JPH10239236A - 光学材料の均質性検査装置 - Google Patents

光学材料の均質性検査装置

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JPH10239236A
JPH10239236A JP9056866A JP5686697A JPH10239236A JP H10239236 A JPH10239236 A JP H10239236A JP 9056866 A JP9056866 A JP 9056866A JP 5686697 A JP5686697 A JP 5686697A JP H10239236 A JPH10239236 A JP H10239236A
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JP
Japan
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light beam
light
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homogeneity
lens
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JP9056866A
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Hideji Sawada
秀治 沢田
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置側の光学系が均質性の必ずしも良くない
もの、又、被検物の厚さがことなるものでも、検査精度
が良好な光学材料の均質性検査装置を提供する。 【解決手段】 「光源」である赤外レーザ31と、赤外
レーザ31からの光束を平行光束に変換するコリメータ
レンズ32と、被検物33を載置して光軸の垂直方向に
往復可能な被検台13と、平行光束を収束させる結像レ
ンズ34と、結像レンズ34の焦点位置近傍に位置する
ナイフエッジ6と、光束の光量を調整するための「光量
調整系」である可変式NDフィルタ12と、結像レンズ
10によって得られる像の「検出系」である赤外カメラ
11とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、脈理、泡等の含有
率や、異物の混入率等によって表される、光学材料の均
質性検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種装置に使われる方法として
は、シュリーレン法と干渉計法がある。シュリーレン法
では、図6に示すような光学系の構成によって、検査が
行われる。この検査方法においては、光源1からの光束
をコリメータレンズ2に入射させる。ここで平行光束に
されて、被検物3に入射する。これを透過した平行光束
は、結像レンズ4によって、その焦点位置に収束する。
しかし、被検物3の屈折率分布が不均質の場合には、当
然のことながら、透過光束の進行方向も不均質になる。
このとき、焦点の近傍にナイフエッジ6を置く。これに
よって所望の明るさになるように視野を調整できる。ナ
イフエッジ6に近づいていく方向に屈折された部分は暗
くなり、遠ざかっていく方向に屈折された部分は明るく
なる。これにより、被検物3の屈折率分布を明暗のコン
トラストとして、スクリーン5の上に投影できる。この
投影された明暗のコントラストを調べれば、被検物3の
均質性を明確に知ることができる。
【0003】次に、干渉計法の1種であるシアリング干
渉法では、図7に示すような光学系の構成によって、検
査が行われる。この検査方法においては、光源1からの
光束をコリメータレンズ2によって平行光束とし、これ
を被検物3に入射させる。これを透過した平行光束は、
ハーフミラー7の表面8及び裏面9によって反射され
る。そして、前記反射された光束はそれぞれ異なった光
路を進むため、結像レンズ4によってスクリーン5上に
投影されると、そこに干渉縞が生じる。ここで、被検物
3の屈折率分布が不均質である場合には、透過光束の波
面に位相変化が生じるため、変形した干渉縞がスクリー
ン5上に観察される。
【0004】これらの原理を応用した装置として、赤外
用光学材料の均質性検査装置がある。光源には赤外レー
ザを用い、検出系には赤外カメラを用いている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の検査装置では、
装置側の光学系として、赤外用光学材料であるゲルマニ
ウムを用いるのが一般的である。しかしながら、必ずし
もゲルマニウムの均質性が良いとは限らないため、その
ようなゲルマニウムを装置側の光学系に用いた場合、光
量ムラのある平行光束で検査することになる。これによ
って、被検物の検査に悪影響を及ぼす。
【0006】また、被検物の厚さが異なる場合、被検物
を透過してくる光量も異なるため、モニター上の画像の
明るさも変化して、作業者が検査し難くなるという問題
点があった。
【0007】そこで、本発明は、装置側の光学系が均質
性の必ずしも良くないもの、又、被検物の厚さがことな
るものでも、検査精度が良好な光学材料の均質性検査装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、光源からの光束をコリ
メータレンズにより平行光束に変換して、該平行光束を
光学材料である被検物に照射して透過させた後、結像レ
ンズで収束させて該結像レンズによって得られる像を検
出系により検査して、前記被検物の均質性を検査する均
質性検査装置において、前記被検物を載置して光軸の垂
直方向に往復可能な被検台と、前記光束の光量を調整す
る光量調整系とを有する光学材料の均質性検査装置とし
たことを特徴としている。
【0009】請求項2に記載の発明は、光源と、該光源
からの光束を平行光束に変換するコリメータレンズと、
被検物を載置して光軸の垂直方向に往復可能な被検台
と、前記平行光束を収束させる結像レンズと、該結像レ
ンズの焦点位置近傍に位置するナイフエッジと、前記光
束の光量を調整するための光量調整系と、前記結像レン
ズによって得られる像の検出系とを有する光学材料の均
質性検査装置としたことを特徴とする。
【0010】請求項3に記載の発明は、光源と、該光源
からの光束を平行光束に変換するコリメータレンズと、
被検物を載置して光軸の垂直方向に往復可能な被検台
と、前記平行光束を透過光と反射光に分割する光束分割
系と、該光束分割系を透過した平行光束を反射する反射
系と、前記光束分割系および反射系で反射された平行光
束を収束させる結像レンズと、前記光束の光量を調整す
るための光量調整系と、前記結像レンズによって得られ
る像の検出系とを有する光学材料の均質性検査装置とし
たことを特徴とする。
【0011】請求項4に記載の発明は、光源と、該光源
からの光束を平行光束に変換するコリメータレンズと、
被検物を載置して光軸の垂直方向に往復可能な被検台
と、前記平行光束を透過光と反射光に分割する光束分割
系と、該光束分割系を透過した平行光束を反射する全反
射ミラーと、前記光束分割系と全反射ミラーの間に開閉
可能に設けられたシャッターと、前記光束分割系および
全反射ミラーで反射された平行光束を収束させる結像レ
ンズと、該結像レンズの焦点位置近傍に位置するナイフ
エッジと、前記結像レンズを透過した光束の光量を調整
するための光量調整系と、前記結像レンズによって得ら
れる像の検出系とを有する光学材料の均質性検査装置と
したことを特徴とする。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4
の何れか一つに記載の構成に加え、前記光源が赤外レー
ザであり、前記光量調整系がNDフィルタであり、前記
検出系が赤外カメラであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
【0014】[発明の実施の形態1]図1乃至図3に
は、この発明の実施の形態1を示す。
【0015】まず構成について説明すると、この実施の
形態1は、シュリーレン法を用いた赤外用光学材料の均
質性検査装置にこの発明を適用したものであり、符号3
1は「光源」としての赤外レ−ザ、32はコリメータレ
ンズ、34と10は結像レンズ、11は「検出系」とし
ての赤外カメラ、6はナイフエッジ、33は赤外用光学
材料である被検物、13は被検台、12は「光量調整
系」としての可変式NDフィルタである。
【0016】そのコリメータレンズ32と、結像レンズ
34,10の光学材料は、赤外領域で光が透過できるゲ
ルマニウムである。
【0017】また、被検物33を載置する被検台13
は、図2に示す機構により光軸の垂直方向に往復運動さ
れるようになっている。つまり、被検台13は光軸の垂
直方向に配置されたガイド14に案内され、モータ16
に取り付けられたカム17により、1軸方向(光軸の垂
直方向)に往復運動されるようになっている。そして、
バネ15により、被検台13とカム17が離れないよう
に押し付けられている。
【0018】さらに、可変式NDフィルタ12は、赤外
カメラ11側から見ると、図3に示すように、光学濃度
の異なる4種類のNDフィルタ18,19,20,21が
同一円周上に配設され、これをレボルバ方式に光軸を中
心として回転させることにより、任意のNDフィルタ1
8,19,20,21が光路に挿入されて光量調整が行
われるようになっている。
【0019】次に、作用について説明する。
【0020】図1において、赤外レーザ31から発光し
た光束は、コリメータレンズ32によって平行光束とな
る。平行光束は被検物33を透過して、さらに、結像レ
ンズ34を透過した後に、この焦点位置に収束する。こ
のとき、被検物33の屈折率分布が不均質であれば、結
像レンズ34の透過光束は、屈折率分布の勾配に従って
曲げられてしまう。また、焦点近傍にナイフエッジ6を
置き適当な明るさの視野まで絞ると、ナイフエッジ6の
刃に近づいていく方向に曲げられた部分は暗くなり、刃
から遠ざかっていく方向に曲げられた部分は明るくな
る。これによって、被検物33の屈折率分布は、明暗の
コントラストとなって赤外カメラ11で観察される。
【0021】この際には、赤外カメラ11の直前に可変
式NDフィルタ12を置いているので、作業者が観察し
易い明るさに光量を調整できる。
【0022】また、図2のような被検台13により、被
検物33を光軸の垂直方向に動かすことができるため、
被検物33に脈理等が存在すれば、それが動いて観察さ
れるのに対し、装置側の光学系の光量ムラは動かないこ
とから、この装置側の光学系の光量ムラと被検物33の
脈理等とを区別できる。従って、必ずしも均質性が良い
とは限らないゲルマニウムを装置側の光学系に用いた場
合でも、被検物33の検査を正確に行うことができる。
【0023】[発明の実施の形態2]図4には、この発
明の実施の形態2を示す。
【0024】この実施の形態2は、シアリング干渉法を
用いた赤外用光学材料の均質性検査装置にこの発明を適
用したものである。
【0025】赤外レーザ31から発光した光束は、コリ
メータレンズ32によって平行光束とされる。この平行
光束は被検物33を透過して、ハーフミラー37の表面
38及び裏面39によって反射される。このハーフミラ
ー37の材料は赤外光を透過できれば何でもよい。
【0026】そして、この別々に反射された2つの平行
光束は、結像レンズ34,10を透過し、可変式NDフ
ィルタ12で減光され赤外カメラ11に入射する。ここ
で、この2つの平行光束は、ハーフミラー37から出射
する時、横ずれしているため、赤外カメラ11により干
渉縞として観察される。
【0027】この際、被検物33の屈折率分布が不均質
の場合は、平行光束の波面に位相変化が起こるため、赤
外カメラ11により変形した干渉縞が観察される。
【0028】また、光路に可変式NDフィルタ12を置
いているので、作業者が観察し易い明るさに光量を調整
できる。
【0029】さらに、被検台13により、被検物33を
光軸の垂直方向に動かすことができるため、被検物33
に脈理等が存在すれば、それが動いて観察されるので、
装置側の光学系の光量ムラと被検物33の脈理等を区別
でき、被検物33の脈理等の観察を適正に行うことがで
きる。
【0030】[発明の実施の形態3]図5には、この発
明の実施の形態3を示す。
【0031】この実施の形態3は、シュリーレン法とシ
アリング干渉法とを切り換え可能な赤外用光学材料の均
質性検査装置にこの発明を適用したものである。
【0032】図中符号22は「光束分割系」としてのハ
ーフミラー、23は全反射ミラー、27はシャッターで
ある。このハーフミラー22は、材料は赤外光を透過で
きれば何でもよい。また、ハーフミラー22の表面24
には、反射防止膜を蒸着してある。
【0033】シュリーレン法とシアリング干渉法との切
り換えは、シャッター27を開閉することにより行われ
る。
【0034】シャッター27が開かれ、ナイフエッジ6
が光路から遠ざけられた状態では、被検物33を透過し
た平行光束はハーフミラー22を透過し、ハーフミラー
22の裏面25で反射光束と透過光束に2分割される。
この透過光束は、シャッター27が開かれているため、
全反射ミラー23の表面26で反射され、再び、ハーフ
ミラー22を逆方向から透過する。この別々に反射され
た2つの平行光束は、ハーフミラー22から出射する
時、横ずれしているため、図4のシアリング干渉法と同
様の観察ができる。
【0035】この際には、ハーフミラー22の裏面25
と全反射ミラー23の表面26との角度を変えれば、干
渉縞の間隔を自由に変えることができるので、検査を容
易に行うことができる。
【0036】一方、シャッター27を閉じると、ハーフ
ミラー22の裏面25の反射光だけしか結像レンズ34
を透過しないため、干渉縞は生じない。つまり、図1の
シュリーレン法と同様の観察ができる。
【0037】このシュリーレン法による検査を行う際
に、ナイフエッジ6は結像レンズ34の焦点近傍におい
て微動させることにより、視野の明るさの調整を行う。
このナイフエッジ6は、XYZステージに保持されてお
り、手動によって、光軸方向と、それに直交する平面内
での移動が可能である。また、このナイフエッジ6は、
光軸周りの回転も可能であるため、光束を遮る方向を自
由に選ぶこともできる。
【0038】そして、この実施の形態でも、光路に可変
式NDフィルタ12を置いているので、作業者が観察し
易い明るさに光量を調整できると共に、被検台13によ
り、被検物33を光軸の垂直方向に動かすことができる
ため、被検物33に脈理等が存在すれば、それが動いて
観察されるので、装置側の光学系の光量ムラと被検物3
3の脈理等を区別できる。
【0039】ここでは、シャッター27を開閉させるこ
とにより、平行光束の透過と遮断を制御したが、虹彩絞
りのような開閉方式であっても良い。また、シャッター
27及びナイフエッジ6の操作は手動で行っても良い
し、又、モーター等を利用して自動で行っても良い。
【0040】なお、上記各実施の形態では、「検出系」
として赤外カメラ11を用いて、TVモニタに映し出さ
れた画像を目視によって検査したが、これに限らず、カ
メラとTVモニタの間に画像処理装置を設置しても良
い。
【0041】また、被検台の往復運動の方向は、光軸の
垂直方向であれば上下でも左右でも良い。この往復運動
させるアクチュエータとしては、例えば、モータ、エア
シリンダ、ソレノイドなどを用いることができる。
【0042】さらに、光量調整系としては、上記各実施
の形態では、濃淡の異なる数種類のNDフィルタ18,
19,20,21を円周上に配置して切り換えるレボル
バ方式を採用しているが、1軸上に配置して切り換える
スライド方式、濃淡が連続して変化する1枚のNDフィ
ルタを無段階に切り換える方式などを用いることができ
る。しかも、この光量調整系は、光路のどこに挿入して
も良い。
【0043】さらにまた、赤外用光学材料の均質性検査
の場合、光源として、赤外レーザ以外のものでも良く、
又、光学系の材料として、ゲルマニウム、シリコン、Z
nSe、石英などを用いることができる。
【0044】
【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、被検物を載置して光軸の垂直方
向に往復可能な被検台を設けることにより、被検物を光
軸の垂直方向に動かすことができるため、被検物に脈理
等が存在すれば、それが動いて観察されるのに対し、装
置側の光学系の光量ムラは動かないことから、この装置
側の光学系の光量ムラと被検物の脈理等とを区別でき
る。従って、必ずしも均質性が良いとは限らないゲルマ
ニウムを装置側の光学系に用いた場合でも、被検物の検
査を正確に行うことができる。
【0045】また、光束の光量を調整する光量調整系を
設けることにより、作業者が観察に適した明るさに光量
を調整できるため、被検物の厚さに関係なく検査がし易
くなる。
【0046】請求項2に記載された発明によれば、シュ
リーレン法を用いた均質性検査装置において上記効果が
得られる。
【0047】請求項3に記載された発明によれば、シア
リング干渉法を用いた均質性検査装置において上記効果
が得られる。
【0048】請求項4に記載された発明によれば、シュ
リーレン法とシアリング干渉法とを切り換えて用いるこ
とができる均質性検査装置において上記効果が得られ
る。
【0049】請求項5に記載された発明によれば、赤外
用光学材料の均質性検査装置において上記効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る均質性検査装置
の概略図である。
【図2】同実施の形態1に係る載置台等を示す平面図で
ある。
【図3】同実施の形態1に係る光量調整系を示す正面図
である。
【図4】この発明の実施の形態2に係る均質性検査装置
の概略図である。
【図5】この発明の実施の形態3に係る均質性検査装置
の概略図である。
【図6】従来のシュリーレン法を用いた均質性検査装置
の概略図である。
【図7】従来のシアリング干渉法を用いた均質性検査装
置の概略図である。
【符号の説明】
6 ナイフエッジ 10,34 結像レンズ 11 赤外カメラ(検出系) 12 可変式NDフィルタ(光量調整系) 13 被検台 22 ハーフミラー(光束分割系) 23 全反射ミラー 27 シャッター 31 赤外レーザ(光源) 32 コリメータレンズ 33 被検物

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光束をコリメータレンズによ
    り平行光束に変換して、該平行光束を光学材料である被
    検物に照射して透過させた後、結像レンズで収束させて
    該結像レンズによって得られる像を検出系により検査し
    て、前記被検物の均質性を検査する均質性検査装置にお
    いて、 前記被検物を載置して光軸の垂直方向に往復可能な被検
    台と、前記光束の光量を調整する光量調整系とを有する
    ことを特徴とする光学材料の均質性検査装置。
  2. 【請求項2】 光源と、該光源からの光束を平行光束に
    変換するコリメータレンズと、被検物を載置して光軸の
    垂直方向に往復可能な被検台と、前記平行光束を収束さ
    せる結像レンズと、該結像レンズの焦点位置近傍に位置
    するナイフエッジと、前記光束の光量を調整するための
    光量調整系と、前記結像レンズによって得られる像の検
    出系とを有することを特徴とする光学材料の均質性検査
    装置。
  3. 【請求項3】 光源と、該光源からの光束を平行光束に
    変換するコリメータレンズと、被検物を載置して光軸の
    垂直方向に往復可能な被検台と、前記平行光束を透過光
    と反射光に分割する光束分割系と、該光束分割系を透過
    した平行光束を反射する反射系と、前記光束分割系およ
    び反射系で反射された平行光束を収束させる結像レンズ
    と、前記光束の光量を調整するための光量調整系と、前
    記結像レンズによって得られる像の検出系とを有するこ
    とを特徴とする光学材料の均質性検査装置。
  4. 【請求項4】 光源と、該光源からの光束を平行光束に
    変換するコリメータレンズと、被検物を載置して光軸の
    垂直方向に往復可能な被検台と、前記平行光束を透過光
    と反射光に分割する光束分割系と、該光束分割系を透過
    した平行光束を反射する全反射ミラーと、前記光束分割
    系と全反射ミラーの間に開閉可能に設けられたシャッタ
    ーと、前記光束分割系および全反射ミラーで反射された
    平行光束を収束させる結像レンズと、該結像レンズの焦
    点位置近傍に位置するナイフエッジと、前記結像レンズ
    を透過した光束の光量を調整するための光量調整系と、
    前記結像レンズによって得られる像の検出系とを有する
    ことを特徴とする光学材料の均質性検査装置。
  5. 【請求項5】 前記光源が赤外レーザであり、前記光量
    調整系がNDフィルタであり、前記検出系が赤外カメラ
    であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに
    記載の光学材料の均質性検査装置。
JP9056866A 1997-02-25 1997-02-25 光学材料の均質性検査装置 Pending JPH10239236A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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