光ビーム測定装置
【課題】低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応でき、かつ光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能な光ビーム測定装置を得る。
【解決手段】光ビーム測定装置１Ａは、波面測定部１０Ａとスポット特性測定部１０Ｂとを備えており、波面測定部１０Ａは、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７と、光路長調整手段とを有するマイケルソンタイプの光学系配置となっている。光束分離／合波面１５から反射面１７ａを経て光束分離／合波面１５に戻る第１の光路長と、光束分離／合波面１５から反射型波面整形ユニットを２０経て光束分離／合波面１５に戻る第２の光路長とを互いに略一致させることにより、低可干渉性の光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことができる。
【解決手段】光ビーム測定装置１Ａは、波面測定部１０Ａとスポット特性測定部１０Ｂとを備えており、波面測定部１０Ａは、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７と、光路長調整手段とを有するマイケルソンタイプの光学系配置となっている。光束分離／合波面１５から反射面１７ａを経て光束分離／合波面１５に戻る第１の光路長と、光束分離／合波面１５から反射型波面整形ユニットを２０経て光束分離／合波面１５に戻る第２の光路長とを互いに略一致させることにより、低可干渉性の光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象とされる光ビームの波面測定や該光ビームの集光スポットにおける各種の測定を行なう光ビーム測定装置に関し、特に、低可干渉性の光ビームの測定に適した光ビーム測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定する光ビームをＣＣＤ等の撮像面上に点状に結像させてスポット像を形成し、そのスポット像の形状や大きさ、あるいは強度分布（点像強度分布）や重心座標等の測定（これらを総称して「スポット特性測定」という）を行なう装置（「ビームプロファイラ」とも称される）が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、光ビームの波面測定を行なう装置としては、マッハツェンダ型干渉計の光学系配置を備えたものがこれまで一般的に知られているが、近年、フィゾー型干渉計の光学系配置を備えたものが本願出願人により提案され、特許庁に対し既に開示されている（下記特許文献２参照）。
【０００４】
マッハツェンダタイプの波面測定装置では、被検光束から分離された基準光束作成用光束の一部を、ピンホールを透過させることにより波面整形しているのに対し、フィゾータイプの波面測定装置では、基準光束作成用光束の一部を入射方向と逆向きに反射させて波面整形する光学素子（以下「反射回折部」と称する）が用いられている。このような反射回折部は、反射型ピンホール等とも称され、ガラス基板上に微小な反射領域を形成したものや、針状部材の先端に微小な反射領域を形成したもの（下記特許文献３参照）、あるいは通常のピンホールの裏面側直近に反射面を配置したもの（下記特許文献４参照）などが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４５３２７号公報
【特許文献２】特願２００４−１６８９６５号明細書
【特許文献３】特開２０００−９７６１２号公報
【特許文献４】特開昭５８−６０５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようなビームプロファイラや波面測定装置は、例えば、光ピックアップ装置の出力光の測定に用いられる。この光ピックアップ装置の中には、高調波が重畳された低可干渉性の半導体レーザ光を照射ビームとして用いるものがあり、このような低可干渉性の光ビームの波面測定を行なうためには、被検光束の光路長と基準光束の光路長とを互いに略一致させる必要がある。
【０００７】
前掲の特許文献２に開示されたフィゾータイプの波面測定装置は、被検光束と基準光束の各光路長が互いに異なるように設定されているので、測定する光ビームが低可干渉性の光束である場合には、波面測定を実施し難いという一面がある。
【０００８】
一方、マッハツェンダタイプの波面測定装置は、被検光束と基準光束の各光路長を互いに略一致させることが可能となっているので、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応できるが、光学系の部品点数が多く調整箇所も多岐にわたるため、光学系の調整が非常に難しいという問題がある。また、振動の影響を受けやすいことや、位相シフト機構の設置が難しいなどの問題もある。
【０００９】
また、上記光ピックアップ装置では、その製造段階において、照射レーザ光の波面測定とスポット特性測定との２つの測定が行なわれることがあるが、従来これら２つの測定は、それぞれ別の測定装置を用いて別個に行なわれていた。このため、２つの測定を行なうのに多くの時間を要するという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応でき、かつ光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能な波面測定用の光ビーム測定装置を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応でき、かつ光ビームのスポット特性測定も行なうことが可能な光ビーム測定装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の目的を達成するため本発明の光ビーム測定装置は、以下のように構成されている。すなわち、本発明に係る光ビーム測定装置は、測定対象とされる光ビームを被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段と、前記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段と、前記被検光束と前記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段と、得られた前記干渉光により前記光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段と、を有してなる光ビーム測定装置であって、
前記波面整形手段は、前記基準光束作成用光束を収束させる収束レンズと、該収束レンズの収束点に配置された微小な反射回折部とを有してなり、入射された前記基準光束作成用光束の一部を波面整形して前記基準光束に変換し、該基準光束を前記被検／基準光束分離手段に向けて射出する反射型波面整形ユニットにより構成され、
前記被検／基準光束分離手段および前記合波手段は、前記基準光束作成用光束と分離した前記被検光束を反射面に入射せしめるとともに、該反射面から戻る前記被検光束を前記波面整形手段からの前記基準光束と合波させる光束分離／合波面により構成されており、
少なくとも前記光ビームが低可干渉性の光束である場合に、前記光束分離／合波面から前記反射面を経て前記光束分離／合波面に戻る第１の光路長と、前記光束分離／合波面から前記反射型波面整形ユニットを経て前記光束分離／合波面に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記第２の目的を達成するため本発明の光ビーム測定装置は、光束分離／合波面に入射する前の光ビーム、光束分離／合波面により分離された後の被検光束、または波面整形される前の基準光束作成用光束のいずれかの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段と、スポット作成用光束により光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段と、を備えてなることが好ましい。
【００１４】
本発明において、干渉縞を解析して光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段を備えることができる。また、スポット作成用光束分離手段とスポット像結像／撮像手段とを備えたものにおいては、第１の解析手段に加えて、スポット像を解析して光ビームのスポット特性測定結果を得る第２の解析手段を備えることが好ましい。
【００１５】
上記「微小な反射回折部」とは、該反射回折部に集光（収束）する収束光束の回折限界により大きさが決められ（望ましくは回折限界よりも小さく構成され）、該収束光束の少なくとも一部を波面整形された球面波として反射する機能を有するものをいう。このような反射回折部としては、種々の構成のものを用いることが可能であるが、具体的態様として例えば、基板上に微小な反射領域を形成したもの、針状部材の先端に微小な反射領域を形成したもの、あるいはピンホールの裏面側直近に反射面を配置したものなどを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光ビーム測定装置によれば、反射型波面整形ユニットにより構成される波面整形手段と、光束分離／合波面により構成される被検／基準光束分離手段および合波手段とを備えていることにより、マイケルソンタイプの光学系配置を採ることが可能となるので、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことができる。
【００１７】
また、光路長調整手段を備えていることにより、被検光束と基準光束の各光路長を互いに略一致させることが可能となるので、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応することができる。
【００１８】
また、スポット作成用光束分離手段と、スポット像結像／撮像手段とを備えてなる態様のものによれば、光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〈第１の実施形態〉
以下、本発明に係る光ビーム測定装置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は本発明の第１の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図であり、図２は図１に示す解析装置の概略構成図である。
【００２０】
図１に示す光ビーム測定装置１Ａは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームの波面測定とスポット特性測定との双方の測定を行なうものであり、まず、この光ピックアップモジュール５０について説明する。
【００２１】
図１に示す光ピックアップモジュール５０は、高調波が重畳された低可干渉性の光ビームを出力する半導体レーザ５１と、該半導体レーザ５１より発散光として出力された光ビームをコリメートするコリメータレンズ５２と、該コリメータレンズ５２によりコリメートされた光ビームを集光させる集光レンズ５３とを備えてなり、測定対象とされる低可干渉性の光ビームを図中右方に向けて射出するように構成されている。なお、この光ピックアップモジュール５０は、不図示の光ピックアップ装置に搭載されて使用されるものであり、光ビーム測定装置１Ａの構成要素ではない。
【００２２】
次に、光ビーム測定装置１Ａについて説明する。図１に示す光ビーム測定装置１Ａは、図中１点鎖線で示す光軸上に配置された各種光学部材により構成される光学系の部分と、解析装置３１を中心として構成される測定解析系の部分とに大別され、光学系の部分はさらに、上記光ピックアップモジュール５０からの光ビームを光学系内に導くコリメータレンズ１１と、導かれた光ビームの波面測定を行なうための波面測定部１０Ａと、導かれた光ビームのスポット特性測定を行なうためのスポット特性測定部１０Ｂとに区分される。
【００２３】
まず、上記光学系の部分について説明する。上記波面測定部１０Ａは、導かれた光ビームを波面測定のための被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段（１５）と、上記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段（２０）と、上記被検光束と上記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段（１５）と、得られた前記干渉光により光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段（１８，１９）とを有してなる。
【００２４】
より具体的には、上記波面整形手段は反射型波面整形ユニット２０からなる。この反射型波面整形ユニット２０は、基準光束作成用光束を収束させる収束レンズ２１と、該収束レンズ２１の収束点に配置された微小な反射回折部２２とを有してなり、入射された基準光束作成用光束の一部を波面整形して基準光束に変換し、該基準光束を被検／基準光束分離手段に向けて射出するように構成されている。
【００２５】
上記反射回折部２２は、例えば、基板２３上に蒸着等により形成された、金，アルミニューム，クロム等の金属膜からなり、その大きさは、収束光束として入射する光ビームの回折限界よりも小さく構成されている。そして、収束光束として入射する基準光束作成用光束の一部を波面整形された理想的な球面波として反射するように構成されている。なお、基板２３の収束レンズ２１と対向する面には、光ビームの波長に対応した反射防止コート処理が施されており、波面整形されていない基準光束作成用光束が収束レンズ２１に戻らないようになっている。
【００２６】
また、上記被検／基準光束分離手段および上記合波手段は、光束分離／合波面１５からなる。この光束分離／合波面１５は、キューブプリズム型のビームスプリッタや板状のハーフミラー等により形成され、基準光束作成用光束と分離した被検光束を反射板１７の反射面１７ａ（入射した光束の波面を維持し得るように高精度に平滑化されている）に入射せしめるとともに、該反射面１７ａから戻る被検光束を上記反射型波面整形ユニット２０からの基準光束と合波させるように構成されている。
【００２７】
上記反射板１７には、該反射板１７を光軸方向（図中上下方向）に移動可能に保持する１軸ステージと、圧電素子等を有してなるフリンジスキャンアダプタとが設けられている（いずれも図示略）。これらは、光束分離／合波面１５から反射面１７ａを経て光束分離／合波面１５に戻る第１の光路長と、光束分離／合波面１５から反射型波面整形ユニット２０を経て光束分離／合波面１５に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を構成するものである。また、フリンジスキャンアダプタは、位相シフト機構を構成するものであり、例えば、位相シフト法を用いたサブフリンジ計測等を行なう際に、圧電素子の駆動により反射板１７を光軸方向に微動させるように構成されている。
【００２８】
また、上記干渉縞結像／撮像手段は、結像レンズ１８と第１の撮像カメラ１９とからなる。結像レンズ１８は、光束分離／合波面１５からの干渉光より得られる干渉縞を、第１の撮像カメラ１９の撮像面１９ａ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像面からなる）上に結像させるように構成されており、第１の撮像カメラ１９は、撮像面１９ａ上に結像された干渉縞を撮像し、その画像信号を出力するように構成されている。
【００２９】
また、上記光束分離／合波面１５と上記反射型波面整形ユニット２０との間の光路上には、遮光手段１６が配されている。この遮光手段１６は開閉可能なシャッタ等からなり、後述する、演算により光ビームの点像強度分布を求める際には光束分離／合波面１５と反射型波面整形ユニット２０との間の光路を遮断し、波面測定時には該光路を開放するように構成されている。
【００３０】
一方、上記スポット特性測定部１０Ｂは、上記光束分離／合波面１５に入射する前の光ビームの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段（１２）と、分離されたスポット作成用光束により光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段（１３，１４）とを有してなる。
【００３１】
より具体的には、上記スポット作成用光束分離手段は、キューブプリズム型のビームスプリッタや板状のハーフミラー等により形成された光束分離面１２からなり、上記スポット像結像／撮像手段は、結像レンズ１３と第２の撮像カメラ１４とからなっている。すなわち、光束分離面１２は、コリメータレンズ１１から出射された光ビームの一部をスポット作成用光束として分離し、結像レンズ１３に導くように構成されており、結像レンズ１３は、スポット作成用光束から生成されるスポット像を、第２の撮像カメラ１４の撮像面１４ａ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像面からなる）上に結像させるように構成されている。また、第２の撮像カメラ１４は、撮像面１４ａ上に結像されたスポット像を撮像し、その画像信号を出力するように構成されている。
【００３２】
次に、上記測定解析系の部分について説明する。この測定解析系の部分は、第１および第２の撮像カメラ１９，１４からの画像信号に基づき各種解析を行なう解析装置３１、該解析装置３１による解析結果や画像を表示する表示装置３２，およびキーボードやマウス等からなる入力装置３３を備えている。
【００３３】
上記解析装置３１はコンピュータ等で構成され、図２に示すように、第１および第２の撮像カメラ１９，１４からの画像信号に基づき、干渉縞の画像データおよびスポット像の画像データを生成する画像生成部３４と、干渉縞の画像データを解析して光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段としての縞解析部３５と、スポット像の画像データを解析して光ビームスポットの形状や大きさ、あるいは点像強度分布や重心座標等のスポット特性測定結果を得る第２の解析手段としてのスポット像解析部３６を備えている。
【００３４】
また、この解析装置３１は、演算により光ビームの点像強度分布を求める点像強度分布演算部３７と、該点像強度分布演算部３７および上記スポット像解析部３６によりそれぞれ求められた２つの点像強度分布結果を互いに比較解析する比較解析部３８とを備えている。なお、これら各部３４〜３８は、具体的には、メモリ等に格納された処理プログラムや該処理プログラムを実行する演算回路等により構成される。
【００３５】
上記点像強度分布演算部３７は、図１に示す遮光手段１６が光束分離／合波面１５と反射型波面整形ユニット２０との間の光路を遮断した際に、第１の撮像カメラ１９からの画像信号に基づき上記画像生成部３４において生成された、光ビームの平行波面の強度分布を示す画像データをフーリエ変換演算することにより、光ビームの点像強度分布を求めるように構成されている。このように、光ビームの平行波面の強度分布からその点像強度分布を求める手法としては、例えば、下記文献（１）、（２）に記載されているものが知られている。
【００３６】
（１）Warren J. Smith: Optical Engineering, SPIE Press, McGraw-Hill 3rd Edition
（２）Max Born & Emil Wolf: Principle of Optics, Pergamon Press 6th Edition
このように光ビーム測定装置１Ａにおいては、光ビームの点像強度分布を２つの方法、すなわち、スポット特性測定部１０Ｂおよび画像生成部３４により得られた光ビームのスポット像に基づき、スポット像解析部３６において点像強度分布を求める方法と、波面測定部１０Ａおよび画像生成部３４により得られた光ビームの平行波面の強度分布に基づき、点像強度分布演算部３７において点像強度分布を求める方法とにより、それぞれ求めることができる。この２種類の点像強度分布は、１台の光ビーム測定装置１Ａにより得られたものであるので、互いに相関を取ることも容易に可能である（別々の測定装置を用いて２種類の点像強度分布を得たとしても、それらの相関を取ることは極めて難しい）。したがって、上記比較解析部３８により得られた比較解析結果を、光ビーム測定装置１Ａにより得られた波面測定結果やスポット特性測定結果の精度判定に利用することや、光ビーム測定装置１Ａが有する収差等のシステム誤差を求めることに利用することが可能である。
【００３７】
以下、上述した光ビーム測定装置１Ａの測定時における作用を説明する。
図１に示すように、上記光ピックアップモジュール５０から図中右方に射出された低可干渉性の光ビームは、コリメータレンズ１１により平行光束に変換された後、光束分離面１２において図中右方に向かう波面測定用の光束と、図中下方に向かうビームスポット作成用光束とに分離される。
【００３８】
分離されたビームスポット作成用光束は、結像レンズ１３を介して第２の撮像カメラ１４内の撮像面１４ａに集光せしめられ、該撮像面１４ａ上に光ビームのスポット像を形成する。形成されたスポット像は第２の撮像カメラ１４により撮像され、その画像信号が解析装置３１に出力される。出力された画像信号に基づき、解析装置３１の画像生成部３４においてスポット像の画像データが生成され、このスポット像の画像データがスポット像解析部３６において解析されて、光ビームスポットの点像強度分布や半値幅、断面形状や輝度分散等の各種のスポット特性測定結果が得られる。
【００３９】
一方、光束分離面１２から図中右方に向かう波面測定用の光束は、光束分離／合波面１５に入射し、該光束分離／合波面１５において、図中上方に反射される被検光束と、該光束分離／合波面１５を透過して反射型波面整形ユニット２０に向かう基準光束作成用光束とに分離され、基準光束作成用光束は開放状態の遮光手段１６を通過して収束レンズ２１に入射する。
【００４０】
この収束レンズ２１に入射した基準光束作成用光束は、該収束レンズ２１により収束せしめられ、その収束点に配置された反射回折部２２に入射する。この反射回折部２２に入射した基準光束作成用光束の一部は、該反射回折部２２において波面整形された球面波に変換され、収束レンズ２１に向けて反射される。この球面波は、収束レンズ２１において平面波に変換され、基準光束として光束分離／合波面１５に向けて射出される。さらに、この基準光束の一部が光束分離／合波面１５において、図中下方に反射される。
【００４１】
一方、光束分離／合波面１５から図中上方に反射された被検光束は、反射板１７の反射面１７ａにおいて逆向きに反射されて光束分離／合波面１５に戻り、その一部が光束分離／合波面１５を透過して図中下方に出射される。
【００４２】
この被検光束が光束分離／合波面１５で反射された基準光束と合波されることにより干渉光が得られる。この干渉光は、結像レンズ１８を介して第１の撮像カメラ１９内の撮像面１９ａに入射し、該撮像面１９ａ上に光ビームの波面情報を担持した干渉縞像を形成する。形成された干渉縞像は第１の撮像カメラ１９により撮像され、その画像信号が解析装置３１に出力される。出力された画像信号に基づき、解析装置３１の画像生成部３４において干渉縞像の画像データが生成され、この干渉縞像の画像データが縞解析部３５において解析されて、光ビームの波面測定結果が得られる。
【００４３】
上述したように光ビーム測定装置１Ａによれば、波面測定部１０Ａとスポット特性測定部１０Ｂとを備えるとともに、波面測定部１０Ａが、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７と、光路長調整手段とを有するマイケルソンタイプの光学系配置を採っているので、低可干渉性の光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことができるとともに、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能である。
【００４４】
〈第２の実施形態〉
次に、本発明に係る光ビーム測定装置の第２の実施形態について説明する。図３は本発明の第２の実施形態に係る光ビーム測定装置１Ｂの概略構成図である。なお、図３に示す光ビーム測定装置１Ｂにおいて、図１に示す光ビーム測定装置１Ａと共通の構成要素については共通の番号を用いており、これらについては重複を避けるため詳細な説明は省略し、以下では異なる点についてのみ詳細に説明する。
【００４５】
図３に示す光ビーム測定装置１Ｂは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームの波面測定を行なうものであり、スポット特性測定部を備えていない点が、図１に示す光ビーム測定装置１Ａと異なっている。また、スポット特性測定部を備えていないことにより、図１に示す遮光手段１６や、図２に示すスポット像解析部３６、点像強度分布演算部３７および比較解析部３８等も省かれている。
【００４６】
なお、図３に示す波面測定部１０Ａ´が、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７とを有するマイケルソンタイプの光学系配置となっており、また、反射板１７が、１軸ステージおよびフリンジスキャンアダプタからなる光路長調整手段を有している点は、先の第１の実施形態と同様である。
したがって、この光ビーム測定装置１Ｂによれば、低可干渉性の光ビームの波面測定を行なうことができるとともに、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能となっている。
【００４７】
〈態様の変更〉
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。
【００４８】
例えば、上述した実施形態のものでは、測定する光ビームの波長が変化しないことを前提としているため、反射型波面整形ユニット２０が１種類のみであったが、測定する光ビームが複数あって、それらの波長が互いに異なるような場合に対応し得るように、各波長にそれぞれ対応した複数種類の反射型波面整形ユニットを具備し、測定する光ビームの波長が変化した際に、それらを互いに切り替えて使用するようにしてもよい。
【００４９】
また、図１に示す態様では、光束分離／合波面１５（被検／基準光束分離手段）に入射する前の光ビームの一部を、光束分離面１２（スポット作成用光束分離手段）によりスポット作成用光束として分離するようにしているが、光束分離／合波面１５と反射板１７との間に他の光束分離面を設置し、光束分離／合波面１５により分離された後の被検光束の一部を、スポット作成用光束として分離するようにすることや、光束分離／合波面１５と波面整形ユニット２０との間に他の光束分離面を設置し、波面整形される前の基準光束作成用光束の一部を、スポット作成用光束として分離するようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した態様のものでは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームを測定対象としているため、通常の干渉計装置とは異なり、光源装置を構成要素として備えていないが、高精度な波面を持つ基準ビームを出力可能な基準光源装置を備えるようにしてもよい。このような基準光源装置を備えた場合には、基準光源装置からの基準ビームを、測定対象とされる被検レンズを介して出力させ、その波面測定を行なうことにより、被検レンズの屈折率分布等を計測することも可能となる。
【００５１】
また、波面整形ユニット２０に用いられている反射回折部２２についても、前掲の特許文献２に開示された種々の態様のものを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図
【図２】図１に示す解析装置の概略構成図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ 光ビーム測定装置（第１の実施形態）
１Ｂ 光ビーム測定装置（第２の実施形態）
１０Ａ，１０Ａ´ 波面測定部
１０Ｂ スポット特性測定部
１１，５２ コリメータレンズ
１２ 光束分離面（スポット作成用光束分離手段）
１３，１８ 結像レンズ
１４ 第２の撮像カメラ
１４ａ，１９ａ 撮像面
１５ 光束分離／合波面（被検／基準光束分離手段）
１６ 遮光手段
１７ 反射板
１７ａ 反射面
２０ 反射型波面整形ユニット
２１ 収束レンズ
２２ 反射回折部
２３ 基板
３１ 解析装置
３２ 表示装置
３３ 入力装置
３４ 画像生成部
３５ 縞解析部（第１の解析手段）
３６ スポット像解析部（第２の解析手段）
３７ 点像強度分布演算部
３８ 比較解析部
５０ 光ピックアップモジュール
５１ 半導体レーザ
５３ 集光レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象とされる光ビームの波面測定や該光ビームの集光スポットにおける各種の測定を行なう光ビーム測定装置に関し、特に、低可干渉性の光ビームの測定に適した光ビーム測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定する光ビームをＣＣＤ等の撮像面上に点状に結像させてスポット像を形成し、そのスポット像の形状や大きさ、あるいは強度分布（点像強度分布）や重心座標等の測定（これらを総称して「スポット特性測定」という）を行なう装置（「ビームプロファイラ」とも称される）が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、光ビームの波面測定を行なう装置としては、マッハツェンダ型干渉計の光学系配置を備えたものがこれまで一般的に知られているが、近年、フィゾー型干渉計の光学系配置を備えたものが本願出願人により提案され、特許庁に対し既に開示されている（下記特許文献２参照）。
【０００４】
マッハツェンダタイプの波面測定装置では、被検光束から分離された基準光束作成用光束の一部を、ピンホールを透過させることにより波面整形しているのに対し、フィゾータイプの波面測定装置では、基準光束作成用光束の一部を入射方向と逆向きに反射させて波面整形する光学素子（以下「反射回折部」と称する）が用いられている。このような反射回折部は、反射型ピンホール等とも称され、ガラス基板上に微小な反射領域を形成したものや、針状部材の先端に微小な反射領域を形成したもの（下記特許文献３参照）、あるいは通常のピンホールの裏面側直近に反射面を配置したもの（下記特許文献４参照）などが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４５３２７号公報
【特許文献２】特願２００４−１６８９６５号明細書
【特許文献３】特開２０００−９７６１２号公報
【特許文献４】特開昭５８−６０５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようなビームプロファイラや波面測定装置は、例えば、光ピックアップ装置の出力光の測定に用いられる。この光ピックアップ装置の中には、高調波が重畳された低可干渉性の半導体レーザ光を照射ビームとして用いるものがあり、このような低可干渉性の光ビームの波面測定を行なうためには、被検光束の光路長と基準光束の光路長とを互いに略一致させる必要がある。
【０００７】
前掲の特許文献２に開示されたフィゾータイプの波面測定装置は、被検光束と基準光束の各光路長が互いに異なるように設定されているので、測定する光ビームが低可干渉性の光束である場合には、波面測定を実施し難いという一面がある。
【０００８】
一方、マッハツェンダタイプの波面測定装置は、被検光束と基準光束の各光路長を互いに略一致させることが可能となっているので、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応できるが、光学系の部品点数が多く調整箇所も多岐にわたるため、光学系の調整が非常に難しいという問題がある。また、振動の影響を受けやすいことや、位相シフト機構の設置が難しいなどの問題もある。
【０００９】
また、上記光ピックアップ装置では、その製造段階において、照射レーザ光の波面測定とスポット特性測定との２つの測定が行なわれることがあるが、従来これら２つの測定は、それぞれ別の測定装置を用いて別個に行なわれていた。このため、２つの測定を行なうのに多くの時間を要するという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応でき、かつ光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能な波面測定用の光ビーム測定装置を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応でき、かつ光ビームのスポット特性測定も行なうことが可能な光ビーム測定装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の目的を達成するため本発明の光ビーム測定装置は、以下のように構成されている。すなわち、本発明に係る光ビーム測定装置は、測定対象とされる光ビームを被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段と、前記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段と、前記被検光束と前記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段と、得られた前記干渉光により前記光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段と、を有してなる光ビーム測定装置であって、
前記波面整形手段は、前記基準光束作成用光束を収束させる収束レンズと、該収束レンズの収束点に配置された微小な反射回折部とを有してなり、入射された前記基準光束作成用光束の一部を波面整形して前記基準光束に変換し、該基準光束を前記被検／基準光束分離手段に向けて射出する反射型波面整形ユニットにより構成され、
前記被検／基準光束分離手段および前記合波手段は、前記基準光束作成用光束と分離した前記被検光束を反射面に入射せしめるとともに、該反射面から戻る前記被検光束を前記波面整形手段からの前記基準光束と合波させる光束分離／合波面により構成されており、
少なくとも前記光ビームが低可干渉性の光束である場合に、前記光束分離／合波面から前記反射面を経て前記光束分離／合波面に戻る第１の光路長と、前記光束分離／合波面から前記反射型波面整形ユニットを経て前記光束分離／合波面に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【００１３】
また、上記第２の目的を達成するため本発明の光ビーム測定装置は、光束分離／合波面に入射する前の光ビーム、光束分離／合波面により分離された後の被検光束、または波面整形される前の基準光束作成用光束のいずれかの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段と、スポット作成用光束により光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段と、を備えてなることが好ましい。
【００１４】
本発明において、干渉縞を解析して光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段を備えることができる。また、スポット作成用光束分離手段とスポット像結像／撮像手段とを備えたものにおいては、第１の解析手段に加えて、スポット像を解析して光ビームのスポット特性測定結果を得る第２の解析手段を備えることが好ましい。
【００１５】
上記「微小な反射回折部」とは、該反射回折部に集光（収束）する収束光束の回折限界により大きさが決められ（望ましくは回折限界よりも小さく構成され）、該収束光束の少なくとも一部を波面整形された球面波として反射する機能を有するものをいう。このような反射回折部としては、種々の構成のものを用いることが可能であるが、具体的態様として例えば、基板上に微小な反射領域を形成したもの、針状部材の先端に微小な反射領域を形成したもの、あるいはピンホールの裏面側直近に反射面を配置したものなどを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光ビーム測定装置によれば、反射型波面整形ユニットにより構成される波面整形手段と、光束分離／合波面により構成される被検／基準光束分離手段および合波手段とを備えていることにより、マイケルソンタイプの光学系配置を採ることが可能となるので、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことができる。
【００１７】
また、光路長調整手段を備えていることにより、被検光束と基準光束の各光路長を互いに略一致させることが可能となるので、低可干渉性の光ビームの波面測定にも対応することができる。
【００１８】
また、スポット作成用光束分離手段と、スポット像結像／撮像手段とを備えてなる態様のものによれば、光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〈第１の実施形態〉
以下、本発明に係る光ビーム測定装置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は本発明の第１の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図であり、図２は図１に示す解析装置の概略構成図である。
【００２０】
図１に示す光ビーム測定装置１Ａは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームの波面測定とスポット特性測定との双方の測定を行なうものであり、まず、この光ピックアップモジュール５０について説明する。
【００２１】
図１に示す光ピックアップモジュール５０は、高調波が重畳された低可干渉性の光ビームを出力する半導体レーザ５１と、該半導体レーザ５１より発散光として出力された光ビームをコリメートするコリメータレンズ５２と、該コリメータレンズ５２によりコリメートされた光ビームを集光させる集光レンズ５３とを備えてなり、測定対象とされる低可干渉性の光ビームを図中右方に向けて射出するように構成されている。なお、この光ピックアップモジュール５０は、不図示の光ピックアップ装置に搭載されて使用されるものであり、光ビーム測定装置１Ａの構成要素ではない。
【００２２】
次に、光ビーム測定装置１Ａについて説明する。図１に示す光ビーム測定装置１Ａは、図中１点鎖線で示す光軸上に配置された各種光学部材により構成される光学系の部分と、解析装置３１を中心として構成される測定解析系の部分とに大別され、光学系の部分はさらに、上記光ピックアップモジュール５０からの光ビームを光学系内に導くコリメータレンズ１１と、導かれた光ビームの波面測定を行なうための波面測定部１０Ａと、導かれた光ビームのスポット特性測定を行なうためのスポット特性測定部１０Ｂとに区分される。
【００２３】
まず、上記光学系の部分について説明する。上記波面測定部１０Ａは、導かれた光ビームを波面測定のための被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段（１５）と、上記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段（２０）と、上記被検光束と上記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段（１５）と、得られた前記干渉光により光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段（１８，１９）とを有してなる。
【００２４】
より具体的には、上記波面整形手段は反射型波面整形ユニット２０からなる。この反射型波面整形ユニット２０は、基準光束作成用光束を収束させる収束レンズ２１と、該収束レンズ２１の収束点に配置された微小な反射回折部２２とを有してなり、入射された基準光束作成用光束の一部を波面整形して基準光束に変換し、該基準光束を被検／基準光束分離手段に向けて射出するように構成されている。
【００２５】
上記反射回折部２２は、例えば、基板２３上に蒸着等により形成された、金，アルミニューム，クロム等の金属膜からなり、その大きさは、収束光束として入射する光ビームの回折限界よりも小さく構成されている。そして、収束光束として入射する基準光束作成用光束の一部を波面整形された理想的な球面波として反射するように構成されている。なお、基板２３の収束レンズ２１と対向する面には、光ビームの波長に対応した反射防止コート処理が施されており、波面整形されていない基準光束作成用光束が収束レンズ２１に戻らないようになっている。
【００２６】
また、上記被検／基準光束分離手段および上記合波手段は、光束分離／合波面１５からなる。この光束分離／合波面１５は、キューブプリズム型のビームスプリッタや板状のハーフミラー等により形成され、基準光束作成用光束と分離した被検光束を反射板１７の反射面１７ａ（入射した光束の波面を維持し得るように高精度に平滑化されている）に入射せしめるとともに、該反射面１７ａから戻る被検光束を上記反射型波面整形ユニット２０からの基準光束と合波させるように構成されている。
【００２７】
上記反射板１７には、該反射板１７を光軸方向（図中上下方向）に移動可能に保持する１軸ステージと、圧電素子等を有してなるフリンジスキャンアダプタとが設けられている（いずれも図示略）。これらは、光束分離／合波面１５から反射面１７ａを経て光束分離／合波面１５に戻る第１の光路長と、光束分離／合波面１５から反射型波面整形ユニット２０を経て光束分離／合波面１５に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を構成するものである。また、フリンジスキャンアダプタは、位相シフト機構を構成するものであり、例えば、位相シフト法を用いたサブフリンジ計測等を行なう際に、圧電素子の駆動により反射板１７を光軸方向に微動させるように構成されている。
【００２８】
また、上記干渉縞結像／撮像手段は、結像レンズ１８と第１の撮像カメラ１９とからなる。結像レンズ１８は、光束分離／合波面１５からの干渉光より得られる干渉縞を、第１の撮像カメラ１９の撮像面１９ａ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像面からなる）上に結像させるように構成されており、第１の撮像カメラ１９は、撮像面１９ａ上に結像された干渉縞を撮像し、その画像信号を出力するように構成されている。
【００２９】
また、上記光束分離／合波面１５と上記反射型波面整形ユニット２０との間の光路上には、遮光手段１６が配されている。この遮光手段１６は開閉可能なシャッタ等からなり、後述する、演算により光ビームの点像強度分布を求める際には光束分離／合波面１５と反射型波面整形ユニット２０との間の光路を遮断し、波面測定時には該光路を開放するように構成されている。
【００３０】
一方、上記スポット特性測定部１０Ｂは、上記光束分離／合波面１５に入射する前の光ビームの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段（１２）と、分離されたスポット作成用光束により光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段（１３，１４）とを有してなる。
【００３１】
より具体的には、上記スポット作成用光束分離手段は、キューブプリズム型のビームスプリッタや板状のハーフミラー等により形成された光束分離面１２からなり、上記スポット像結像／撮像手段は、結像レンズ１３と第２の撮像カメラ１４とからなっている。すなわち、光束分離面１２は、コリメータレンズ１１から出射された光ビームの一部をスポット作成用光束として分離し、結像レンズ１３に導くように構成されており、結像レンズ１３は、スポット作成用光束から生成されるスポット像を、第２の撮像カメラ１４の撮像面１４ａ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像面からなる）上に結像させるように構成されている。また、第２の撮像カメラ１４は、撮像面１４ａ上に結像されたスポット像を撮像し、その画像信号を出力するように構成されている。
【００３２】
次に、上記測定解析系の部分について説明する。この測定解析系の部分は、第１および第２の撮像カメラ１９，１４からの画像信号に基づき各種解析を行なう解析装置３１、該解析装置３１による解析結果や画像を表示する表示装置３２，およびキーボードやマウス等からなる入力装置３３を備えている。
【００３３】
上記解析装置３１はコンピュータ等で構成され、図２に示すように、第１および第２の撮像カメラ１９，１４からの画像信号に基づき、干渉縞の画像データおよびスポット像の画像データを生成する画像生成部３４と、干渉縞の画像データを解析して光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段としての縞解析部３５と、スポット像の画像データを解析して光ビームスポットの形状や大きさ、あるいは点像強度分布や重心座標等のスポット特性測定結果を得る第２の解析手段としてのスポット像解析部３６を備えている。
【００３４】
また、この解析装置３１は、演算により光ビームの点像強度分布を求める点像強度分布演算部３７と、該点像強度分布演算部３７および上記スポット像解析部３６によりそれぞれ求められた２つの点像強度分布結果を互いに比較解析する比較解析部３８とを備えている。なお、これら各部３４〜３８は、具体的には、メモリ等に格納された処理プログラムや該処理プログラムを実行する演算回路等により構成される。
【００３５】
上記点像強度分布演算部３７は、図１に示す遮光手段１６が光束分離／合波面１５と反射型波面整形ユニット２０との間の光路を遮断した際に、第１の撮像カメラ１９からの画像信号に基づき上記画像生成部３４において生成された、光ビームの平行波面の強度分布を示す画像データをフーリエ変換演算することにより、光ビームの点像強度分布を求めるように構成されている。このように、光ビームの平行波面の強度分布からその点像強度分布を求める手法としては、例えば、下記文献（１）、（２）に記載されているものが知られている。
【００３６】
（１）Warren J. Smith: Optical Engineering, SPIE Press, McGraw-Hill 3rd Edition
（２）Max Born & Emil Wolf: Principle of Optics, Pergamon Press 6th Edition
このように光ビーム測定装置１Ａにおいては、光ビームの点像強度分布を２つの方法、すなわち、スポット特性測定部１０Ｂおよび画像生成部３４により得られた光ビームのスポット像に基づき、スポット像解析部３６において点像強度分布を求める方法と、波面測定部１０Ａおよび画像生成部３４により得られた光ビームの平行波面の強度分布に基づき、点像強度分布演算部３７において点像強度分布を求める方法とにより、それぞれ求めることができる。この２種類の点像強度分布は、１台の光ビーム測定装置１Ａにより得られたものであるので、互いに相関を取ることも容易に可能である（別々の測定装置を用いて２種類の点像強度分布を得たとしても、それらの相関を取ることは極めて難しい）。したがって、上記比較解析部３８により得られた比較解析結果を、光ビーム測定装置１Ａにより得られた波面測定結果やスポット特性測定結果の精度判定に利用することや、光ビーム測定装置１Ａが有する収差等のシステム誤差を求めることに利用することが可能である。
【００３７】
以下、上述した光ビーム測定装置１Ａの測定時における作用を説明する。
図１に示すように、上記光ピックアップモジュール５０から図中右方に射出された低可干渉性の光ビームは、コリメータレンズ１１により平行光束に変換された後、光束分離面１２において図中右方に向かう波面測定用の光束と、図中下方に向かうビームスポット作成用光束とに分離される。
【００３８】
分離されたビームスポット作成用光束は、結像レンズ１３を介して第２の撮像カメラ１４内の撮像面１４ａに集光せしめられ、該撮像面１４ａ上に光ビームのスポット像を形成する。形成されたスポット像は第２の撮像カメラ１４により撮像され、その画像信号が解析装置３１に出力される。出力された画像信号に基づき、解析装置３１の画像生成部３４においてスポット像の画像データが生成され、このスポット像の画像データがスポット像解析部３６において解析されて、光ビームスポットの点像強度分布や半値幅、断面形状や輝度分散等の各種のスポット特性測定結果が得られる。
【００３９】
一方、光束分離面１２から図中右方に向かう波面測定用の光束は、光束分離／合波面１５に入射し、該光束分離／合波面１５において、図中上方に反射される被検光束と、該光束分離／合波面１５を透過して反射型波面整形ユニット２０に向かう基準光束作成用光束とに分離され、基準光束作成用光束は開放状態の遮光手段１６を通過して収束レンズ２１に入射する。
【００４０】
この収束レンズ２１に入射した基準光束作成用光束は、該収束レンズ２１により収束せしめられ、その収束点に配置された反射回折部２２に入射する。この反射回折部２２に入射した基準光束作成用光束の一部は、該反射回折部２２において波面整形された球面波に変換され、収束レンズ２１に向けて反射される。この球面波は、収束レンズ２１において平面波に変換され、基準光束として光束分離／合波面１５に向けて射出される。さらに、この基準光束の一部が光束分離／合波面１５において、図中下方に反射される。
【００４１】
一方、光束分離／合波面１５から図中上方に反射された被検光束は、反射板１７の反射面１７ａにおいて逆向きに反射されて光束分離／合波面１５に戻り、その一部が光束分離／合波面１５を透過して図中下方に出射される。
【００４２】
この被検光束が光束分離／合波面１５で反射された基準光束と合波されることにより干渉光が得られる。この干渉光は、結像レンズ１８を介して第１の撮像カメラ１９内の撮像面１９ａに入射し、該撮像面１９ａ上に光ビームの波面情報を担持した干渉縞像を形成する。形成された干渉縞像は第１の撮像カメラ１９により撮像され、その画像信号が解析装置３１に出力される。出力された画像信号に基づき、解析装置３１の画像生成部３４において干渉縞像の画像データが生成され、この干渉縞像の画像データが縞解析部３５において解析されて、光ビームの波面測定結果が得られる。
【００４３】
上述したように光ビーム測定装置１Ａによれば、波面測定部１０Ａとスポット特性測定部１０Ｂとを備えるとともに、波面測定部１０Ａが、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７と、光路長調整手段とを有するマイケルソンタイプの光学系配置を採っているので、低可干渉性の光ビームの波面測定と光ビームのスポット特性測定との２つの測定を行なうことができるとともに、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能である。
【００４４】
〈第２の実施形態〉
次に、本発明に係る光ビーム測定装置の第２の実施形態について説明する。図３は本発明の第２の実施形態に係る光ビーム測定装置１Ｂの概略構成図である。なお、図３に示す光ビーム測定装置１Ｂにおいて、図１に示す光ビーム測定装置１Ａと共通の構成要素については共通の番号を用いており、これらについては重複を避けるため詳細な説明は省略し、以下では異なる点についてのみ詳細に説明する。
【００４５】
図３に示す光ビーム測定装置１Ｂは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームの波面測定を行なうものであり、スポット特性測定部を備えていない点が、図１に示す光ビーム測定装置１Ａと異なっている。また、スポット特性測定部を備えていないことにより、図１に示す遮光手段１６や、図２に示すスポット像解析部３６、点像強度分布演算部３７および比較解析部３８等も省かれている。
【００４６】
なお、図３に示す波面測定部１０Ａ´が、反射型波面整形ユニット２０と、光束分離／合波面１５と、反射板１７とを有するマイケルソンタイプの光学系配置となっており、また、反射板１７が、１軸ステージおよびフリンジスキャンアダプタからなる光路長調整手段を有している点は、先の第１の実施形態と同様である。
したがって、この光ビーム測定装置１Ｂによれば、低可干渉性の光ビームの波面測定を行なうことができるとともに、従来のマッハツェンダタイプのものに比べ、光学系の調整や位相シフト機構の設置を容易に行なうことが可能となっている。
【００４７】
〈態様の変更〉
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。
【００４８】
例えば、上述した実施形態のものでは、測定する光ビームの波長が変化しないことを前提としているため、反射型波面整形ユニット２０が１種類のみであったが、測定する光ビームが複数あって、それらの波長が互いに異なるような場合に対応し得るように、各波長にそれぞれ対応した複数種類の反射型波面整形ユニットを具備し、測定する光ビームの波長が変化した際に、それらを互いに切り替えて使用するようにしてもよい。
【００４９】
また、図１に示す態様では、光束分離／合波面１５（被検／基準光束分離手段）に入射する前の光ビームの一部を、光束分離面１２（スポット作成用光束分離手段）によりスポット作成用光束として分離するようにしているが、光束分離／合波面１５と反射板１７との間に他の光束分離面を設置し、光束分離／合波面１５により分離された後の被検光束の一部を、スポット作成用光束として分離するようにすることや、光束分離／合波面１５と波面整形ユニット２０との間に他の光束分離面を設置し、波面整形される前の基準光束作成用光束の一部を、スポット作成用光束として分離するようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した態様のものでは、光ピックアップモジュール５０から出力される光ビームを測定対象としているため、通常の干渉計装置とは異なり、光源装置を構成要素として備えていないが、高精度な波面を持つ基準ビームを出力可能な基準光源装置を備えるようにしてもよい。このような基準光源装置を備えた場合には、基準光源装置からの基準ビームを、測定対象とされる被検レンズを介して出力させ、その波面測定を行なうことにより、被検レンズの屈折率分布等を計測することも可能となる。
【００５１】
また、波面整形ユニット２０に用いられている反射回折部２２についても、前掲の特許文献２に開示された種々の態様のものを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図
【図２】図１に示す解析装置の概略構成図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光ビーム測定装置の概略構成図
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ 光ビーム測定装置（第１の実施形態）
１Ｂ 光ビーム測定装置（第２の実施形態）
１０Ａ，１０Ａ´ 波面測定部
１０Ｂ スポット特性測定部
１１，５２ コリメータレンズ
１２ 光束分離面（スポット作成用光束分離手段）
１３，１８ 結像レンズ
１４ 第２の撮像カメラ
１４ａ，１９ａ 撮像面
１５ 光束分離／合波面（被検／基準光束分離手段）
１６ 遮光手段
１７ 反射板
１７ａ 反射面
２０ 反射型波面整形ユニット
２１ 収束レンズ
２２ 反射回折部
２３ 基板
３１ 解析装置
３２ 表示装置
３３ 入力装置
３４ 画像生成部
３５ 縞解析部（第１の解析手段）
３６ スポット像解析部（第２の解析手段）
３７ 点像強度分布演算部
３８ 比較解析部
５０ 光ピックアップモジュール
５１ 半導体レーザ
５３ 集光レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象とされる光ビームを被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段と、前記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段と、前記被検光束と前記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段と、得られた前記干渉光により前記光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段と、を有してなる光ビーム測定装置であって、
前記波面整形手段は、前記基準光束作成用光束を収束させる収束レンズと、該収束レンズの収束点に配置された微小な反射回折部とを有してなり、入射された前記基準光束作成用光束の一部を波面整形して前記基準光束に変換し、該基準光束を前記被検／基準光束分離手段に向けて射出する反射型波面整形ユニットにより構成され、
前記被検／基準光束分離手段および前記合波手段は、前記基準光束作成用光束と分離した前記被検光束を反射面に入射せしめるとともに、該反射面から戻る前記被検光束を前記波面整形手段からの前記基準光束と合波させる光束分離／合波面により構成されており、
少なくとも前記光ビームが低可干渉性の光束である場合に、前記光束分離／合波面から前記反射面を経て前記光束分離／合波面に戻る第１の光路長と、前記光束分離／合波面から前記反射型波面整形ユニットを経て前記光束分離／合波面に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を備えている、
ことを特徴とする光ビーム測定装置。
【請求項２】
前記光束分離／合波面に入射する前の前記光ビーム、前記光束分離／合波面により分離された後の前記被検光束、または波面整形される前の前記基準光束作成用光束のいずれかの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段と、前記スポット作成用光束により前記光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段と、を備えてなることを特徴とする請求項１記載の光ビーム測定装置。
【請求項３】
前記干渉縞を解析して前記光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の光ビーム測定装置。
【請求項４】
前記干渉縞を解析して前記光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段と、前記スポット像を解析して前記光ビームのスポット特性測定結果を得る第２の解析手段と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の光ビーム測定装置。
【請求項１】
測定対象とされる光ビームを被検光束と基準光束作成用光束とに分離する被検／基準光束分離手段と、前記基準光束作成用光束を波面整形して基準光束に変換する波面整形手段と、前記被検光束と前記基準光束とを互いに合波して干渉光を得る合波手段と、得られた前記干渉光により前記光ビームの波面情報を担持した干渉縞を結像させて撮像する干渉縞結像／撮像手段と、を有してなる光ビーム測定装置であって、
前記波面整形手段は、前記基準光束作成用光束を収束させる収束レンズと、該収束レンズの収束点に配置された微小な反射回折部とを有してなり、入射された前記基準光束作成用光束の一部を波面整形して前記基準光束に変換し、該基準光束を前記被検／基準光束分離手段に向けて射出する反射型波面整形ユニットにより構成され、
前記被検／基準光束分離手段および前記合波手段は、前記基準光束作成用光束と分離した前記被検光束を反射面に入射せしめるとともに、該反射面から戻る前記被検光束を前記波面整形手段からの前記基準光束と合波させる光束分離／合波面により構成されており、
少なくとも前記光ビームが低可干渉性の光束である場合に、前記光束分離／合波面から前記反射面を経て前記光束分離／合波面に戻る第１の光路長と、前記光束分離／合波面から前記反射型波面整形ユニットを経て前記光束分離／合波面に戻る第２の光路長とを互いに略一致させる光路長調整手段を備えている、
ことを特徴とする光ビーム測定装置。
【請求項２】
前記光束分離／合波面に入射する前の前記光ビーム、前記光束分離／合波面により分離された後の前記被検光束、または波面整形される前の前記基準光束作成用光束のいずれかの一部をスポット作成用光束として分離するスポット作成用光束分離手段と、前記スポット作成用光束により前記光ビームのスポット像を結像させて撮像するスポット像結像／撮像手段と、を備えてなることを特徴とする請求項１記載の光ビーム測定装置。
【請求項３】
前記干渉縞を解析して前記光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の光ビーム測定装置。
【請求項４】
前記干渉縞を解析して前記光ビームの波面測定結果を得る第１の解析手段と、前記スポット像を解析して前記光ビームのスポット特性測定結果を得る第２の解析手段と、を備えていることを特徴とする請求項２記載の光ビーム測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３４３１２１（Ｐ２００６−３４３１２１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６６６２４（Ｐ２００５−１６６６２４）
【出願日】平成１７年６月７日（２００５．６．７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月７日（２００５．６．７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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