JP3053133B2 - Optical member evaluation device - Google Patents
Optical member evaluation deviceInfo
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- JP3053133B2 JP3053133B2 JP3286226A JP28622691A JP3053133B2 JP 3053133 B2 JP3053133 B2 JP 3053133B2 JP 3286226 A JP3286226 A JP 3286226A JP 28622691 A JP28622691 A JP 28622691A JP 3053133 B2 JP3053133 B2 JP 3053133B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、結晶やガラス等の光学
部材に内在する不純物、成長縞もしくは脈理等の欠陥を
検出して該光学部材を評価する光学部材評価装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical member evaluation apparatus for detecting defects such as impurities, growth stripes or striae present in an optical member such as a crystal or glass and evaluating the optical member.
【0002】[0002]
【従来の技術】光エレクトロニクス分野等で使用される
各種の光学部材に、不純物、成長縞もしくは脈理等の欠
陥が内在すると、所定の性能を発揮することができない
ので、これら光学部材の製造の際にはこれらの欠陥の有
無を検出して光学部材の評価を行う必要がある。2. Description of the Related Art When various optical members used in the field of optoelectronics or the like contain defects such as impurities, growth stripes or striae, predetermined performance cannot be exerted. In this case, it is necessary to detect the presence or absence of these defects and evaluate the optical member.
【0003】これら光学部材の評価を行う光学部材評価
方法としては、従来から、シャドウ・グラフ(shad
ow graph)法や、シュリーレン(shlier
en)等が知られている。[0003] As an optical member evaluation method for evaluating these optical members, a shadow graph (shad) has conventionally been used.
ow graph method, schlieren (shlier)
en) etc. are known.
【0004】図5はシャドウ・グラフ法による従来の光
学部材評価装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a conventional optical member evaluation apparatus based on the shadow graph method.
【0005】図5に示されるように、レーザ装置11か
ら射出されたレーザ光をビームエクスパンダー12によ
ってビーム径が拡大された平行光Rにし、光学部材10
を通過させた後、スクリーン13に投影する。このスク
リーン13に形成された像をCCDカメラ14等で撮影
して観察することにより、評価するものである。[0005] As shown in FIG. 5, a laser beam emitted from a laser device 11 is converted into a parallel beam R whose beam diameter is expanded by a beam expander 12,
, And is projected on the screen 13. The image formed on the screen 13 is evaluated by photographing with a CCD camera 14 and observing the image.
【0006】すなわち、光学部材10に欠陥がないと、
光学部材10を通過したレーザ光Rは平行光のままスク
リーン13に達するので、該スクリーン13上には何等
の像も形成されないが、光学部材10に不純物、成長縞
もしくは脈理等の欠陥があると、その部分の密度分布が
他の部位と異なるため屈折率の差が生じ、その結果、ス
クリーン13には欠陥に対応した干渉縞の像が形成され
る。したがって、この干渉縞の有無を観察することによ
り、欠陥の有無を検出でき、光学部材の評価を行うこと
ができる。That is, if the optical member 10 has no defect,
Since the laser beam R that has passed through the optical member 10 reaches the screen 13 as parallel light, no image is formed on the screen 13, but the optical member 10 has defects such as impurities, growth stripes, or striae. Then, since the density distribution of the portion is different from that of other portions, a difference in refractive index occurs, and as a result, an image of interference fringes corresponding to the defect is formed on the screen 13. Therefore, by observing the presence or absence of the interference fringes, the presence or absence of a defect can be detected, and the evaluation of the optical member can be performed.
【0007】図6はシュリーレン法による従来の光学部
材評価装置の構成を示す図である。図6に示されるよう
に、この装置は、レーザ装置11から射出されたレーザ
光をビームエクスパンダー12によってビーム径が拡大
された平行光Rにし、光学部材10を通過させるまでの
構成は上述のシャドウ・グラフ法と同じであるが、光学
部材10を通過した光を集光レンズ15によって集束
し、この集光レンズ15の焦点Pにナイフエッジ16を
配置して焦点Pの下半分の通過する光を遮断した後にス
クリーン13に投影する点で上記シャドウ・グラフ法と
異なる。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a conventional optical member evaluation apparatus based on the Schlieren method. As shown in FIG. 6, this device is configured as described above until the laser beam emitted from the laser device 11 is converted into a parallel beam R whose beam diameter is expanded by the beam expander 12 and passes through the optical member 10. Same as the shadow graph method, except that the light passing through the optical member 10 is focused by a condenser lens 15, and a knife edge 16 is arranged at the focal point P of the condenser lens 15 and passes through the lower half of the focal point P. This is different from the shadow graph method in that the light is projected onto the screen 13 after being blocked.
【0008】すなわち、これにより、光学部材10に全
く欠陥がない場合は平行光Rは平行性を乱されることな
く集光レンズ15によって完全に焦点Pに集束されるか
らスクリーン13には像は形成されない。一方、光学部
材10に欠陥があると、平行光Rが光学部材10を通過
する際に、欠陥によって平行性が乱され、したがって、
欠陥を通過した光線は集光レンズ15を通過した後に焦
点P以外を通りその一部はナイフエッジ16によって遮
断される。これにより、スクリーン13には欠陥に対応
した明暗の像が形成される。このスクリーン13に形成
された像をCCDカメラ14等で撮影して観察すること
により、評価するものである。That is, when the optical member 10 has no defect, the parallel light R is completely focused on the focal point P by the condenser lens 15 without disturbing the parallelism. Not formed. On the other hand, if the optical member 10 has a defect, the parallelism is disturbed by the defect when the parallel light R passes through the optical member 10, and therefore,
After passing through the defect, the light beam passes through the condenser lens 15, passes through a portion other than the focal point P, and a part of the light beam is blocked by the knife edge 16. As a result, a bright and dark image corresponding to the defect is formed on the screen 13. The image formed on the screen 13 is evaluated by photographing with a CCD camera 14 and observing the image.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の方法は、いずれも、光学部材の外周部からのレーザ光
の回折パターンが多く発生するため、この回折パターン
がノイズとなって光学部材の内部の欠陥によるパターン
の判別を困難にし、正確な評価が難しいという欠点があ
る。また、シュリーレン法は、焦点Pにナイフエッジ1
6を正確に配置する調整が煩雑であるという欠点もあ
る。また、いずれの方法も光学部材の光路長に沿った各
部の欠陥による情報を全部積分した形の情報がスクリー
ン上に明暗の像として表されるだけであるから、各部の
断面の欠陥を独立に評価ができない欠点がある。However, in each of the above-mentioned conventional methods, many diffraction patterns of the laser beam from the outer peripheral portion of the optical member are generated, and this diffraction pattern becomes noise and the optical member becomes undesired. There is a disadvantage that it is difficult to determine a pattern due to an internal defect, and it is difficult to perform accurate evaluation. The Schlieren method uses a knife edge 1 at the focal point P.
There is also a drawback that adjustment for accurately arranging 6 is complicated. In addition, in either method, since the information in the form of integrating all the information due to the defect of each part along the optical path length of the optical member is simply expressed as a bright and dark image on the screen, the defect of the cross section of each part is independently determined. There is a disadvantage that cannot be evaluated.
【0010】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、光学部材の欠陥を鮮明に検出でき、かつ、光
学部材の各断面の欠陥を独立に検出できると共に、比較
的構成が単純で調整も簡単な光学部材評価装置を提供す
ることを目的としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and it is possible to clearly detect a defect in an optical member, to detect a defect in each section of the optical member independently, and to have a relatively simple structure. It is an object of the present invention to provide an optical member evaluation device that is simple and easy to adjust.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めにこの発明は、 (1) 光学部材を通過させる光を発生する光源と、前
記光源から射出されて光学部材を通過する光によって形
成される光学部材内部の特定の位置の断面像を光学部材
外部に結像させるイメージリレー光学系であって、前記
特定位置の後方の位置であって該特定位置に対して距離
d1の位置に配置された焦点距離がf1の第1の凸レン
ズ、及び、該第1の凸レンズと組み合わされる焦点距離
がf2の第2の凸レンズであって前記光学部材の特定位
置の像をその後方の位置であって該第2の凸レンズに対
して距離d2の位置に結像させる第2の凸レンズを有
し、d 2 =(f 2 /f 1 )(f 1 +f 2 )−(f 2 /f
1 ) 2 ・d 1 の関係を有するイメージリレー光学系と、
前記イメージリレー光学系によって形成される前記光学
部材の特定位置の断面像の結像点に配置された撮像手段
とを備えた構成とした。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides: (1) a light source for generating light to pass through an optical member, and light emitted from the light source and passing through the optical member. a image relay optical system that forms a cross-sectional image of a particular location within the optical member to the optical member outside being, at a distance d 1 a rearward position of the specific position with respect to the particular position the first convex lens arranged focal length f 1, and the position of the rear image of the specific position of the second a convex lens wherein the optical member of the focal distance f 2 in combination with the convex lens of the first a second convex lens for focusing at a distance d 2 relative to the second lens comprising a, d 2 = (f 2 / f 1) (f 1 + f 2) - (f 2 / f
1 ) an image relay optical system having a relation of 2 · d 1 ,
And an imaging unit arranged at an image forming point of a cross-sectional image at a specific position of the optical member formed by the image relay optical system.
【0012】また、構成1の態様として、(2) 構成
Iの光学部材評価装置において、前記イメージリレー光
学系に対して前記光学部材及び撮像手段の相対位置を変
化させる移動手段を設けたことを特徴とする構成とし
た。Further, as an aspect of Configuration 1, (2) In the optical member evaluation apparatus of Configuration I, a moving means for changing a relative position of the optical member and the image pickup means with respect to the image relay optical system is provided. The configuration was characterized.
【0013】さらに、構成2の態様として、(3) 構
成2の光学部材評価装置において、前記撮像手段は撮像
された像を所定の画像信号に変換して送出するものであ
るととともに、前記撮像手段から送出された前記光学部
材の画像信号を入力し、評価可能な情報に変換する情報
処理手段を設けたことを特徴とする構成した。Further, according to a second aspect of the present invention, there is provided (3) in the optical member evaluation apparatus of the second aspect, wherein the image pickup means converts the picked-up image into a predetermined image signal and sends it out. An information processing means for inputting an image signal of the optical member sent from the means and converting the image signal into evaluable information is provided.
【0014】また、構成1ないし3のいずれかの態様と
して、(4) 構成1ないし3のいずれかの光学部材評
価装置において、前記光学部材を微小振動させる振動装
置を設けたことを特徴とする構成とした。Further, as one aspect of any one of the constitutions 1 to 3, (4) in the optical member evaluation device of any one of the constitutions 1 to 3, a vibration device for minutely vibrating the optical member is provided. The configuration was adopted.
【0015】さらに、構成1ないし4の態様として、
(5) 構成1ないし4のいずれかの光学部材評価装置
において、前記光源から射出された光が可干渉性の光で
ある場合に、この可干渉性を弱める可干渉性減少手段を
設けたことを特徴とする構成とした。Further, as an aspect of the constitutions 1 to 4,
(5) In the optical member evaluation device according to any one of the constitutions 1 to 4, when the light emitted from the light source is coherent light, a coherence reducing means for weakening the coherence is provided. .
【0016】そして、構成1ないし5の態様として、
(6) 構成1ないし5のいずれかの光学部材評価装置
において、前記光学部材を、光通過窓を有した容器に収
容し、この容器内に光学部材の屈折率と略同じ屈折率を
有するマッチングオイルを満たすようにしたことを特徴
とする構成としたものである。Then, as an embodiment of the constitutions 1 to 5,
(6) In the optical member evaluation device according to any one of the constitutions 1 to 5, the optical member is housed in a container having a light passage window, and a matching having a refractive index substantially equal to the refractive index of the optical member in the container. It is configured to be filled with oil.
【0017】[0017]
【作用】上述の構成1によれば、撮像手段に形成された
光学部材の断面像は、イメージリレー光学系によって形
成されたものであるから、回折像のノイズがないので、
光学部材の欠陥を正確に評価することができる。According to the above configuration 1, since the cross-sectional image of the optical member formed on the imaging means is formed by the image relay optical system, there is no noise in the diffraction image.
The defect of the optical member can be accurately evaluated.
【0018】また、構成2によれば、光学部材の所望の
位置の断面像を撮像手段に結像させることが可能となる
から、光学部材の各断面毎の評価を行うことができる。Further, according to the configuration 2, it is possible to form a cross-sectional image of a desired position of the optical member on the image pickup means, so that each cross section of the optical member can be evaluated.
【0019】構成3によれば、情報処理手段によって、
例えば、光学部材の各断面像の画像信号を合成して立体
像を得ることも可能になり、より適切な評価をすること
を可能とする。According to the configuration 3, the information processing means
For example, it is also possible to obtain a three-dimensional image by synthesizing the image signals of the respective cross-sectional images of the optical member, thereby enabling more appropriate evaluation.
【0020】さらに、構成4によれば、光学部材を微小
振動させることにより、光学部材内部の欠陥が、不純物
や結晶成長縞のように、他の部位との屈折率差が極めて
小さいものである場合にも、いわゆるシュアリング干渉
の原理により、他の部位との境界の像を鮮明に形成させ
ることが可能となる。Further, according to the fourth aspect, by causing the optical member to vibrate minutely, the defect inside the optical member has a very small difference in refractive index from other parts, such as impurities or crystal growth stripes. Also in this case, it is possible to form a clear image of the boundary with other parts by the principle of so-called interference of interference.
【0021】また、構成5によれば、光学部材を通過さ
せる光として波長単一性及び直進性に著しくすぐれるレ
ーザ光を用いた場合、このレーザ光の可干渉(コヒーレ
ント)性によって、光学部品の表面反射に起因する干渉
のノイズが生ずる場合があるが、可干渉性減少手段で可
干渉性を減少させることによりこのノイズを除去するこ
とが可能となる。According to the fifth aspect, when a laser beam having extremely excellent wavelength uniformity and linearity is used as the light passing through the optical member, the coherent property of the laser beam causes the optical component to have an optical component. In some cases, interference noise due to the surface reflection of the light may occur, but this noise can be removed by reducing the coherence by the coherence reducing means.
【0022】さらに、構成6によれば、容器に被測定光
学部材を収容し、これにマッチングオイルを満たすこと
により、被測定光学部材として、光学研磨等の前処理を
施していない任意の形状のものをそのまま用いることが
でき、測定作業を著しく容易にすることが可能となる。Further, according to the sixth aspect, the optical member to be measured is housed in a container and filled with a matching oil, so that the optical member to be measured has an arbitrary shape that has not been subjected to a pretreatment such as optical polishing. It can be used as it is, and the measuring operation can be remarkably facilitated.
【0023】[0023]
【実施例】第1実施例 図1は本発明の第1実施例にかかる光学部材評価装置の
構成を示す図である。以下、図1を参照にしながら本発
明の第1実施例を詳述する。EXAMPLES First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical member evaluation apparatus according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
【0024】図1において、符号10は光学部材、符号
11はレーザ装置、符号12はビームエクスパンダ、符
号21はイメージリレー光学系、符号22はCCDカメ
ラ、符号24は可動ステージ、符号25は固定ステー
ジ、符号26はコントローラ、符号28はコンピュー
タ、符号29はデイスプレイ、符号30は基台であるレ
ーザ装置11は、出力約1mW、波長632.8nm、
ビーム径が1mmφのレーザ光を射出するHeーNeレ
ーザ装置である。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an optical member, reference numeral 11 denotes a laser device, reference numeral 12 denotes a beam expander, reference numeral 21 denotes an image relay optical system, reference numeral 22 denotes a CCD camera, reference numeral 24 denotes a movable stage, and reference numeral 25 denotes a fixed stage. Stage, reference numeral 26 denotes a controller, reference numeral 28 denotes a computer, reference numeral 29 denotes a display, reference numeral 30 denotes a base, the laser device 11 has an output of about 1 mW, a wavelength of 632.8 nm,
This is a He—Ne laser device that emits a laser beam having a beam diameter of 1 mmφ.
【0025】ビームエクスパンダ12は、凹レンズ12
aと凸レンズ12bとからなり、レーザ装置11から射
出されたビーム径が1mmφのレーザビームのビーム径
を約5倍の5mmφに拡大して、平行光たるレーザビー
ムRに変換するものである。The beam expander 12 includes a concave lens 12
a and a convex lens 12b. The beam diameter of the laser beam emitted from the laser device 11 and having a diameter of 1 mmφ is enlarged to about 5 times 5 mmφ, and converted into a laser beam R as parallel light.
【0026】前記光学部材10は評価対象物であり、こ
の実施例では、断面が3×3mm、光軸方向の長さが5
mmであるNYAB結晶である。この光学部材10は可
動ステージ24に固定された台座24aの上端部に支持
部材24bを介して固定保持され、前記レーザ装置11
及びビームエクスパンダ12と光軸を共通にして配置さ
れる。The optical member 10 is an object to be evaluated. In this embodiment, the cross section is 3 × 3 mm and the length in the optical axis direction is 5 mm.
mm is a NYAB crystal. The optical member 10 is fixedly held at the upper end of a pedestal 24a fixed to the movable stage 24 via a support member 24b.
And the beam expander 12 and the optical axis.
【0027】イメージリレー光学系21は、前記レーザ
装置11及びビームエクスパンダ12と光軸を共通にし
て配置された2つの凸レンズ21a及び21bから構成
されている。このイメージリレー光学系21は凸レンズ
21aの前方(図中左方)表面から距離d1 にある光学
部材10の断面像を凸レンス゛21bの後方(図中右方)表面か
ら距離d2 にある位置に結像させるものである。この場
合、結像条件は以下の式で表される。 d2 =M×L−M2×d1 …(1) ただし、 M=f2/f1 L=f2+f1 f1 ;凸レンス゛21aの焦点距離 f2 ;凸レンス゛21bの焦点距離 である。The image relay optical system 21 is composed of two convex lenses 21a and 21b which have the same optical axis as the laser device 11 and the beam expander 12. This image relay optical system 21 is a convex lens
21a front of those for imaging in a position where they cross-sectional images of the optical member 10 from (in the drawing the left) surface at a distance d 1 from the rear (the right in the drawing) surface of the convex Reference Bu 21b at a distance d 2. In this case, the imaging condition is represented by the following equation. d 2 = M × LM−M 2 × d 1 (1) where M = f 2 / f 1 L = f 2 + f 1 f 1 ; focal length of convex lens ゛21 a f 2 ; focal length of convex lens ゛21 b
【0028】d2 =M×L−M2 ×d1 …(1) ただし、 M=f2 /f1 L=f2 +f1 f1 ;凸レンズ20の焦点距離 f2 ;凸レンズ21の焦点距離 である。D 2 = M × LM−M 2 × d 1 (1) where M = f 2 / f 1 L = f 2 + f 1 f 1 ; focal length of convex lens 20 f 2 ; focal length of convex lens 21 It is.
【0029】CCDカメラ22は、上述の凸レンズ21
a及び21bからなるイメージリレー光学系21によっ
て結像された像を影像信号に変換してコンピュータ28
に送出するものである。このCCDカメラ28はシリコ
ン結晶を用いたタイプのもので、固定ステージ25に固
定されている。また、この実施例では、受光面が12×
12mm程度の大きさのものを用いている。The CCD camera 22 includes the above-described convex lens 21.
a) converts the image formed by the image relay optical system 21 into image signals,
To be sent. The CCD camera 28 is of a type using a silicon crystal, and is fixed to the fixed stage 25. In this embodiment, the light receiving surface is 12 ×
The one having a size of about 12 mm is used.
【0030】コンピュータ28は、本発明の情報処理手
段を構成するもので、所定のプログラムにしたがってC
CDカメラ22から送出された影像信号に所定の画像処
理、例えば、複数の断面画像から立体画像を合成する処
理、その他、画像解析処理等を施してディスプレイ28
に表示すると共に、コントローラ26を制御して可動ス
テージ24を移動させ、光学部材10及びCCDカメラ
22が上述の式(1)を満足する位置に設定されるよう
にし、これにより、光学部材10の所望の断面の像がC
CDカメラ22の撮像面に結像されるようにコントロー
ルするものである。なお、この場合、光学部材10が上
述の式(1)を満足する各位置で静止させてそれぞれの
位置の断面画像をディスプレイ29に表示させてもよい
し、あるいは、光学部材10を所定の速度で連続的に移
動させながらCCDカメラ22から送出される影像信号
を次々と入力して画像処理を施すことにより立体画像を
合成してもよい。The computer 28 constitutes the information processing means of the present invention.
A predetermined image processing is performed on the image signal sent from the CD camera 22, for example, a processing of synthesizing a stereoscopic image from a plurality of cross-sectional images, and other image analysis processing are performed, and the display 28 is processed.
And the controller 26 is controlled to move the movable stage 24 so that the optical member 10 and the CCD camera 22 are set at the positions satisfying the above-described equation (1). The image of the desired section is C
The control is performed so that an image is formed on the imaging surface of the CD camera 22. In this case, the optical member 10 may be stopped at each position that satisfies the above expression (1), and a cross-sectional image at each position may be displayed on the display 29, or the optical member 10 may be moved at a predetermined speed. Alternatively, a stereoscopic image may be synthesized by successively inputting image signals sent from the CCD camera 22 and performing image processing while moving continuously.
【0031】なお、可動ステージ24は、基台30上
に、レーザ装置11、ビームエクスパンダ12、凸レン
ズ20及び凸レンズ21の共通の光軸に平行に敷設され
た図示しないレール等の上を移動できるように、内部に
モータその他の移動機構が設けられ、それぞれ、コント
ローラ26によって移動の制御を行うことができるよう
になっている。The movable stage 24 can be moved on a base 30 such as a rail (not shown) laid in parallel with the common optical axis of the laser device 11, the beam expander 12, the convex lens 20, and the convex lens 21. As described above, a motor and other moving mechanisms are provided inside, and the movement of each can be controlled by the controller 26.
【0032】上述の構成の装置によれば、光学部材10
の断面像を2つの凸レンズ21aと21bとからなるイ
メージリレー光学系21によって撮像手段に結像させて
観察・解析するようにしているので、回折等によるノイ
ズが極めて少ないため、欠陥によるパターンを明確に識
別することができる。また、光学部材10の各断面の欠
陥を独立に検出できるから、各断面の像に適宜の画像処
理を施すことにより、欠陥の立体像を合成して評価する
こと等も可能となり、より適正な評価が可能となる。し
かも、構成が比較的単純で調整も比較的容易であるか
ら、製造調整が容易であるという利点もある。According to the apparatus having the above structure, the optical member 10
Is formed on the image pickup means by the image relay optical system 21 composed of the two convex lenses 21a and 21b for observation and analysis, so that the noise due to diffraction and the like is extremely small, so that the pattern due to the defect is clear. Can be identified. In addition, since the defect of each section of the optical member 10 can be detected independently, by performing appropriate image processing on the image of each section, it is possible to synthesize and evaluate a three-dimensional image of the defect, etc. Evaluation becomes possible. Moreover, since the configuration is relatively simple and the adjustment is relatively easy, there is an advantage that the manufacturing adjustment is easy.
【0033】第2実施例 図2はこの発明の第2実施例の要部構成を示す図であ
る。この実施例は、図1に示される第1実施例における
可動ステージ24の台座24aの上端部に振動装置20
1を設けて光学部材10に微小振動を加えることができ
るようにし、これによりCCDカメラ22で得られる欠
陥像のコントラストの向上を図ったものであり、その他
の構成は第1実施例と同一である。したがって、以下で
は、本実施例に特有な点を中心に説明し、第1実施例と
共通する部分には同一の符号を付してその詳細説明は省
略する。 Second Embodiment FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of a second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the vibrating device 20 is mounted on the upper end of the base 24a of the movable stage 24.
1 is provided to enable micro-vibration to be applied to the optical member 10, thereby improving the contrast of the defect image obtained by the CCD camera 22, and other configurations are the same as those of the first embodiment. is there. Therefore, in the following, the description will focus on the points that are unique to the present embodiment, and the portions common to the first embodiment will be assigned the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
【0034】振動装置201は、ピエゾ素子等から構成
され、コントローラ202によって駆動制御され、この
コントローラ202は、コンピュータ28によって制御
されるようになっている。この振動装置201は、イメ
ージリレー光学系21の光軸方向もしくは光軸方向と直
交する方向または任意の方向に、振幅が最大数十μm程
度、周波数数がテレビモニタ29のフィールド周波数よ
り多めの百ないし数百Hz程度の微小振動を、支持部材
24bを介して光学部材10に加えることができるよう
になっている。The vibration device 201 is composed of a piezo element or the like, and is driven and controlled by a controller 202. The controller 202 is controlled by a computer 28. The vibrating device 201 has a maximum amplitude of about several tens μm and a number of frequencies higher than the field frequency of the television monitor 29 in the optical axis direction of the image relay optical system 21, in a direction orthogonal to the optical axis direction, or in any direction. A minute vibration of about several hundred Hz can be applied to the optical member 10 via the support member 24b.
【0035】この実施例において、光学部材10とし
て、NYAB結晶を用い、振動装置201により、振幅
が最大±20μm(1〜10μm)で周波数が100H
zの微小振動を加えながら測定したところ、結晶に内在
する不純物や結晶成長縞の極めて鮮明な像を得ることが
できた。なお、結晶に内在する不純物や結晶成長縞は、
他の正常な部位に対してその屈折率差が10-5〜10-6
と極めて小さいので、第1実施例の装置によっても鮮明
な像を得ることはなかなか困難であったものである。In this embodiment, a NYAB crystal is used as the optical member 10, and the vibration device 201 has an amplitude of ± 20 μm (1 to 10 μm) and a frequency of 100H.
The measurement was performed while applying a small vibration of z. As a result, a very clear image of impurities and crystal growth stripes contained in the crystal could be obtained. In addition, impurities and crystal growth stripes inherent in the crystal are:
The refractive index difference is 10 −5 to 10 −6 with respect to other normal parts
It is very difficult to obtain a clear image even with the apparatus of the first embodiment.
【0036】第3実施例 図3はこの発明の第3実施例の要部構成を示す図であ
る。この実施例は、図1に示される第1実施例における
ビームエクスパンダ12の代わりに、2つの凸レンズ系
102a及び102bからなるニュートン方式のビーム
エクスパンダ102を用い、凸レンズ系102aの焦点
Oの近傍に回転する円盤状のスリ硝子301を配置し、
レーザ装置11から射出されたレーザ光がこのスリ硝子
301を通過するようにして、ビームエクスパンダ12
から出射したレーザ光の可干渉性を弱めるようにしたも
のである。これにより、レーザビームRの一部がCCD
カメラの前面に配置されるNDフィルタ等の光学部品に
より反射されることに起因する干渉現象によるノイズの
発生を防止できるようにしたものである。 Third Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a main part of a third embodiment of the present invention. This embodiment uses a Newton-type beam expander 102 composed of two convex lens systems 102a and 102b instead of the beam expander 12 in the first embodiment shown in FIG. 1, and the vicinity of the focal point O of the convex lens system 102a. Place the rotating disk-shaped pick glass 301,
The laser beam emitted from the laser device 11 passes through the pickling glass 301 so that the beam expander 12
To reduce the coherence of the laser light emitted from the laser beam. As a result, a part of the laser beam R is
This is to prevent generation of noise due to an interference phenomenon caused by being reflected by an optical component such as an ND filter disposed on the front of the camera.
【0037】スリガラス301は、この発明の可干渉性
減少手段を構成するもので、BKー7等の光学ガラス
を、厚さ1mm、直径50mmφの円盤状に形成し、表
面に#500の研磨を施して、スリ硝子としたものであ
る。また、このスリ硝子301は、円盤の中心を回転中
心にして、モータ302によって100rpm程度の回
転速度で回転できるようになっており、その外周部にO
点が位置するようになっている。すなわち、O点におけ
るスリ硝子の位置が常に変化するようにし、O点におい
てスリ硝子301を通過するレーザ光がランダムに変化
するスリ硝子の表面の凹凸によって可干渉性が弱められ
るようになっている。なお、可干渉性減少手段として
は、スリ硝子301の代わりに同様の作用をなすものと
して、例えば、透明体に乳剤を分散させたもの等を用い
てもよい。The ground glass 301 constitutes the coherence reducing means of the present invention. An optical glass such as BK-7 is formed in a disk shape having a thickness of 1 mm and a diameter of 50 mmφ. This was applied to form a pickpocket glass. The sand glass 301 can be rotated at a rotation speed of about 100 rpm by a motor 302 around the center of the disk as a center of rotation.
The point is located. That is, the position of the pickling glass at the point O is always changed, and the coherence is weakened by irregularities on the surface of the pickling glass at which the laser light passing through the pickling glass 301 changes randomly at the O point. . In addition, as the coherence reducing means, instead of the pickling glass 301, for example, a means in which an emulsion is dispersed in a transparent material or the like may be used as a means having the same effect.
【0038】この実施例によれば、CCDカメラの前面
にNDフィルタを配置した場合でも干渉ノイズの全くな
い像を得ることができた。According to this embodiment, an image free of interference noise could be obtained even when the ND filter was arranged in front of the CCD camera.
【0039】図4はこの発明の第4実施例の要部構成を
示す図である。この実施例は、光学部材10として光学
研磨等の前処理をしていない任意の形状のものをそのま
ま測定することを可能にしたもので、光が通過できるよ
うに形成された容器100に光学部材10を収容すると
ともに、マッチングオイル101を満たし、この光学部
材10が、図1に示される第1実施例における光学部材
10と同じ位置に配置されるように、容器100を可動
ステージ24に保持するようにしたものである。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a main part of a fourth embodiment of the present invention. This embodiment enables an optical member 10 to be measured as it is without any pretreatment such as optical polishing or the like, and the optical member 10 is provided in a container 100 formed so as to allow light to pass therethrough. The container 100 is filled with the matching oil 101 and the container 100 is held on the movable stage 24 so that the optical member 10 is arranged at the same position as the optical member 10 in the first embodiment shown in FIG. It is like that.
【0040】図4において、容器100は、外形が略直
方体形状をなし、内部が空洞の箱体あり、レーザビーム
Rの進行方向に直交するように配置される1対の平行に
対向する光入・出射窓102及び103がBKー7や溶
融石英等の光学ガラスで構成され、他の側壁部が金属、
プラスチックス等で構成されたものである。光入・出射
窓102及び103は、両面を十分に光学研磨したもの
である。Referring to FIG. 4, a container 100 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, a hollow box inside, and a pair of parallelly opposed light input portions arranged so as to be orthogonal to the traveling direction of the laser beam R.・ Emission windows 102 and 103 are made of optical glass such as BK-7 or fused silica, and other side walls are made of metal,
It is composed of plastics or the like. The light entrance / exit windows 102 and 103 have both surfaces sufficiently optically polished.
【0041】光学部材10は前処理が施されていないN
YAB結晶である。ここで、前処理とは、光学部材10
を測定する前に、光学部材10の光入・出射面が互いに
平行になるとともに、所定の平滑度になるまで形状を整
えるように光学研磨することである。通常は、この前処
理を行わないと、光入・出射面の凹凸によって測定に有
害な反射や屈折がおこり、結晶内部の欠陥像を得ること
が困難になる。The optical member 10 is a non-pretreated N
It is a YAB crystal. Here, the pre-processing means the optical member 10
Before the measurement, the optical polishing is performed so that the light entrance and exit surfaces of the optical member 10 are parallel to each other and the shape is adjusted until a predetermined smoothness is obtained. Normally, if this pretreatment is not performed, reflection and refraction harmful to the measurement will occur due to unevenness of the light entrance / exit surface, making it difficult to obtain a defect image inside the crystal.
【0042】マッチングオイル101は、光学部材10
の屈折率と略同じ屈折率を有する物質で構成される。光
学部材10がNYAB結晶の場合は、波長1.062μ
mの光に対して常光線屈折率n0 が1.7553、異常
光線屈折率ne が1.6869であり、平均屈折率nが
約1.70である。この屈折率のマッチングオイル10
1としては、1ークロロナフタレンとジョードメタンと
を適当な混合比で混合することにより得られる。The matching oil 101 is used for the optical member 10
Of a substance having a refractive index substantially the same as that of When the optical member 10 is a NYAB crystal, the wavelength is 1.062 μm.
ordinary refractive index n 0 for light of m is 1.7553, extraordinary refractive index n e is 1.6869, the average refractive index n of about 1.70. Matching oil 10 of this refractive index
1 is obtained by mixing 1-chloronaphthalene and iodomethane at an appropriate mixing ratio.
【0043】容器100に光学部材10を収容し、これ
にマッチングオイル101を満たすことにより、このマ
ッチングオイル101が光学部材10の凹凸部に浸透し
これを埋める作用をなし、容器100内は、ほぼ一様な
屈折率を有する物質で充満された状態と略等しくなる。
したがって、光学部材10に前処理を施すことなく光学
部材10の内部の欠陥像を得ることが可能となる。By storing the optical member 10 in the container 100 and filling the optical member 10 with the matching oil 101, the matching oil 101 permeates and fills the uneven portions of the optical member 10. It is almost equal to a state filled with a substance having a uniform refractive index.
Therefore, it is possible to obtain a defect image inside the optical member 10 without performing a pre-process on the optical member 10.
【0044】なお、以上の各実施例では、光学部材を通
過させる光を発生する光源として、レーザ装置を用いる
例を掲げたが、これは、必ずしもレーザ装置である必要
はなく、単一波長が得られるものであればよいが、評価
対象たる光学部材の種類に応じて適切な波長のものを用
いる必要がある。例えば、光学部材がYIG(Y3 Fe
5 O12)結晶である場合には、波長1.15μmのHe
ーNeレーザ装置、又は、波長1.5μmの半導体レー
ザ装置を用いる。その場合に用いる撮像手段としては、
これらの波長に感度を有するもの、例えば、Ge結晶を
用いたCCDカメラ等を用いることは勿論である。In each of the above embodiments, a laser device is used as a light source for generating light that passes through the optical member. However, this is not necessarily a laser device. As long as it can be obtained, it is necessary to use a material having an appropriate wavelength according to the type of the optical member to be evaluated. For example, if the optical member is YIG (Y 3 Fe
5 O 12 ) crystal, a He of wavelength 1.15 μm
A Ne laser device or a semiconductor laser device having a wavelength of 1.5 μm is used. In that case, as the imaging means,
Needless to say, a device having sensitivity to these wavelengths, for example, a CCD camera using a Ge crystal or the like is used.
【0045】また、上述の各実施例では、撮像手段とし
てCCDカメラを用い、このCCDカメラから送出され
る画像信号をコンピュータによって処理してディスプレ
イで表示するようにしたが、撮像手段としてビジコン等
の他の撮像手段を用いてもよい。また、情報処理手段と
してのコンピュータは必ずしも用いる必要はなく、撮像
手段から送出される影像を直接ディスプレイで表示する
ようにしてもよい。In each of the above-described embodiments, a CCD camera is used as the imaging means, and the image signal sent from the CCD camera is processed by the computer and displayed on the display. Other imaging means may be used. It is not always necessary to use a computer as the information processing means, and the image transmitted from the imaging means may be directly displayed on a display.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、イメ
ージリレー光学系によって光学部材内部の特定の位置の
断面像を光学部材外部に結像させ、この像を撮像手段に
よって撮像することにより、回折等によるノイズのない
断面像の情報を得ることを可能にし、光学部材のより正
確な評価を可能にした光学部材評価装置を得ているもの
である。As described above, according to the present invention, the image relay optical system forms a cross-sectional image at a specific position inside the optical member outside the optical member, and this image is taken by the image pickup means. Accordingly, it is possible to obtain information of a cross-sectional image free of noise due to diffraction or the like, and to obtain an optical member evaluation apparatus that enables more accurate evaluation of an optical member.
【図1】本発明の第1実施例にかかる光学部材評価装置
の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical member evaluation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例にかかる光学部材評価装置
の要部構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of an optical member evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例にかかる光学部材評価装置
の要部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of an optical member evaluation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例にかかる光学部材評価装置
の要部構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of an optical member evaluation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来のシャドウ・マスク法による装置の構成を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an apparatus using a conventional shadow mask method.
【図6】従来のシュリーレン法による装置の構成を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a device using a conventional Schlieren method.
10…光学部材、11…レーザ装置、12…ビームエク
スパンダ、21…イメージリレー光学系、22…CCD
カメラ、24,25…可動ステージ、26,27…コン
トローラ、28…情報処理手段を構成するコンピュー
タ、29…ディスプレイ、30…基台、201…振動装
置、301…スリ硝子、100…容器、101…マッチ
ングオイル。10 optical member, 11 laser device, 12 beam expander, 21 image relay optical system, 22 CCD
Cameras, 24, 25 movable stage, 26, 27 controller, 28 computer constituting information processing means, 29 display, 30 base, 201 vibration device, 301 pickpocket glass, 100 container, 101 ... Matching oil.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958
Claims (6)
と、 前記光源から射出されて光学部材を通過する光によって
形成される光学部材内部の特定の位置の断面像を光学部
材外部に結像させるイメージリレー光学系であって、前
記特定位置の後方の位置であって該特定位置に対して距
離d1の位置に配置された焦点距離がf1の第1の凸レ
ンズ、及び、該第1の凸レンズと組み合わされる焦点距
離がf2の第2の凸レンズであって前記光学部材の特定
位置の像をその後方の位置であって該第2の凸レンズに
対して距離d2の位置に結像させる第2の凸レンズを有
し、d 2 =(f 2 /f 1 )(f 1 +f 2 )−(f 2 /f
1 ) 2 ・d 1 の関係を有するイメージリレー光学系 と、 前記イメージリレー光学系によって形成される前記光学
部材の特定位置の断面像の結像点に配置された撮像手段
とを備えた光学部材評価装置。1. A light source for generating light passing through an optical member, and a cross-sectional image at a specific position inside the optical member formed by light emitted from the light source and passing through the optical member is formed outside the optical member. a image relay optical system for the first convex lens of focal length disposed in the position of a rear position of the specific location distance d 1 with respect to the specific position is f 1, and, first imaging the focal length to be combined with the convex lens an image of the specific position of the optical member and a second convex lens of f 2 at a distance d 2 a position of the backward with respect to the convex lens of the second D 2 = (f 2 / f 1 ) (f 1 + f 2 ) − (f 2 / f
An optical member comprising 1) an image relay optical system having a 2 · d 1 relationship, and an image pickup means disposed in the image forming point of the cross-sectional image of the specific position of the optical member formed by said image relay optical system Evaluation device.
いて、前記イメージリレー光学系に対して前記光学部材
及び撮像手段の相対位置を変化させる移動手段を設けた
ことを特徴とする光学部材評価装置。2. The optical member evaluation device according to claim 1, further comprising a moving unit that changes a relative position of the optical member and the image pickup unit with respect to the image relay optical system. apparatus.
いて、前記撮像手段は撮像された像を所定の画像信号に
変換して送出するものであるととともに、前記撮像手段
から送出された前記光学部材の画像信号を入力し、評価
可能な情報に変換する情報処理手段を設けたことを特徴
とする光学部材評価装置。3. The optical member evaluation apparatus according to claim 2, wherein said image pickup means converts the picked-up image into a predetermined image signal and sends it out, and said image pickup means sent out from said image pickup means. An optical member evaluation apparatus, comprising: an information processing unit that inputs an image signal of an optical member and converts the image signal into information that can be evaluated.
学部材評価装置において、前記光学部材を微小振動させ
る振動装置を設けたことを特徴とする光学部材評価装
置。4. The optical member evaluation device according to claim 1, further comprising a vibrating device for microvibrating the optical member.
学部材評価装置において、前記光源から射出された光が
可干渉性の光である場合に、この可干渉性を弱める可干
渉性減少手段を設けたことを特徴とする光学部材評価装
置。5. The optical member evaluation apparatus according to claim 1, wherein the light emitted from the light source is coherent light, and the coherence is reduced to reduce the coherence. An optical member evaluation device comprising means.
学部材評価装置において、前記光学部材を、光通過窓を
有した容器に収容し、この容器内に光学部材の屈折率と
略同じ屈折率を有するマッチングオイルを満たすように
したことを特徴とする光学部材評価装置。6. The optical member evaluation apparatus according to claim 1, wherein the optical member is housed in a container having a light passage window, and the container has substantially the same refractive index as the optical member. An optical member evaluation device, wherein a matching oil having a refractive index is filled.
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|---|---|---|---|
| JP3286226A JP3053133B2 (en) | 1991-01-29 | 1991-10-31 | Optical member evaluation device |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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| JP3286226A JP3053133B2 (en) | 1991-01-29 | 1991-10-31 | Optical member evaluation device |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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