WO2016208083A1

WO2016208083A1 - 非球面ヌルミラー干渉計

Info

Publication number: WO2016208083A1
Application number: PCT/JP2015/068596
Authority: WO
Inventors: 清原　元輔; 野口　正人; 耕輔清原
Original assignee: 株式会社清原光学
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-29

Abstract

非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを確実に発見することができる非球面ヌルミラー干渉計を提供することを目的とする。　非球面ヌルミラー干渉計において、非球面軸と直交する平面を、非球面ヌルミラーの一部に具備している非球面ヌルミラーを有し、被検レンズを外した状況で、上記非球面ヌルミラーの平面ミラーからの反射戻り光で、上記非球面ヌルミラ一の角度を調整し、被検レンズの光軸と垂直な平面を、被検レンズの一部に具備している被検レンズを使用し、上記被検レンズの平面ミラーからの反射戻り光で、上記被検レンズの角度を調整する。

Description

非球面ヌルミラー干渉計

　本発明は、非球面ヌルミラー干渉計に関する。

　非球面レンズの波面収差を測定する場合、従来は、平行な入射波面がビームスプリッタで分割され、分割された一方の波面は、高精度な参照平面ミラーで反射され、参照波面となる。分割された他方の波面は、被検レンズと平行平面板とを透過し、ほぼ球面状の波面となり、高精度参照球面ミラーで反射され、被検波面となる。上記参照波面と上記被検波面とは、ビームスプリッタで合成され、干渉し、撮影レンズを通して、ＣＣＤカメラによって干渉縞を観察する。被検レンズ、参照球面ミラーの位置と方向とを調整することによって、被検波面はほぼ平面状の波面になり、干渉縞に基づいて、被検レンズの波面収差を求めることができる。
　ここで、参照球面ミラーを非球面化することによって、被検波面を平面波に変換することができ、これによって、独立した補正光学系を付加せずに、同じ機能を達成することができる（たとえば、非特許文献１参照）。
　上記非球面ミラーが、ヌルミラーであり、ヌルミラーを使用する干渉計が、ヌルミラー干渉計である。

新井　則一　ＫＯＮＩＣＡ　ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＲＥＰＯＲＴ　ＶＯＬ．７（１９９４）Ｐ．８０−８１

　図８は、上記従来の非球面ヌルミラー干渉計２００を示す図である。
　従来の非球面ヌルミラー干渉計２００では、被検レンズ２０ａを平行移動することによって発生する３次コマ収差を打ち消す方向で、非球面ヌルミラー３０ａを回転する。このときに、被検レンズ２０ａの平行移動と、非球面ヌルミラー３０ａの回転とによっても、３次コマ以外の収差が一般的には打ち消されない。アライメントミスによって、得られる干渉縞の中に、３次コマ収差以外の収差が含まれる。なお、上記アライメントミスは、被検レンズ２０ａ、非球面ヌルミラー３０ａの設置方向、設置位置のミスである。
　一般的には、被検レンズ２０ａを平行移動し、非球面ヌルミラー３０ａを回転することによって、３次コマ収差が無くなれば、実際にはアライメントが正しくなくても、アライメントが正しくなったと判断し、被検レンズ２０ａの波面収差を求める
　図８（１）は、従来の非球面ヌルミラー干渉計２００において、アライメントが正しい状態を示す図である。
　この状態において、干渉縞に含まれる情報は、被検レンズの「不出来」のみの情報である。つまり、この状態で、被検レンズ２０ａの波面収差を求めた場合、被検レンズ２０ａが設計通りの性能が出ていれば、干渉計に戻る波面は、無収差である。被検レンズ２０ａに何か問題があれば、戻り波面が乱れ、干渉縞に反映される。したがって、干渉計で平面や球面を計ることと同じように、非球面を計ることができる。非球面ヌルミラー干渉計２００は、波面計測とは異なり、数秒の測定時間で計測することができる。
　図８（２）は、従来の非球面ヌルミラー干渉計２００において、アライメントが間違っている状態を示す図である。
　非球面ヌルミラー干渉計２００において、被検レンズ２０ａ、非球面ヌルミラー３０ａが、正しい設置方向から回転したり、正しい設置位置から平行移動すると、波面が乱れる。
　従来の非球面ヌルミラー干渉計２００において、非球面ヌルミラー３０ａが回転したり、平行移動していると、被検レンズ２０ａの出来、不出来に関わらず、得られた干渉縞には乱れが生じるが、その乱れが、被検レンズ２０ａの性能によるものか、ミスアライメントによるものかを区別することができない。
　つまり、従来の非球面ヌルミラー干渉計２００において、図８（２）に示す状態で、見掛け上３次コマ収差が現れていないと、ミスアライメントで発生する３次コマ以外の収差が、干渉縞の中に含まれる。すなわち、非球面ヌルミラー干渉計２００においては、得られる干渉縞が、被検レンズ２０ａの不出来を示す情報のみを示しているのか、または、ミスアライメントを起因とする収差を含んだ情報を示しているのかを、区別することができない。これは、ミスアライメントを発見できないことによって発生する問題である。
　すなわち、従来の非球面ヌルミラー干渉計２００では、非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを発見することができないという問題がある。
　本発明は、非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを確実に発見することができる非球面ヌルミラー干渉計を提供することを目的とする。

　本発明の非球面ヌルミラー干渉計は、非球面ヌルミラーを具備する非球面ヌルミラー干渉計において、上記非球面ヌルミラーは、上記非球面ヌルミラーの非球面軸と直交する平面ミラーを、上記非球面ヌルミラーの周縁の少なくとも一部分または上記非球面ヌルミラーの一部分に有することを特徴とする。

　本発明によれば、非球面ヌルミラー干渉計において、非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを確実に発見することができるという効果を奏する。

　図１は、本発明の実施例１である非球面ヌルミラー干渉計１００を示す図である。
　図２は、非球面ヌルミラー干渉計１００に使用する被検レンズ２０と、非球面ヌルミラー３０とを示す断面図である。
　図３は、非球面ヌルミラー干渉計１００について、被検レンズ２０が設置されていない状態で、非球面ヌルミラー３０のアライメントを開始する場合の状態を示す図である。
　図４は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、アライメントの表示画面１１の表示例を示す図である。
　図５は、非球面ヌルミラー３０の角度の調節が終了した状態を示す図である。
　図６は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、被検レンズ２０の角度調整が終了した状態を示す図である。
　図７は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、被検レンズホルダー２０ｈを平行移動して、レンズ光軸２３と非球面軸３３とを互いに一致させる動作が終了した後の状態を示す図である。
　図８は、従来の非球面ヌルミラー干渉計２００を示す図である。

　発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。

　図１は、本発明の実施例１である非球面ヌルミラー干渉計１００を示す図である。
　非球面ヌルミラー干渉計１００は、ミスアライメントが発生しない干渉計である。
　非球面ヌルミラー干渉計１００は、干渉計１０と、被検レンズホルダー２０ｈと、非球面ヌルミラー３０とを有する。被検レンズ２０を測定する場合、被検レンズホルダー２０ｈに、被検レンズ２０をセットし、被検レンズ２０の良否を判断する。
　図２は、非球面ヌルミラー干渉計１００に使用する被検レンズ２０と、非球面ヌルミラー３０とを示す断面図である。
　被検レンズ２０は、被検レンズ２０の本体２１と、平面ミラー２２とを有する。平面ミラー２２は、被検レンズ２０の光軸と直交する平面を有するミラーである。平面ミラー２２は、正確には、平面ミラー２２の反射面を延長した面が、被検レンズ２０の光軸と直交する。
　なお、被検レンズ２０を鏡筒内部に設置するために、被検レンズ２０の当て付け部に平面ミラー２２を設け、この平面ミラー２２の反射面をレンズ光軸２３に対して直交させる（垂直に設定する）。
　平面ミラー２２が、被検レンズ２０の周縁に設けられているが、平面ミラー２２を、被検レンズ２０の周縁の一部分に設けるようにしてもよい。すなわち、被検レンズ２０は、その周縁の３６０度の全部に平面ミラー２２を有するが、被検レンズ２０の周縁のたとえば１／４（９０度）の範囲とか、１／８（４５度）の範囲とか、またはそれら以外の範囲にのみ、平面ミラー２２を設けるようにしてもよい。つまり、被検レンズ２０のレンズ光軸２３と直交する平面を具備するミラーである平面ミラー２２が、被検レンズ２０の少なくとも一部分に設けてあればよい。
　非球面ヌルミラー３０は、ヌルミラーの本体３１と、平面ミラー３２とを有する。ヌルミラーの本体３１は、非球面を有するミラーである。平面ミラー３２は、非球面ヌルミラー３０の光軸と直交する平面のミラーである。平面ミラー３２は、正確には、平面ミラー３２を延長した面が、非球面ヌルミラー３０の非球面軸（光軸）と直交する。
　平面ミラー３２が、非球面ヌルミラー３０の周縁に設けられている。非球面ヌルミラー３０の非球面軸と直交する平面を具備するミラーである平面ミラー３２を、非球面ヌルミラー３０の周縁の一部分に設けるようにしてもよい。すなわち、非球面ヌルミラー３０は、その周縁の３６０度の全部に平面ミラー３２が設けられているが、非球面ヌルミラー３０の周縁のたとえば１／４（９０度）の範囲とか、１／８（４５度）の範囲とか、またはそれら以外の範囲にのみ、平面ミラー３２を設けるようにしてもよい。つまり、非球面ヌルミラー３０の非球面軸と直交する平面ミラーを、非球面ヌルミラー３０の少なくとも一部分に設けてあれば足りる。
　また、平面ミラー３２を、非球面ヌルミラー３０の周縁以外の部分、たとえば、非球面ヌルミラー３０の非球面軸と直交する非球面ヌルミラー３０の一部分に、平面ミラー３２を設けるようにしてもよい。つまり、非球面ヌルミラー３０の周縁の少なくとも一部分または、非球面ヌルミラー３０の一部分に平面ミラー３２が設けてあれば足りる。
　次に、非球面ヌルミラー干渉計１００において、被検レンズ２０の性能を測定する手順について説明する。
　図３は、非球面ヌルミラー干渉計１００について、被検レンズ２０が設置されていない状態で、非球面ヌルミラー３０のアライメントを開始するときの状態を示す図である。
　被検レンズ２０が設置されていない状態で、非球面ヌルミラー３０の角度を調整して、干渉計１０の出射光が非球面ヌルミラー３０の平面ミラー３２に垂直に入射し、反射して干渉計１０に戻るようにする。干渉計１０には、図４に示すように、戻り光に対して角度のモニターができるようになっている。
　図４は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、アライメントの表示画面１１の表示例を示す図である。
　非球面ヌルミラー干渉計１００の表示画面には、干渉縞を表示する表示画面と、アライメントの表示画面とがある。干渉縞を表示する表示画面は、被検レンズ２０の性能を調べるために視認する表示画面であり、アライメントの表示画面１１は、干渉縞を表示する前提として必要な非球面ヌルミラー３０のアライメント（角度）を視認する表示画面である。
　図５は、非球面ヌルミラー３０の角度の調節が終了した状態を示す図である。
　アライメントの表示画面１１において、非球面ヌルミラー３０の平面ミラー３２からの戻り光３４が、図４に示す十字の中心位置１３に来るように、非球面ヌルミラー３０の角度を調整する。したがって、非球面ヌルミラー３０の角度を調整する作業が容易である。
　次に、被検レンズ２０の被検レンズホルダー２０ｈの軸と、非球面ヌルミラー３０の非球面軸とを一致させる動作を実行する。
　図５に示す状態では、非球面ヌルミラー３０の角度の調節が終了しているが、被検レンズ２０の被検レンズホルダー２０ｈの軸と、非球面ヌルミラー３０の非球面軸とは一致していない。
　まず、被検レンズ２０のホルダー２０ｈに、被検レンズ２０を設置する。干渉計１０の出射光が、被検レンズ２０の平面ミラー２２に垂直に入射し、反射し、干渉計１０に戻るように、被検レンズ２０のホルダー２０ｈの角度を調整する。
　つまり、図４に示すアライメントの表示画面１１を使用して、被検レンズ２０のアライメント（角度）を視認する。すなわち、アライメントの表示画面１１において、被検レンズ２０の平面ミラー２２からの戻り光が、十字の中心位置１３に来るように、被検レンズ２０の角度を調整する。したがって、被検レンズの角度を調整する作業が容易である。
　図６は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、被検レンズ２０の角度調整が終了した状態を示す図である。
　以上によって、被検レンズ２０のレンズ光軸と非球面ヌルミラー３０の非球面軸３３との平行が、図６に示すように、確認される。
　しかし、この状態では、軸の平行が確認されたのみであり、レンズ光軸２３と非球面軸３３との２つの軸は互いに一致しておらず、平行ズレが生じている。平行ズレが発生すると、ズレ量に比例して３次コマ収差が発生する。
　次に、レンズ光軸２３と非球面軸３３との２つの軸を互いに一致させる動作について説明する。
　上記動作によって、非球面軸３３と干渉計の光線方向１３とが、ともに干渉計の光線方向１３に一致している。ここで、レンズ光軸２３または非球面軸３３を平行移動すれば、レンズ光軸２３と非球面軸３３とを互いに一致させることができる。
　図７は、非球面ヌルミラー干渉計１００において、被検レンズホルダ２０ｈを平行移動して、レンズ光軸２３と非球面軸３３とを互いに一致させる動作が終了した後の状態を示す図である。
　レンズ光軸２３と非球面軸３３との２つの軸を互いに一致させる場合、干渉計１０でコマ収差量（ベクトル量）をモニターしながら、コマ収差が小さくなるように、被検レンズホルダー２０ｈを平行移動する。図７に示すように、被検レンズホルダー２０ｈを平行移動する。コマ収差が最も小さくなれば、レンズ光軸２３と非球面軸３３との２つの軸が互いに一致したことになる。なお、被検レンズホルダー２０ｈを平行移動する代わりに、コマ収差が小さくなるように、非球面ヌルミラー３０を平行移動するようにしてもよい。また、被検レンズホルダー２０ｈを平行移動するとともに、コマ収差が小さくなるように、非球面ヌルミラー３０を平行移動するようにしてもよい
　以上で、被検レンズ２０のレンズ光軸２３と、非球面ヌルミラー３０の非球面軸３３とが一致し、アライメントが完了する。
　実施例１によれば、非球面ヌルミラー干渉計において、非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを確実に発見することができる。

　本発明は、非球面レンズの波面収差を測定する非球面ヌルミラー干渉計に利用可能である。また、非球面ミラーが、ヌルミラーであり、ヌルミラーを使用する干渉計が、ヌルミラー干渉計である。そして、非球面ヌルミラー干渉計において、本発明では、非球面ヌルミラーの設置角度、設置位置、被検レンズの設置角度、設置位置のミスを確実に発見することができる。

　１００　非球面ヌルミラー干渉計
　１０　　干渉計
　１３　　干渉計の光線方向
　２０　　被検レンズ
　２０ｈ　被検レンズホルダー
　２２　　平面ミラー
　２３　　レンズ光軸
　３０　　非球面ヌルミラー
　３２　　平面ミラー
　３３　　非球面軸

Claims

　非球面ヌルミラーを具備する非球面ヌルミラー干渉計において、
　上記非球面ヌルミラーは、上記非球面ヌルミラーの非球面軸と直交する平面ミラーを、上記非球面ヌルミラーの周縁の少なくとも一部分または上記非球面ヌルミラーの一部分に有することを特徴とする非球面ヌルミラー干渉計。
　請求項１において、
　被検レンズの光軸と垂直な平面ミラーを、上記被検レンズの周縁の少なくとも一部分に具備している被検レンズを使用することを特徴とする非球面ヌルミラー干渉計。
　請求項１において、
　被検レンズを外した状況で、上記非球面ヌルミラーの上記平面ミラーからの反射戻り光で、上記非球面ヌルミラーの角度を調整することを特徴とする非球面ヌルミラー干渉計。
　請求項２または請求項３において、
　上記被検レンズの平面ミラーからの反射戻り光で、上記被検レンズの角度を調整することを特徴とする非球面ヌルミラー干渉計。
　請求項４において、
　干渉計でコマ収差をモニターしながら、上記被検レンズまたは上記非球面ヌルミラーを平行移動し、コマ収差が小さくなるように、上記非球面ヌルミラー干渉計の光線方向と、上記非球面ヌルミラーの非球面軸とを合わせることを特徴とする非球面ヌルミラー干渉計。