波面センサは大変高価である。また、照明レンズの製造誤差や配置誤差が、被検物の屈折率分布算出誤差となって現れる。 With the measurement method disclosed in Patent Document 2, the refractive index distribution of an optical element having a high refractive index can be measured. However, since the refractive index of the test object is different from the refractive index of the medium, the wavefront transmitted through the test object has a large aberration. It is difficult to measure the transmission wavefront of large aberration with high accuracy. Further, when measuring a test object having negative power such as a concave lens, an illumination lens having a larger diameter than that of the test object and a wavefront sensor having a large screen are required. Large-diameter illumination lenses and large-screen wavefront sensors are very expensive. In addition, a manufacturing error or an arrangement error of the illumination lens appears as a refractive index distribution calculation error of the test object.
本発明は、被検レンズの屈折率分布を低コストで高精度に計測することができる屈折率分布計測方法および屈折率分布計測装置を提供することを例示的な目的とする。 An object of the present invention is to provide a refractive index distribution measuring method and a refractive index distribution measuring apparatus capable of measuring a refractive index distribution of a test lens with high accuracy at low cost.
本発明の一側面としての屈折率分布計測方法は、2つの被検レンズと液体とを用いて、形状及び屈折率が既知の基準レンズを挟むことにより構成された被検ユニットの透過波面を測定する測定ステップと、被検ユニットの透過波面と、特定の屈折率分布を有する2つの基準被検レンズを用いて基準レンズを挟むことにより構成された基準被検ユニットの透過波面との差分である波面収差を算出し、波面収差を用いて2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする。 The refractive index distribution measuring method as one aspect of the present invention measures a transmitted wavefront of a test unit configured by sandwiching a reference lens having a known shape and refractive index using two test lenses and a liquid. Difference between the measurement step to be performed, the transmitted wavefront of the test unit, and the transmitted wavefront of the reference test unit configured by sandwiching the reference lens using two reference test lenses having a specific refractive index distribution And calculating a wavefront aberration and calculating an average value of refractive index distributions of the two test lenses using the wavefront aberration.
尚、光学素子をモールドするステップと、上記屈折率分布計測方法を用いて光学素子の屈折率分布を計測することによって、モールドされた光学素子の光学性能を評価するステップとを含む光学素子の製造方法も、本発明の他の一側面を構成する。 An optical element manufacturing method comprising: molding an optical element; and evaluating the optical performance of the molded optical element by measuring the refractive index distribution of the optical element using the refractive index distribution measuring method. The method also constitutes another aspect of the present invention.
また、本発明のさらに他の一側面としての屈折率分布計測装置は、2つの被検レンズと液体とを用いて、形状及び屈折率が既知の基準レンズを挟むことにより構成された被検ユニットの透過波面を測定する測定手段と、被検ユニットの透過波面と、特定の屈折率分布を有する2つの基準被検レンズが被検ユニットを構成しているときの透過波面との差分である波面収差を算出し、波面収差を用いて2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出する算出手段とを有することを特徴とする。 In addition, a refractive index distribution measuring apparatus according to still another aspect of the present invention includes a test unit configured by sandwiching a reference lens having a known shape and refractive index using two test lenses and a liquid. The wavefront that is the difference between the measurement means for measuring the transmitted wavefront, the transmitted wavefront of the test unit, and the transmitted wavefront when two reference test lenses having a specific refractive index distribution form the test unit And calculating means for calculating an average value of refractive index distributions of two test lenses using wavefront aberration.
本発明によれば、被検レンズの屈折率分布を低コストで高精度に計測することができる。 According to the present invention, the refractive index distribution of the lens to be measured can be measured with high accuracy at low cost.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明における実施例1の屈折率分布計測装置の概略構成を示している。本実施例の計測装置は、光源10、ピンホール30、被検ユニット100、ステージ40、41、シャックハルトマンセンサ80、コンピュータ90を有し、2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値を計測する。2つの被検レンズ60は同一条件で製作された凹メニスカスレンズであり、2つの被検レンズ60は、ほぼ等しい光学特性を示す。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a refractive index distribution measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. The measuring apparatus of the present embodiment includes a
光源10は、準単色光を射出することができる光源(例えば、HeNeレーザ)である。光源10からの光は、ピンホール30を通って発散波となり、ステージ40上に設置された被検ユニット100に入射する。被検ユニット100を透過した光は、収束光となりシャックハルトマンセンサ80で検出される。
The
被検ユニット100は、2つの被検レンズ60と、形状及び屈折率が既知の基準レンズ50と、試液70とで構成され、2つの被検レンズ60が試液70を介して基準レンズ50を挟む構造を有する。被検ユニット100は、全体で正のパワーを有するレンズとなっている。被検ユニット100は、被検レンズ60の面のうち曲率が大きい方の面が基準レンズ50に対向するように構成することにより、被検ユニット100の透過波面の収差を小さくして、透過波面を高精度に測定できるようにすることが好ましい。
The
基準レンズ50は、被検レンズ60の面60a、60bのうち曲率が大きな面60bの形状とほぼ等しい面形状を有する。ほぼ等しい面形状とは、例えば、被検レンズ60の面形状の製造誤差程度の範囲で、被検レンズ60の面60bと一致している面形状のことである。また、基準レンズ50は、屈折率分布が無視できる均質レンズであり、例えば、研削、研磨で製作されたものである。基準レンズ50の材質は、例えば、被検レンズ60と同一の材質である。
The
本実施例では、被検レンズ60の屈折率と試液70の屈折率を一致させる必要はなく、試液70は、被検レンズ60の屈折率よりも低い屈折率を有する液体でよい。例えば、被検レンズ60の屈折率が約1.9であるときに、試液の屈折率を約1.7とすればよい。
In this embodiment, it is not necessary to make the refractive index of the
ステージ40及びステージ41は、図1中の矢印方向(光軸方向)に駆動することでき、ピンホール30と被検ユニット100とシャックハルトマンセンサ80との間の相対距離を調整することができる。
The
コンピュータ90は、シャックハルトマンセンサ80の検出結果とステージ40、41の位置とをもとに2つの被検レンズ60の屈折率分布を算出する算出手段や、ステージ40、41の位置を制御する制御手段を有し、CPU等から成る。
The
図2は、本実施例における被検レンズ60の屈折率分布の平均値を算出する算出手順を示すフローチャートである。本実施例では、まず、2つの被検レンズ60と試液70とを用いて基準レンズ50を挟み、被検ユニット100を構成する(S10)。本実施例は、被検ユニット100をステージ40上に設置し、ステージ40、41を駆動させて、ピンホール30と被検ユニット100の間、被検ユニット100とシャックハルトマンセンサ80の間の相対距離を調整する(S20)。
FIG. 2 is a flowchart showing a calculation procedure for calculating the average value of the refractive index distribution of the
そして、被検ユニット100の透過波面Wm(x,y)が測定される(S30)。被検ユニット100の透過波面Wm(x,y)は、数式1のように表される。
Then, the transmitted wavefront W m (x, y) of the
LA(x,y)、L1(x,y)、δ1(x,y)、LB(x,y)、δ2(x,y)、L2(x,y)、LC(x,y)は、図3(b)に示される光線に沿った各構成要素間の幾何学的距離である。図3(b)の光線は、図3(a)に示す被検ユニット100の内部にある点(x,y)を通る光線を示す。図3(b)は、各面における屈折による光線の偏向を無視して描かれている。L1(x,y)、L2(x,y)は2つの被検レンズ60それぞれの厚みであり、LB(x,y)は基準レンズ50の厚みである。δ1(x,y)、δ2(x,y)は、2つの被検レンズ60と基準レンズ50の面形状がわずかに異なることにより現れる隙間であり、その隙間に試液70が満たされている。
L A (x, y), L 1 (x, y), δ 1 (x, y), L B (x, y), δ 2 (x, y), L 2 (x, y), L C (X, y) is the geometric distance between the components along the ray shown in FIG. The light rays in FIG. 3B indicate light rays that pass through the point (x, y) inside the
n1 Lens(x,y)、n2 Lens(x,y)は、点(x,y)を通る光線方向に平均化された2つの被検レンズ60それぞれの屈折率である。nOilは試液70の屈折率であり、nRefは基準レンズ50の屈折率である。
n 1 Lens (x, y) and n 2 Lens (x, y) are the refractive indexes of the two
次に、特定の屈折率分布を有する2つの基準被検レンズを用いて基準レンズ50を挟むことにより構成された基準被検ユニットの透過波面Wsim(x,y)が算出される(S40)。このステップは、被検レンズ60と同一形状で特定の屈折率分布を有する被検レンズ(基準被検レンズ)を仮定し、基準被検レンズがステップS30の被検レンズ60の位置に配置されている状態で透過波面を算出するステップである。本実施例では、簡単のため、基準被検レンズの屈折率は一様デある物とする。基準被検レンズの形状及び屈折率の値として、例えば、被検レンズ60の設計値が用いられる。Wsim(x,y)は、数式2で表される。
Next, the transmitted wavefront W sim (x, y) of the reference test unit configured by sandwiching the
n0 Lensは基準被検レンズの屈折率、L(x,y)は基準被検レンズの厚みである。本実施例では、基準被検レンズの面のうち曲率の大きな面(被検レンズ60の面60bに相当する面)が基準レンズ50の面形状と同様の面形状を有していると仮定しているため、試液70が満たされている隙間を省略している。
n 0 Lens is the refractive index of the reference test lens, and L (x, y) is the thickness of the reference test lens. In this embodiment, it is assumed that a surface having a large curvature (a surface corresponding to the
そして、ステップS30で測定した透過波面Wm(x,y)とステップS40で算出した透過波面Wsim(x,y)の差分である波面収差W(x,y)が算出される(S50)。波面収差W(x,y)は、数式3の関係式を用いて、数式4のように表される。 Then, the wavefront aberration W (x, y) that is the difference between the transmitted wavefront W m (x, y) measured in step S30 and the transmitted wavefront W sim (x, y) calculated in step S40 is calculated (S50). . The wavefront aberration W (x, y) is expressed as Equation 4 using the relational expression of Equation 3.
最後に、波面収差W(x,y)を用いて2つの被検レンズの屈折率分布の平均値が、数式5の近似式を用いて、数式6のように算出される(S60)。 Finally, the average value of the refractive index distributions of the two test lenses is calculated using the wavefront aberration W (x, y) as shown in Expression 6 using the approximate expression of Expression 5 (S60).
本実施例では、2つの被検レンズ60として同一条件で製作されたレンズを用いている。同一条件によるレンズ製作とは、例えば、モールドによるレンズ製作を指す。モールドによるレンズ製作では、同一条件において多数のレンズが製作される。その中から取り出した2つのレンズはほぼ同じ物性を有しているため、2つの被検レンズの屈折率分布の平均値は、それぞれの被検レンズ単独の屈折率分布とほぼ等しい。
In the present embodiment, lenses manufactured under the same conditions are used as the two
面60bのように曲率が大きい面の形状制御や形状計測は難しい。そのため、面60bの実際の形状は把握しにくい。想定している形状と実際の形状とに乖離(形状誤差)があると、界面における屈折に差が生じ、その差が透過波面の差となって現れる。その透過波面の差が、形状誤差に由来するものか屈折率分布に由来するものかを判別しなくてはならない。本実施例では、2つの被検レンズ60の面のうち曲率が大きな面60bで基準レンズ50と試液70を挟む構造にしている。これにより、面60bにおける屈折の影響はほぼゼロとなり、もう一方の曲率が小さな面60aの屈折の影響のみ考慮すればよい。面60aのように曲率が小さな面は、形状制御、形状計測ともに簡易であるため、形状誤差に由来する波面成分と屈折率分布に由来する波面成分とが分離しやすい。
Shape control and shape measurement of a surface with a large curvature like the
本実施例では、凸面を有する2つの被検レンズ60と基準レンズ50と試液70とを用いて、正のパワーを有する被検ユニット100(凸レンズ)を構成している。界面における屈折は曲率の小さい面60aでのみ起こるため、被検ユニット100の全体のパワーは小さい。パワーが小さいことに伴い透過波面の収差も小さくなるため、透過波面の測定が容易になる。また、被検ユニット100は正のパワーを有するので、被検ユニット100の透過波面を測定するためには、光源とピンホールと小画面サイズの波面センサとがあればよい。系の光学素子が少なければ、各光学素子の製造誤差や配置誤差によって発生するシステムエラーが混入しにくい。また、大口径の照明レンズや大画面の波面センサが必要ないため、コストが抑えられる。
In this embodiment, a test unit 100 (convex lens) having a positive power is configured by using two
被検ユニット100は、2つの被検レンズ60で基準レンズ50と試液70とを挟んだ対称的な構造を有しているため、保持しやすい。また、対照的な構造によって、通常光がとおらない被検レンズ60の端部(コバ)も光が透過するため、計測可能領域が広い。
Since the
本実施例では、2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値を算出する際に、数式5の近似を用いた。もし、2つの被検レンズ60と基準レンズ50の面形状との差(形状誤差)δ1(x,y)、δ2(x,y)が大きい場合、数式5の近似が成り立たないため屈折率分布の算出精度が低下する。そこで、形状誤差が大きい場合は、次のような2種類の試液を用いた方法で形状誤差を除去することができる。
In this embodiment, approximation of Formula 5 is used when calculating the average value of the refractive index distribution of the two
まず、2つの被検レンズ60と第1の屈折率n1 Oil(例えば、n1 Oilを約1.7とする)を有する第1の試液とを用いて基準レンズ50を挟み、第1の被検ユニットを構成する。そして第1の被検ユニットの第1の透過波面が測定される。第1の透過波面と、2つの基準被検レンズが第1の被検ユニットを構成しているときの透過波面との差分である第1の波面収差W1(x,y)が算出される。第1の波面収差W1(x,y)は、数式7の近似を用いて数式8のように表される。
First, the
次に、2つの被検レンズ60と、第1の屈折率n1 Oilと異なる第2の屈折率n2 Oil(例えば、n2 Oilを約1.75とする)を有する第2の試液とを用いて基準レンズ50を挟み、第2の被検ユニットを構成する。そして、第2の被検ユニットの第2の透過波面が測定される。第2の透過波面と、2つの基準被検レンズが第2の被検ユニットを構成しているときの透過波面との差分である第2の波面収差W2(x,y)が算出される。第2の波面収差W2(x,y)は、数式7の近似を用いて数式9のように表される。
Then, two of the
第1の波面収差W1(x,y)と第2の波面収差W2(x,y)とを用いて形状誤差(形状成分δ1(x,y)+δ2(x,y))を除去して、2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値が数式10のように算出される。
Using the first wavefront aberration W 1 (x, y) and the second wavefront aberration W 2 (x, y), a shape error (shape component δ 1 (x, y) + δ 2 (x, y)) is calculated. The average value of the refractive index distribution of the two
光路長分布(=屈折率分布×L(x,y))は、モールドレンズの光学性能を示す物理量として、屈折率分布の代用が可能である。したがって、本発明の屈折率分布計測方法(屈折率分布計測装置)は、光路長分布計測方法(光路長分布計測装置)も意味する。 The optical path length distribution (= refractive index distribution × L (x, y)) can be substituted for the refractive index distribution as a physical quantity indicating the optical performance of the molded lens. Therefore, the refractive index distribution measuring method (refractive index distribution measuring apparatus) of the present invention also means an optical path length distribution measuring method (optical path length distribution measuring apparatus).
本実施例では、光源10としてHeNeレーザを用いたが、レーザである必要はなく、LED等でも代用できる。また、本実施例では、波面センサとしてシャックハルトマンセンサを用いたが、代わりにタルボ干渉計のようなシアリング干渉計を用いてもよい。
In this embodiment, a HeNe laser is used as the
図4は、本発明における実施例2の屈折率分布計測装置の概略構成を示す図である。本実施例では、実施例1で使用したシャックハルトマンセンサを使用せずに、シアリング干渉計の一種であるタルボ干渉計を用いて透過波面を測定する。タルボ干渉計は、2次元回折格子85と検出器81(例えば、CCDやCMOS)で構成される。本実施例では、形状誤差δ1(x,y)、δ2(x,y)を、2種類の異なる波長における透過波面を用いて除去する方法を説明する。実施例1と同様の構成については、同一の符号を付して説明する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the refractive index distribution measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the transmitted wavefront is measured using a Talbot interferometer, which is a type of shearing interferometer, without using the Shack-Hartmann sensor used in the first embodiment. The Talbot interferometer includes a two-
光源10から射出した第1の波長λ1(例えば、λ1=633nm)の光は、ハーフミラー20(例えば、ダイクロイックミラー)を透過してピンホール30に至る。光源11から射出した第2の波長λ2(例えば、λ2=442nm)の光は、ハーフミラー20で反射してピンホール30に至る。ピンホール30を透過して発散波となった第1の波長λ1の光または第2の波長λ2の光は、被検ユニット100を透過して収束光となり、タルボ干渉計で検出される。
The light having the first wavelength λ 1 (for example, λ 1 = 633 nm) emitted from the
本実施例における2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値の算出方法を以下に示す。本実施例では、まず、2つの被検レンズ60と試液70とを用いて基準レンズ50を挟み、被検ユニット100を構成する。被検ユニット100をステージ40上に設置し、ステージ40、41を駆動させて、ピンホール30と被検ユニット100の間、被検ユニット100とタルボ干渉計の間の相対距離を調整する。
A method for calculating the average value of the refractive index distribution of the two
そして、第1の波長における被検ユニットの透過波面と、第2の波長における被検ユニットの透過波面とが測定される。第1及び第2の波長それぞれにおいて、被検ユニットの透過波面と、2つの基準被検レンズが被検ユニットを構成しているときの透過波面との差分である波面収差が算出される。第1の波長における波面収差W1(λ1,x,y)と第2の波長における波面収差W2(λ2,x,y)は、数式11のように表される。
Then, the transmitted wavefront of the test unit at the first wavelength and the transmitted wavefront of the test unit at the second wavelength are measured. For each of the first and second wavelengths, a wavefront aberration that is a difference between the transmitted wavefront of the test unit and the transmitted wavefront when the two reference test lenses constitute the test unit is calculated. The wavefront aberration W 1 (λ 1 , x, y) at the first wavelength and the wavefront aberration W 2 (λ 2 , x, y) at the second wavelength are expressed as
n1 Lens(λ1,x,y)、n2 Lens(λ1,x,y)は第1の波長λ1における2つの被検レンズ60それぞれの屈折率である。n1 Lens(λ2,x,y)、n2 Lens(λ2,x,y)は第2の波長λ2における2つの被検レンズ60それぞれの屈折率である。n0 Lens(λ1)、n0 Lens(λ2)は第1及び第2の波長それぞれおける基準被検レンズの屈折率である。nOil(λ1)、nOil(λ2)は第1及び第2の波長それぞれおける試液70の屈折率である。
n 1 Lens (λ 1 , x, y) and n 2 Lens (λ 1 , x, y) are the refractive indexes of the two
最後に、第1の波長における波面収差W1(λ1,x,y)と第2の波長における波面収差W2(λ2,x,y)とから形状成分δ1(x,y)+δ2(x,y)を除去し、数式12の近似を用いる。これにより、第1の波長λ1における2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値が数式13のように算出される。第2の波長λ2における2つの被検レンズ60の屈折率分布の平均値を算出する場合は、数式12を用いればよい。
Finally, from the wavefront aberration W 1 (λ 1 , x, y) at the first wavelength and the wavefront aberration W 2 (λ 2 , x, y) at the second wavelength, the shape component δ 1 (x, y) + δ 2 Remove (x, y) and use the approximation of Equation 12. As a result, the average value of the refractive index distribution of the two
本実施例において、第1の波長における第1の透過波面を測定する場合、第2の波長の光が混入しないように第2の波長の光をカットする。同様に第2の透過波面を測定する場合、第1の波長の光をカットする。光の遮光は、光源の電源を落としてもよいし、フィルターを用いてもよい。検出器81が各画素にカラーフィルタを搭載している場合は、第1の透過波面と第2の透過波面とを同時に測定することができる。
In this embodiment, when measuring the first transmitted wavefront at the first wavelength, the light of the second wavelength is cut so that the light of the second wavelength is not mixed. Similarly, when measuring the second transmitted wavefront, the light of the first wavelength is cut. To block light, the light source may be turned off or a filter may be used. When the
実施例1、実施例2で説明した装置及び方法を用いて、計測された屈折率分布の結果を、モールドレンズ等の光学素子の製造方法にフィードバックすることも可能である。 Using the apparatus and method described in the first and second embodiments, the result of the measured refractive index distribution can be fed back to the method for manufacturing an optical element such as a molded lens.
図5には、モールド成型を利用した光学素子の製造工程の例を示している。 FIG. 5 shows an example of a manufacturing process of an optical element using molding.
光学素子は、光学素子の設計工程、金型の設計工程及び、設計された金型を用いた光学素子のモールド工程を経て製造される。モールドされた光学素子は、その形状精度が評価され、精度不足である場合は金型を補正して再度モールドを行う。形状精度が良好であれば、光学素子の光学性能が評価される。この光学性能の評価工程に、図2を用いて説明した屈折率分布算出フローを組み込むことで、高屈折率硝材を母材としてモールドされる光学素子の量産が可能になる。なお、光学性能が低い場合は、光学面を補正した光学素子を設計し直す。 The optical element is manufactured through an optical element design process, a mold design process, and an optical element mold process using the designed mold. The molded optical element is evaluated for its shape accuracy, and when the accuracy is insufficient, the mold is corrected and the molding is performed again. If the shape accuracy is good, the optical performance of the optical element is evaluated. Incorporating the refractive index distribution calculation flow described with reference to FIG. 2 into this optical performance evaluation step enables mass production of optical elements molded using a high refractive index glass material as a base material. If the optical performance is low, the optical element whose optical surface is corrected is redesigned.
以上、説明した各実施例は代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 The embodiments described above are merely representative examples, and various modifications and changes can be made to the embodiments when the present invention is implemented.
計測装置は光学素子の屈折率分布を計測する用途に適用することができる。 The measuring device can be applied to an application for measuring the refractive index distribution of an optical element.
10 光源
50 基準レンズ
60 被検レンズ
70 試液
100 被検ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被検ユニットの透過波面と、特定の屈折率分布を有する2つの基準被検レンズを用いて前記基準レンズを挟むことにより構成された基準被検ユニットの透過波面との差分である波面収差を算出し、前記波面収差を用いて前記2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とする屈折率分布計測方法。 A measurement step of measuring a transmitted wavefront of a test unit configured by sandwiching a reference lens having a known shape and refractive index using two test lenses and a liquid;
Wavefront aberration that is a difference between the transmitted wavefront of the test unit and the transmitted wavefront of a reference test unit configured by sandwiching the reference lens using two reference test lenses having a specific refractive index distribution A calculation step of calculating an average value of refractive index distributions of the two test lenses using the wavefront aberration;
A refractive index distribution measuring method comprising:
前記2つの被検レンズと前記第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する第2の液体とを用いて前記基準レンズを挟むことにより構成された第2の被検ユニットの第2の透過波面を測定し、
前記第1の透過波面と、前記基準被検ユニットの透過波面との差分である第1の波面収差を算出し、
前記第2の透過波面と、前記基準被検ユニットの透過波面との差分である第2の波面収差を算出し、
前記第1の波面収差と前記第2の波面収差とを用いて、前記2つの被検レンズの形状成分を除去して前記2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出することを特徴とする請求項1に記載の屈折率分布計測方法。 Measuring a first transmitted wavefront of a first test unit configured by sandwiching the reference lens using the two test lenses and a first liquid having a first refractive index;
A second of a second test unit configured by sandwiching the reference lens using the two test lenses and a second liquid having a second refractive index different from the first refractive index. Measure the transmitted wavefront,
Calculating a first wavefront aberration that is a difference between the first transmitted wavefront and the transmitted wavefront of the reference test unit;
Calculating a second wavefront aberration that is a difference between the second transmitted wavefront and the transmitted wavefront of the reference test unit;
Using the first wavefront aberration and the second wavefront aberration, an average value of refractive index distributions of the two test lenses is calculated by removing shape components of the two test lenses. The refractive index distribution measuring method according to claim 1.
前記第1の波長とは異なる第2の波長における前記被検ユニットの透過波面を測定し、
前記第1の波長における前記被検ユニットの透過波面と、前記第1の波長における前記基準被検ユニットの透過波面との差分である第1の波面収差を算出し、
前記第2の波長における前記被検ユニットの透過波面と、前記第2の波長における前記基準被検ユニットの透過波面との差分である第2の波面収差を算出し、
前記第1の波面収差と前記第2の波面収差とを用いて、前記2つの被検レンズの形状成分を除去して前記2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出することを特徴とする請求項1に記載の屈折率分布計測方法。 Measuring the transmitted wavefront of the unit under test at a first wavelength;
Measuring the transmitted wavefront of the unit under test at a second wavelength different from the first wavelength;
Calculating a first wavefront aberration that is a difference between a transmitted wavefront of the test unit at the first wavelength and a transmitted wavefront of the reference test unit at the first wavelength;
Calculating a second wavefront aberration that is a difference between a transmitted wavefront of the test unit at the second wavelength and a transmitted wavefront of the reference test unit at the second wavelength;
Using the first wavefront aberration and the second wavefront aberration, an average value of refractive index distributions of the two test lenses is calculated by removing shape components of the two test lenses. The refractive index distribution measuring method according to claim 1.
請求項1から6のうちいずれか1項に記載の屈折率分布計測方法を用いて前記光学素子の屈折率分布を計測することによって、モールドされた光学素子の光学性能を評価するステップと、を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 Molding the optical element;
Evaluating the optical performance of the molded optical element by measuring the refractive index distribution of the optical element using the refractive index distribution measuring method according to any one of claims 1 to 6. A manufacturing method of an optical element characterized by including.
前記被検ユニットの透過波面と、特定の屈折率分布を有する2つの基準被検レンズが前記被検ユニットを構成しているときの透過波面との差分である波面収差を算出し、前記波面収差を用いて前記2つの被検レンズの屈折率分布の平均値を算出する算出手段とを有することを特徴とする屈折率分布計測装置。 A measuring means for measuring a transmitted wavefront of a test unit configured by sandwiching a reference lens having a known shape and refractive index using two test lenses and a liquid;
Calculating a wavefront aberration which is a difference between a transmitted wavefront of the test unit and a transmitted wavefront when two reference test lenses having a specific refractive index distribution constitute the test unit; And a calculating means for calculating an average value of the refractive index distributions of the two test lenses using the refractive index distribution measuring apparatus.
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