JPS60252239A - ホログラム素子を用いた光学機器収差測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野１ この発明はホログラムシアリング干渉計を利用して１ノ
ンズの横収差を測定するレンズ横１１’；！差１１１１
１定装Ｐ７に関り−るちのである。

［従来の技術１ 本発明者は先に２枚の三光束ボ［］ダラムを使用してレ
ンズの横収差を測定するホログラムシアリング干渉ｈ１
を開発ｌノた。このホ〔］グラムシアリング干渉旧は、
第６図に示されている。この第６図に示すホログラムシ
アリング干渉計１では、まず＝　２　− ボログラムＨ１，１１２を準備する必要がある。第６図
（ａ　）はホログラムを作成するための光学系で、図中
のボ［１グラノ、１］１は平行光［１１２、ｆｌ−１（
２→−△）を物体光と（）て参照光ｆ　ｌ−１１で・二
重露光記録（）たちσ）てｄうる。ホ１コグラム１．．
１２　Ｌｅｔ；ホログラム１−１１にｆＨｌを照明して
再生される平行光ｆ　ｌ−１２、ｆｌ−１（２−１Δ）
を参照光としノ“Ｃ用い、平行光の物体光ｆ日３を二重
露光記録して作製したものである。このようにして作製
したホ［１グラム１−１１．１１２に第６図（ｂ）に示
すような光学系を揃えてポログラムシアリング：［渉泪
１が出来あがる。

この様な構成の小ログラｌ＼シアリング干渉泪１におい
て被検レンズＩＴを検査する場合には、第６図（Ｉ））
に示すように、被検レンズ１−王で（江ぼ平行光（収差
の分だけ平行光からずれる）に１ノでホログラム１１１
を照明する。ホログラムＨ１からは二つの光が再生され
、これらの再生光がホログラｌ）　ｌ−１２に）ヱする
。再／ｌＷ、は、ｆｌ−１２、ｆｌ−１（２＋Δ）が被
検１ノンズ１−王の収差の分だｔツー　３　− ゆがんだ光である。さらにこれらの光はホログラム１−
１２を照明して再生光を得る。これらの再生光はｆ　ｌ
−１３が被検レンズＩＴの収差の分だ（Ｊゆが／υだも
のであり、ηいに横方向にずれている。このホログラム
１−１２の再生光によるシアリング干渉縞をスクリーン
５Ｏ−１二でＩｆ［して被検レンズｌ−Ｔのシアリング
干渉車高を４９るもので′ある。

しかるに、この様なシアリング干渉縞からレンズの横収
差吊をめるの（よ、光路差がシア量ｄを階差とする波面
収差の差分どイするため、順次数値を代入して波面収差
をめなりればならず、被検ｌノンズが変わるたびに干渉
縞の読取り、計算、ブロワ１−等極めて手間及び時間が
かかる。

そこｒさらに、木介Ｉｊｌの発明者は２枚の二九束ホロ
グラムを使用してレンズの横収差を測定するボ１」グラ
ムを開発した（昭和５８年特Ｂｒ（出願第１７５７１３
Ｍ参照）。この新たに開発されたレンズ横収差測定用ホ
ログラムシアリング干渉計はティル１へにより生ずる干
渉縞の横ずれを利用ｌノてシアリング干渉縞が直接収差
曲線になるにうにし−４− １、−から、１ノンスの横！ＩＶ？差をＷ）るｌ、：め
の複信１イ丁操作や旧粋についての問題（−１，完全に
解決した。

［発明の解決しようとＪる問題点］ しかるに、ここでＩ！Ｖられる測定感度は約１０μｍ稈
［など（組めて高感庶イ丁のであるが、ざらに測定値ｆ
αをにぼるために（よ干渉縞の間隔を広げることがノビ
１曹であるが、甲に−Ｔ渉縞の間隔を広げた１ｆ＋Ｊで
日干渉縞自体がぼ（ノてフリンジ（ｆｒｉ凹ｅ）か不明
瞭と４ｃつ、スキトンに」こる読取りが困勤になる。そ
こで、干渉縞の間隔を広げｔ〔場合でも、干渉縞の輪郭
を明瞭に表視づる技術の開発が望まれる。

この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたちのであ
って、］ノンズの１］７差曲線をめるのに、シアリング
干渉牟高イれ自体がそのまま収差曲１ｉ１を与えること
となり、したがって、複雑な処即や４絆を必要とＩＪザ
゛に直ちにレンズ横収差をめることができ干渉縞の間隔
を広げた場合にも、干渉縞が細くフリンジが明瞭に表視
されて、読取りが容易であり、測定感度を向１−させる
ことができる小−５− ログラム素子を用いた光学機器収差測定装置を提供する
ことを目的と１１−るものである。

（ロ）発明の構成 Ｆ問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明のホログラム素子を用い
た光学機器収差測定装置は、シア間差Δのｎ個の平行光
ｆｌ−１２、 ｆｌ−１（２＋△）・・・ｆＬｌ　（２＋（１−１）Δ
）・・・、（ｉ＝１．２．３・・・ｎ〕と］リメータレ
ンズを通Ｉノで照明される参照光ｆｌ−１１どの−Ｔ渉
縞を多重露光記録した第１のホログラム１−１１と、前
記第１のホログラム１−１１に対り−る前記参照光ｆｌ
−１１の方向からの照明光により再生される前記ｎ個の
平行光に対応する前記シアする方向に平ｔ″Ｎなｌａの
回りに回転させてなるディルミ〜量差Δのｎ個の参照光
ｆ　ｌ−１３、ｆｌ−＋（３＋Δ）・・・ｆｌｌ　（３
＋　（ｉ−１）△〉・・・、（ｉ＝１．２．３・・・ｎ
）との干渉縞を多重露光記録した第２のホログラムＨ２
とを協え、被測定物であるテストレンズを前記コリメー
ターレンズの位置に置いて前記−６− テス１へレンズ′を通１ノーＣ前記ホログラム１１２を
照明し、前記ホログラム１」１の再生光で前記ホ目グラ
ノｘ　ｌ−１２を照明し、前記ホ【］グラノ、、　ｌ−
１２の再生光で形成される干渉縞を観察するように構成
したことを特ｉ殻としている。

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

第１図におい−（，１１はホ［Ｉグラム素子を用いた光
学機器１１’；！差測定装置であり、ホロクラム索子を
用いた光学機器収差測定装置１１は小口グラ１１１１１
　とホログラム１−１２とを備えている。そこでまず、
この二つのホ［１グラム１−１１　、ｌ−１２の作製１
３ついて説明する。

第２図において、１２はホ１］グラム１−１１　、　Ｈ
２を作製するための光学系である。光学系１２（よ１−
Ｉｅ　−Ｎｅ　１ノー　リ“−光沢ｊ　１．−　Ｓｚ　
ミ　ラーＮ４１−Ｍ６　、ビームスプリッタ−ＢＳｌ　
、ＢＳ２　、顕微鏡対物レンズ゛ＭＯ１へ・ＭＯ３、＝
１リメータ　１ノンズＬ１．１２、ＩＪ〜Ｌ７、空間周
波数フィルタ８丁Ｐ１を備えている。

−７− ホ［］グラム１１１を作製する場合は、１）個の物体光
ｆ　Ｈ２、ｆｌ−１（２＋Δ）・・・ｆｌ−１（２＋（
ｉｌ　）へ）・・・、（ｉ＝１．２．３・・・１）〕の
ぞれぞれを参照光ｆｌ−１１でホログラム１−１１に露
光記録し、かつ、現像処理して作製する。

子ね、ぞれの物体光ｆ　１−１２、ｆ！−１（２＋Δ〉
・・・ｆｌ−（（２＋　（ｉ＋１　）Δ）・・・はミラ
ーＭ３をそれぞれの物体光が互いにシア坩差Δだけシア
するように僅かに回転させることによってホログラム１
−１１の入用消電を僅かに違えたものである。

物体光ｆ　）−１２、ｆｌ−１（２→−△）・・・ｆｌ
−１（２＋（ｉ−１）Δ）・・・は１」ｅ−ＮＯレーザ
ー光源１−８からのレーザー光をビームスプリッタ［３
Ｓ１で分割し、顕微鏡対物レンズＭＯ１、］リメーター
Ｉノンズ１−５で平行光に］ノ、かつミラーＭ４　、Ｍ
３で反則ざゼたものである。一方、参照光ｆｌ−１１は
ｌ−１’！−Ｎｅ　ｌ／−ザー光源１−８からのレーザ
ー光を顕微鏡対物１ノンズＭＯ２、ミラーＭ２、］リメ
ーターレンズし６で平行光にしたものである。

＝　８　− 小ログラノ、１−１２を作！１１する場合は、小ログラ
ム１１１　ヲ参照光ｆ　ｌ　ｌ　１　テ照明スルト、物
体＞Ｖ、　ｆｌ−１２、ｆｌ−１＜２＋へ）・・・ｆｌ
−１（２＋　（ｉ−１）Δ）・・・が再生されるから、
再生先ｆ　ｌｉ　２を参照）にどして用い物体光ｆ　１
−１３をホログラムＨ２に露光記録し、かつ、再〈Ｉ光
ｆＬｌ　（２４−Δ）を参照光どｌ−ノで用い物体光ｆ
ｌ−１（３＋へ）をホログラム１−１２に二重露光記録
し同様にして再生光 ｆｌｌ（２→−（ｉ−１）△）・・・を参照光として物
体光ｆｌ−１（３＋（ｉ　−１）△）・・・をホログラ
ｌ＼卜（２に多重露光記録ゴる。再生光ｆ　ｌ−、＋　
２、ｆｌ−１（２−１−△）・・・　ｆｌ−１（２−＋
（ｉ　−１）△）・・・は］リメーターレンズＬ１，１
２を含む光学系を通るように構成されており、空間周波
数フィルタ〈ピンホール）ＳＴＰｉはレンズ１−１の焦
点位買に置かれているので、これを横移動させて再生光
ｆｌ−１２だけを通１ノたり、再生光ｆｌ−１（２＋Δ
）だ＋Ｊを通すことができるようになっている。このよ
うにすれば、ホログラムＨ２を多重露光記録して作製す
る場合に便利になる。

−９− 一方、ｎ個の物体光ｆＨ３、ｆｌ−１（３＋△）・・・
ｆｌ−１（３＋　（ｉ　−１）Δ）・・・はｌ−１８−
Ｎｅレーザー光源Ｉｓからのレーザー光をビームスプリ
ッタＢＳ２で分割１ノだのち、顕微鏡対物レンズＭＯ３
、］リメ〜ターｌノンズ１−７で平行光にされ、ミラー
Ｍ６　、Ｍ５で反射したのち、ホログラム１」２を照明
するもので・ある。ｎ個の物体光ｆｌ−１３、ｆｌ−１
（３＋Δ）・・・　月」　（３→−（ｌ　−１）　Δ）
・・・のイねそれは互いにティルト吊着Δだり傾くよう
にミラーＭ５を僅かにシアする方向に平行な軸の回りに
回転させることによってホログラム１」２の入射角度を
僅かに違えたものである。

この様にして作製されノこホログラム１−１１．１−１
２を第１図に示すように配置して装置１１が完成する。

すなわち、ホログラム）」１、ト１２を作製する場合の
第２図に示す光学系におｉすると同じ構成及び位置をな
すｌ−１ｅ−Ｎｅレーザー光源］−３１ミラ〜Ｍ１、顕
微鏡対物レンズＭＯ２、ミラーＭ２、ホログラム１１１
、コリメーターレンズＬ１、空間周波数フィルタＳ王Ｐ
１、］］リメーターレンズー　１０　− １−２及び小］１グうム１−１２を備え、かつ、ホ［１
グラムｌ−１２の後ｆｊに］リメー々−Ｉノンズ１−３
、空間周波数フィルタ５ＴＰ２　、コリメーターレンズ
オ４及びスクリーンＳＯをｌ１ｌｉｉえている。

この様な構成のホログラム素子を用いた光学機器収差測
定装置１１　＋：、　１ｌ−３いて、被検レンズＴ１−
の横収差４測定しようとする場合にｔよ、参照光ｆ　ｌ
−１１の平行光を作るｌ’、’ｉ　１７１　Ｔ、Ｉリス
−ターレンズ１−６の代りに、被検１ノンズ１−１−を
酋き、小口グラ１、　Ｌｌ　１を照明Ｊ−る。これによ
ってホログラム１」１から物体光ｆ１１２、ｆｌ−１（
２＋△）・・・ｆｌｉ（２＋輸−１）Δ）・・・を再生
し、こりらの光がざらに小ログラム（−１２に到達する
と、　ｆｌ−１３、ｆｌ−１＜３＋△）・・・ｉｆ　（
３＋−（ｉ　−１）△）・・・の光を再生する。ただし
、　「１」２、ｆｌ−４（２＋△）・・・　ｆｌ−ｌ　
（２＋（ｉ　−１）　△）・・・、　ｆ　ｌ−１３、ｆ
ｌ−１（３＋Δ）・・・ｆｌ−（（３→（１−１）へ）
・・・はこのとき、平行光とは被検レンズＴｌ−の収差
分だけ異なっている。ｆ　ｌ−１３、ｆｌｌ（３−＋−
△）・・・ｆｌ−ｌ　（３１−（ｉ　−１）Δ）・・・
の光で形成される干−１１− 渉縞をスクリーンＳＣ上で観察覆ると第３図に示すよう
に通常のシアとミラーＭ（）の回転によるティルｌ〜さ
−１”ｌた波面の間の干渉縞が観８Ｉ］］される。これ
はシア（Ｊよる位相差をテイル１への干渉縞の横ずれで
測定することに相当１）、視野の中心を通る干γル縞が
第４図に示す横収差曲線になる。この場合の座標のスケ
ールは収シ（曲線と合せるために計算からめられる。

この場合の干渉縞は多重干渉における光の重せに」ζす
、第５図（１））に示す如く、縞の幅は狭くなり、第５
図（ａ＞に示す従来の干渉縞よりもフリンジが明確であ
り、スギャンにより読取りが容易である。

したがってスクリーン十にお（Ｊる干渉縞間隔を大きく
しても干渉縞の読み取りが可能となり、測定感度を少２
’Ｃくとも１１．ｚｍまで高めることができる。

以上の説明から明らかな通り、この発明のホログラム素
子を用いた光学機器収差測定装置では、ティル１〜によ
り生ずる干渉縞の横ずれを利用して−　１２　− シアリング］曾１Ｆ縞が直接収差曲線にＩＫるようにし
たから、従来のシアリング干渉縞からレンズの横１１！
差をめるための複♀１１な操作や８１いを必要とし／１
い。またホ「−１グラノ＼を２枚使用づ−るため、干渉
泪で用いる１ノンズ、ミラー等の光学系の収停補正をＪ
ることができる。さらにホログラムを使用１−ることに
よって［ニプンパの小さ４ＴレンズのＩｔ！　差補正が
可能である。また干渉縞の観測が容易であり、視野が大
ぎく、小【−１グラムの位間を移動してシア徂を変え、
精度を調整することができるとともに、ｉ）う１絹のシ
アリング干渉を実現り−るようにホログラｌ＼に多重露
光することにより互いに直交する２　：ｔｊ向のシアを
同時に観測する干渉泪を作製Ｊることもできる。さらに
特に重要なこととして干渉縞の間隔を広け゛た場合にも
、干渉縞が細くフリンジが明確に表現され、読取りが容
易で、測定感度の高い光学機器収差測定装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のレンズ横取差測定用小ログ−１３− ラムシアリング干渉ｉ＋を示す構成図、第２図はホログ
ラム作製用光学系の構成図、第３図は干渉縞を示７Ｉ説
明図、第４図は横収差曲線を示“リグラフ、第５図は干
渉縞の明るさを示すグラフ、及び第６図は従来の１／ン
ズ横収差を１ｌｌｌ定するためのホログラムシアリング
干渉削を示刀構成図である。 １１・・・ボ【−１グラｌ＼索了を用いた光学機器収差
測定装置　１２・・・光学系　ｔ−１１、目２・・・ホ
ログラム　１ｓ−１−ＩＱ−ＮＯレーザー光源　Ｎ４１
〜Ｍ６・・・ミラー　ＢＳｌ　、、ＢＳ２・・・ビーム
スプリッタ−ＭＯＩ〜Ｎ４０３・・・顕微鏡対物レンズ
１１〜１−７・・・コリメーターレンズ　５ＴＰＩ〜５
ＴＰ２・・・空間周波数フィルタ　３ｃ・・・スクリー
ン　Ｌ、　Ｔ・・・被検レンズ −１４− 第６ 図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シア用差△の１）個の平行光［１１２、ｆｌ−１（２＋
   △）・・・ｆｌ−１（２＋（ｉ−１）△）・・・、（ｉ
   ＝−１，２，３・・・１１〕と］リメータ１ノンズを通
   して照明される参照光ｆｌ−１１どの干渉縞を多ｒｌｉ
   露光記録した第１のホ［１グラｌ＼Ｌ−１１と、前記第
   １のホログラム１−１１に対１ろ前記参照光ｆ１１１の
   方向からの照明光にＪ、り再生される６１１記１１個の
   平行光に対応する前記シアＭる方向に平行な軸の回りに
   回転さけてなるディル１〜１１差△の１１個の参照光ｆ
   ｌ−１３、ｆｌ−１（３＋△〉・・・ｆｌ−１（３＋　
   （ｉ−１）へ）・・・、（ｉ＝１．２．３・・・ｎ〕ど
   の干渉縞を多重露光記録した第２のホ［］グラム１」２
   とを備え、被測定物−Ｃあるデスト１ノン−１− ズを前記］リソ−ター１メンズの（ｆｔＨに問いて前記
   デストレンズを通（〕で前記ホログラム１−１２を照明
   １ノ、前記小ＩＴＩグラム１−１１の再生光で前記小口
   グラ１、　Ｈ２を照明ｊノ、前記ホログラムＬｌ　２の
   再生光で形成される干渉縞を観察り−るように構成した
   ことを特徴とする７］＼ログラム素子を用いた光学機器
   収差測定装同