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JP6789441B2 - Wave surface measuring device - Google Patents
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JP6789441B2 - Wave surface measuring device - Google Patents

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Description

この発明は、被検体からの光束の波面を計測する波面計測装置に関する。 The present invention relates to a wave surface measuring device for measuring the wave surface of a luminous flux from a subject.

従来から、波面を正確に計測するために、気圧変化によって生じたフォーカスの変動を補正する波面計測装置が知られている。例えば、特許文献1には、レンズアレイ、レンズアレイ上に被計測光を投影させるレンズおよび上記被計測光によるレンズアレイの集光スポット位置を検出する光電変換器を有する光学系、誤差波面演算器および波面演算器を備えた波面センサが記載されている。誤差波面演算器は、気圧変化により生じるレンズのフォーカス位置の変化分を算出し、算出したフォーカス位置の変化分を波面の変化分に変換する。波面演算器が、光電変換器の出力を基に求めた被計測光の波面から、誤差波面演算器により求められた波面の変化分を差し引くことで、波面計測における気圧変化の影響が低減される。 Conventionally, a wave surface measuring device that corrects a change in focus caused by a change in atmospheric pressure has been known in order to accurately measure the wave surface. For example, Patent Document 1 describes a lens array, an optical system including a lens that projects light to be measured on the lens array, and a photoelectric converter that detects the position of a focused spot of the lens array by the light to be measured, and an error wave surface calculator. And a wave surface sensor equipped with a wave surface calculator are described. The error wave surface calculator calculates the change in the focus position of the lens caused by the change in atmospheric pressure, and converts the calculated change in the focus position into the change in the wave surface. The wave surface calculator subtracts the change in the wave plane obtained by the error wave plane calculator from the wave plane of the light to be measured based on the output of the photoelectric converter, so that the influence of the atmospheric pressure change in the wave plane measurement is reduced. ..

特開平8−86689号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-86689

特許文献1に記載された従来の波面計測装置は、大気圧に対して線形性が成り立つ程度の気圧の変動を想定して、気圧変化によって生じたフォーカスの変動を補正している。
一方、大気圧1013[hPa](=1E+5[Pa])から、気圧が5桁ほど小さい1[Pa]の中真空に減少すると、空気の屈折率が変化し、空気の対流もなくなる。
この環境における従来の上記波面計測装置は、空気の屈折率の変化に伴う光路長の変化によってフォーカス位置が変化し、さらに、空気の対流がないため、放熱が困難になった電子部品に動作不良が生じて波面計測ができなくなるという課題があった。
The conventional wave surface measuring device described in Patent Document 1 assumes a fluctuation of the atmospheric pressure to the extent that linearity is established with respect to the atmospheric pressure, and corrects the fluctuation of the focus caused by the atmospheric pressure change.
On the other hand, when the atmospheric pressure is reduced from 1013 [hPa] (= 1E + 5 [Pa]) to a medium vacuum of 1 [Pa], which is about 5 orders of magnitude smaller, the refractive index of air changes and air convection disappears.
The conventional wave surface measuring device in this environment malfunctions in an electronic component that has difficulty in radiating heat because the focus position changes due to a change in the optical path length accompanying a change in the refractive index of air and there is no air convection. There was a problem that the wave surface could not be measured.

この発明は上記課題を解決するものであり、大気圧から十分に減圧された環境であっても波面計測を行うことができる波面計測装置を得ることを目的とする。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to obtain a wave surface measuring device capable of performing wave surface measurement even in an environment where the pressure is sufficiently reduced from atmospheric pressure.

この発明に係る波面計測装置は、波面分割部、受光部、フォーカス調整レンズ、制御回路、入出力部、筐体および放熱部を備える。波面分割部は、被検体からの光束を空間的に分割する。受光部は、波面分割部によって複数に分割された光束を受光する。フォーカス調整レンズは、被検体からの光束を、波面分割部を通して受光部へ導く。制御回路は、受光部を制御する。入出力部は、制御回路によって受光部から取得された信号を外部へ出力し、制御回路への情報が入力される。筐体は、波面分割部、受光部、フォーカス調整レンズ、制御回路、および入出力部を収容する。放熱部は、一方の面に制御回路および入出力部が熱的に接続され、他方の面が黒色である板形状を有しており、一方の面を筐体の内側に向けて、フォーカス調整レンズによって被検体から受光部へ導かれる光束の光軸から離れた位置に配置され、制御回路および入出力部からの熱を、熱放射によって筐体の外部に放出する。 The wave surface measuring device according to the present invention includes a wave surface dividing unit, a light receiving unit, a focus adjustment lens, a control circuit, an input / output unit, a housing, and a heat radiating unit. The wave surface dividing portion spatially divides the luminous flux from the subject. The light receiving unit receives a plurality of light fluxes divided by the wave surface dividing unit. The focus adjustment lens guides the light flux from the subject to the light receiving portion through the wave surface dividing portion. The control circuit controls the light receiving unit. The input / output unit outputs the signal acquired from the light receiving unit by the control circuit to the outside, and the information to the control circuit is input. The housing houses the wave surface dividing portion, the light receiving portion, the focus adjustment lens, the control circuit, and the input / output portion. The heat radiating section has a plate shape in which the control circuit and the input / output section are thermally connected to one surface and the other surface is black, and the focus is adjusted with one surface facing the inside of the housing. It is arranged at a position away from the optical axis of the light beam guided from the subject to the light receiving part by the lens, and heat from the control circuit and the input / output part is released to the outside of the housing by heat radiation.

この発明によれば、波面計測装置が、制御回路および入出力部からの熱を、熱放射によって外界に放出する放熱部を備えるので、大気圧から十分に減圧された環境であっても波面計測を行うことができる。 According to the present invention, since the wave surface measuring device includes a heat radiating unit that releases heat from the control circuit and the input / output unit to the outside world by heat radiation, the wave surface measurement is performed even in an environment where the pressure is sufficiently reduced from the atmospheric pressure. It can be performed.

この発明の実施の形態1に係る波面計測装置を備えた計測系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the measurement system provided with the wave surface measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the wave surface measuring apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 図3Aは、平面波の光が入射された波面分割部を示す平面図である。図3Bは、図3Aの波面分割部により分割された光束が入射された受光部を示す平面図である。図3Cは、平面波の光が入射された波面分割部および受光部を、図3AのB−B線および図3BのC−C線で切った様子を示す断面矢示図である。図3Dは、平面波の波面を示す図である。FIG. 3A is a plan view showing a wave surface dividing portion in which light of a plane wave is incident. FIG. 3B is a plan view showing a light receiving portion in which the light flux divided by the wave surface dividing portion of FIG. 3A is incident. FIG. 3C is a cross-sectional arrow diagram showing a state in which the wave surface dividing portion and the light receiving portion on which the plane wave light is incident are cut along the BB line of FIG. 3A and the CC line of FIG. 3B. FIG. 3D is a diagram showing a wave surface of a plane wave. 図4Aは、進行方向に対して広がった光が入射された波面分割部を示す平面図である。図4Bは、図4Aの波面分割部により分割された光束が入射された受光部を示す平面図である。図4Cは、進行方向に対して広がった光が入射された波面分割部および受光部を、図4AのD−D線および図4BのE−E線で切った様子を示す断面矢示図である。図4Dは、進行方向に対して広がった光の波面を示す図である。FIG. 4A is a plan view showing a wave surface dividing portion in which light spread in the traveling direction is incident. FIG. 4B is a plan view showing a light receiving portion in which the light flux divided by the wave surface dividing portion of FIG. 4A is incident. FIG. 4C is a cross-sectional arrow diagram showing a state in which the wave surface dividing portion and the light receiving portion on which the light spread in the traveling direction is incident are cut along the DD line of FIG. 4A and the EE line of FIG. 4B. is there. FIG. 4D is a diagram showing a wave surface of light that spreads in the traveling direction. 筐体に接続された放熱部が熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wave surface measuring apparatus when the heat radiating part connected to a housing is thermally deformed. 緩衝部を介して筐体に接続された放熱部が熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wave surface measuring apparatus when the heat radiating part connected to the housing through a buffer part is thermally deformed. この発明の実施の形態2に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the wave surface measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 筐体における受光部の正面側の部分に接続された放熱部が熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the wave surface measuring apparatus when the heat radiating part connected to the part on the front side of the light receiving part in a housing is thermally deformed. 実施の形態2に係る波面計測装置の変形例の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the modification of the wave surface measuring apparatus which concerns on Embodiment 2. この発明の実施の形態3に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the wave surface measuring apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
媒質を光が透過または反射すると、光の位相の空間分布は変化する。光は電磁波であるため、光の位相の空間分布は、波面として理解される。波面計測装置は、被検体の性能を光の波面を用いて計測するものであり、例えば、シャックハルトマン方式の波面センサにより実現される。なお、被検体は、レンズ、鏡といった光学部品である。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1.
When light is transmitted or reflected through a medium, the spatial distribution of the phase of the light changes. Since light is an electromagnetic wave, the spatial distribution of the phase of light is understood as a wave plane. The wavefront measuring device measures the performance of a subject using the wavefront of light, and is realized by, for example, a Shack-Hartmann type wavefront sensor. The subject is an optical component such as a lens or a mirror.

図1は、この発明の実施の形態1に係る波面計測装置を備えた計測系の構成を示す断面図である。実施の形態1に係る波面計測装置は、本体部1および計算装置6を備えて構成される。図1に示す計測系において、本体部1と被検体2は、真空容器3に収容されており、真空容器3の内部は、排気装置4によって空気が排気された真空環境になっている。この計測系は、例えば、大気圧から気圧が5桁ほど小さい中真空の環境を模擬するものである。また、真空容器3には、入出力端子5が設けられている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a measurement system including the wave surface measuring device according to the first embodiment of the present invention. The wave surface measuring device according to the first embodiment includes a main body 1 and a calculation device 6. In the measurement system shown in FIG. 1, the main body 1 and the subject 2 are housed in a vacuum container 3, and the inside of the vacuum container 3 is in a vacuum environment in which air is exhausted by an exhaust device 4. This measurement system simulates, for example, a medium vacuum environment in which the atmospheric pressure is about 5 orders of magnitude smaller than the atmospheric pressure. Further, the vacuum container 3 is provided with an input / output terminal 5.

入出力端子5には、真空容器3の外部にある計算装置6と本体部1とを接続する配線、および光源7からの光を本体部1に導く光ファイバ8が設けられている。計算装置6は、パーソナルコンピュータに代表される汎用の計算装置である。光源7は、光軸aの光束Aを得るための光を出力する。図1に示す例では、光源7は、本体部1の外部に設けられている。ただし、光源7は、本体部1の内部に備えてもよい。光源7から出力された光は、光ファイバ8を通って本体部1に導かれると、本体部1から被検体2へ導かれて被検体2で反射される。この反射光が光束Aである。 The input / output terminals 5 are provided with wiring for connecting the computing device 6 outside the vacuum vessel 3 and the main body 1, and an optical fiber 8 for guiding the light from the light source 7 to the main body 1. The calculation device 6 is a general-purpose calculation device typified by a personal computer. The light source 7 outputs light for obtaining a luminous flux A on the optical axis a. In the example shown in FIG. 1, the light source 7 is provided outside the main body 1. However, the light source 7 may be provided inside the main body 1. When the light output from the light source 7 is guided to the main body 1 through the optical fiber 8, it is guided from the main body 1 to the subject 2 and reflected by the subject 2. This reflected light is the luminous flux A.

入出力端子5に設けられた配線には、データ信号線b、計測信号線cおよび電源線dがある。データ信号線bは、本体部1と計算装置6がやり取りするデータ信号が伝播される配線である。データ信号線bは、本体部1が備える入出力部10に接続されて、入出力部10が、本体部1と計算装置6がやり取りするデータ信号を中継する。計測信号線cは、本体部1が備える温度計測部11に接続されており、温度計測部11により計測された温度の計測信号は、計測信号線cを通って計算装置6に出力される。計算装置6からの電力は、電源線dを通って本体部1の内部回路へ供給される。データ信号線bおよび計測信号線cは、有線であっても、無線であってもよい。 The wiring provided in the input / output terminal 5 includes a data signal line b, a measurement signal line c, and a power supply line d. The data signal line b is a wiring through which a data signal exchanged between the main body 1 and the computing device 6 is propagated. The data signal line b is connected to the input / output unit 10 included in the main body 1, and the input / output unit 10 relays the data signal exchanged between the main body 1 and the calculation device 6. The measurement signal line c is connected to the temperature measurement unit 11 included in the main body 1, and the temperature measurement signal measured by the temperature measurement unit 11 is output to the calculation device 6 through the measurement signal line c. The electric power from the computing device 6 is supplied to the internal circuit of the main body 1 through the power supply line d. The data signal line b and the measurement signal line c may be wired or wireless.

上記計測系における真空容器3の内部が、排気装置4および気圧計9を用いて、例えば大気圧から1[Pa]程度の中真空まで減圧された場合を考える。この場合、真空容器3の内部は、大気圧1013[hPa]=1E+5[Pa]から気圧が5桁程小さくなっている。このように減圧された環境下では、空気が極めて薄いため、空気の対流という物理現象が生じない。 Consider a case where the inside of the vacuum vessel 3 in the measurement system is depressurized from atmospheric pressure to a medium vacuum of about 1 [Pa] by using an exhaust device 4 and a barometer 9. In this case, the pressure inside the vacuum vessel 3 is about 5 orders of magnitude smaller than the atmospheric pressure of 1013 [hPa] = 1E + 5 [Pa]. In such a decompressed environment, the air is extremely thin, so that the physical phenomenon of air convection does not occur.

空気の対流がないため、本体部1は、被検体2からの光束Aの波面を計測するときに、大気のゆらぎを考慮しなくてもよい。一方、中真空まで減圧されると、空気の屈折率が、例えば、1.0003から1.0000に変化するため、光路長が変動してフォーカス位置がずれる。空気の対流がないため、本体部1の内部回路からの熱は、大気中に排熱されず本体部1の内部に熱が蓄積される。熱の蓄積によって温度が上昇すると、本体部1の内部回路の動作不良が発生しやすくなる。 Since there is no convection of air, the main body 1 does not have to consider the fluctuation of the atmosphere when measuring the wave surface of the luminous flux A from the subject 2. On the other hand, when the pressure is reduced to medium vacuum, the refractive index of air changes from, for example, 1.0003 to 1.0000, so that the optical path length fluctuates and the focus position shifts. Since there is no convection of air, the heat from the internal circuit of the main body 1 is not exhausted into the atmosphere and the heat is accumulated inside the main body 1. When the temperature rises due to the accumulation of heat, the internal circuit of the main body 1 tends to malfunction.

実施の形態1に係る波面計測装置は、前述した減圧下の不具合を低減する構成になっている。図2は、実施の形態1に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。図2において、図1に示した被検体2および入出力端子5の記載は省略されている。入出力部10および制御回路12は、本体部1の内部回路であり、接着部13によって放熱部14の一方の面に熱的に接続されている。放熱部14は、一方の面に入出力部10および制御回路12が熱的に接続され、他方の面が黒色である板形状を有している。放熱部14は、入出力部10および制御回路12が熱的に接続された一方の面を筐体15の内側に向けて、筐体15における、光束Aの光軸aから離れた位置に配置される。光軸aから離れた位置は、例えば、筐体15における光軸aに平行な位置であってもよい。放熱部14は、入出力部10および制御回路12からの熱を、熱放射によって筐体15の外部に放出する。 The wave surface measuring device according to the first embodiment has a configuration for reducing the above-mentioned problems under reduced pressure. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the wave surface measuring device according to the first embodiment. In FIG. 2, the description of the subject 2 and the input / output terminal 5 shown in FIG. 1 is omitted. The input / output section 10 and the control circuit 12 are internal circuits of the main body section 1, and are thermally connected to one surface of the heat dissipation section 14 by the adhesive section 13. The heat radiating unit 14 has a plate shape in which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected to one surface and the other surface is black. The heat radiating unit 14 is arranged at a position in the housing 15 away from the optical axis a of the luminous flux A so that one surface to which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected faces the inside of the housing 15. Will be done. The position away from the optical axis a may be, for example, a position parallel to the optical axis a in the housing 15. The heat radiating unit 14 releases heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 to the outside of the housing 15 by heat radiation.

筐体15は、例えば、一面が開口した箱状部材である。温度計測部11a、温度計測部11b、制御回路12、波面分割部17、受光部18、光路分割部19、コリメートレンズ20、フォーカス調整レンズ21、並進機構22、校正用原器23および光路切り替え部24が筐体15に収容される。放熱部14は、入出力部10および制御回路12が接続された側の面を筐体15の内側に向けて、緩衝部16を介して筐体15の上記開口を覆う状態で配置される。緩衝部16が介在するため、放熱部14と筐体15との間には隙間が空いている。 The housing 15 is, for example, a box-shaped member having an open side. Temperature measurement unit 11a, temperature measurement unit 11b, control circuit 12, wave surface division unit 17, light receiving unit 18, optical path division unit 19, collimating lens 20, focus adjustment lens 21, translation mechanism 22, calibration prototype 23 and optical path switching unit 24 is housed in the housing 15. The heat radiating unit 14 is arranged so that the surface on the side to which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected faces the inside of the housing 15 and covers the opening of the housing 15 via the cushioning unit 16. Since the buffer portion 16 is interposed, there is a gap between the heat radiating portion 14 and the housing 15.

計算装置6は、演算部6a、電源部6b、遮断部6cおよび温度記憶部6dを備える。入出力部10は、図2に示すように、データ信号線bによって演算部6aと接続され、演算部6aと制御回路12とがやり取りするデータ信号のインタフェースである。例えば、入出力部10は、USB、RJ45、RS232CおよびIEEE1394に代表される汎用された規格のインタフェースとして機能する。 The calculation device 6 includes a calculation unit 6a, a power supply unit 6b, a cutoff unit 6c, and a temperature storage unit 6d. As shown in FIG. 2, the input / output unit 10 is connected to the calculation unit 6a by the data signal line b, and is an interface for data signals exchanged between the calculation unit 6a and the control circuit 12. For example, the input / output unit 10 functions as an interface of a general-purpose standard represented by USB, RJ45, RS232C and IEEE1394.

電源部6bは、電源線dによって制御回路12と接続され、遮断部6cが、電源部6bと制御回路12との間に設けられる。電源部6bからの電力は、電源線dを通って制御回路12へ供給される。温度計測部11aおよび温度計測部11bは、図1に示した温度計測部11であり、計測信号線c1および計測信号線c2は、図1に示した計測信号線cである。温度記憶部6dは、計測信号線c1を介して温度計測部11aに接続され、計測信号線c2を介して温度計測部11bに接続されている。 The power supply unit 6b is connected to the control circuit 12 by a power supply line d, and a cutoff unit 6c is provided between the power supply unit 6b and the control circuit 12. The electric power from the power supply unit 6b is supplied to the control circuit 12 through the power supply line d. The temperature measurement unit 11a and the temperature measurement unit 11b are the temperature measurement units 11 shown in FIG. 1, and the measurement signal line c1 and the measurement signal line c2 are the measurement signal lines c shown in FIG. The temperature storage unit 6d is connected to the temperature measurement unit 11a via the measurement signal line c1 and is connected to the temperature measurement unit 11b via the measurement signal line c2.

温度計測部11aは、制御回路12の温度を計測し、温度計測部11bは、受光部18の温度を計測する。温度記憶部6dは、計測信号線c1を介して温度計測部11aから計測信号を入力し、計測信号線c2を介して温度計測部11bから計測信号を入力して記憶する。さらに、温度記憶部6dは、計測信号が示す温度と動作保証温度範囲とを比較し、比較結果を遮断部6cに通知する機能も有する。半導体で構成された電子部品には、動作が保証される温度範囲がある。電子部品の温度が上昇して動作保証温度範囲を超えると、電子部品の動作が不安定になり、ひいては故障の要因にもなり得る。制御回路12および受光部18は、動作保証温度範囲を有した電子部品であり、温度記憶部6dには、これらの動作保証温度範囲が事前に設定されている。 The temperature measuring unit 11a measures the temperature of the control circuit 12, and the temperature measuring unit 11b measures the temperature of the light receiving unit 18. The temperature storage unit 6d inputs a measurement signal from the temperature measurement unit 11a via the measurement signal line c1 and inputs and stores the measurement signal from the temperature measurement unit 11b via the measurement signal line c2. Further, the temperature storage unit 6d also has a function of comparing the temperature indicated by the measurement signal with the operation guaranteed temperature range and notifying the blocking unit 6c of the comparison result. Electronic components made of semiconductors have a temperature range in which operation is guaranteed. If the temperature of the electronic component rises and exceeds the guaranteed operating temperature range, the operation of the electronic component becomes unstable, which may cause a failure. The control circuit 12 and the light receiving unit 18 are electronic components having an operation guaranteed temperature range, and these operation guaranteed temperature ranges are preset in the temperature storage unit 6d.

遮断部6cは、計測信号が示す温度が、動作保証温度範囲を超えたことを示す比較結果が通知されると、制御回路12への電力供給を遮断する。一方、計測信号が示す温度が、動作保証温度範囲に戻ったことを示す比較結果が通知されると、遮断部6cは、制御回路12への電力供給を再開する。また、遮断部6cは、制御回路12に電力が供給されてから、事前に設定された時間が経過すると電力供給を遮断し、電力供給を遮断してから、事前に設定された時間が経過すると電力供給を再開する。 The cutoff unit 6c cuts off the power supply to the control circuit 12 when the comparison result indicating that the temperature indicated by the measurement signal exceeds the guaranteed operating temperature range is notified. On the other hand, when the comparison result indicating that the temperature indicated by the measurement signal has returned to the guaranteed operating temperature range is notified, the cutoff unit 6c restarts the power supply to the control circuit 12. Further, the cutoff unit 6c cuts off the power supply when a preset time elapses after the power is supplied to the control circuit 12, and when the power supply is cut off and the preset time elapses. Resume power supply.

なお、温度計測部11が温度を計測する対象は、制御回路12および受光部18に限定されるものではない。例えば、温度計測部11が、入出力部10、放熱部14および筐体15の温度を計測し、遮断部6cが、温度計測部11によって計測された温度に基づいて制御回路12への電力供給の遮断と再開を実行してもよい。 The target for measuring the temperature by the temperature measuring unit 11 is not limited to the control circuit 12 and the light receiving unit 18. For example, the temperature measuring unit 11 measures the temperatures of the input / output unit 10, the heat radiating unit 14, and the housing 15, and the blocking unit 6c supplies power to the control circuit 12 based on the temperature measured by the temperature measuring unit 11. May be shut off and restarted.

光源7から光ファイバ8を通って本体部1に入力された光は、コリメートレンズ20によって平行光に変換される。光路分割部19は、ビームスプリッタにより実現される光学部品である。コリメートレンズ20によって平行光に変換された光は、光路分割部19によってフォーカス調整レンズ21側の光路に導かれる。この光路は開口部15aを通って筐体15の外側に続いており、その先に図1に示した被検体2が配置される。被検体2に導かれた光は被検体2で反射し、反射光の光束Aは上記光路を伝播して本体部1に戻る。光源7が可視光を出力し、筐体15が、透明な部材(例えば、ガラス)で構成されている場合、可視光束は筐体15の壁面を透過するため、開口部15aがなくてもよい。 The light input from the light source 7 to the main body 1 through the optical fiber 8 is converted into parallel light by the collimating lens 20. The optical path dividing portion 19 is an optical component realized by a beam splitter. The light converted into parallel light by the collimating lens 20 is guided to the optical path on the focus adjusting lens 21 side by the optical path dividing unit 19. This optical path continues to the outside of the housing 15 through the opening 15a, and the subject 2 shown in FIG. 1 is arranged ahead of the optical path. The light guided to the subject 2 is reflected by the subject 2, and the luminous flux A of the reflected light propagates in the optical path and returns to the main body 1. When the light source 7 outputs visible light and the housing 15 is made of a transparent member (for example, glass), the visible light flux passes through the wall surface of the housing 15, so that the opening 15a may not be present. ..

本体部1に戻った被検体2からの光束Aは、フォーカス調整レンズ21によって光路分割部19および波面分割部17を通して受光部18に導かれる。受光部18は、波面分割部17によって複数に分割された光束を受光する。受光部18は、電荷結合素子(CCD)またはCMOSイメージセンサにより実現され、受光した光信号から2次元の画像情報を取得する。受光部18と制御回路12は、配線eによって接続されている。
制御回路12は、波面分割部17からの光を受光部18が受光する、いわゆる露光を制御する。さらに、制御回路12は、受光部18からの信号(後述する集光スポットを示す信号)の読み出しを制御する。
The luminous flux A from the subject 2 returned to the main body 1 is guided to the light receiving unit 18 by the focus adjusting lens 21 through the optical path dividing portion 19 and the wave surface dividing portion 17. The light receiving unit 18 receives the light flux divided into a plurality by the wave surface dividing unit 17. The light receiving unit 18 is realized by a charge-coupled device (CCD) or a CMOS image sensor, and acquires two-dimensional image information from the received optical signal. The light receiving unit 18 and the control circuit 12 are connected by wiring e.
The control circuit 12 controls so-called exposure, in which the light receiving unit 18 receives the light from the wave surface dividing unit 17. Further, the control circuit 12 controls reading of a signal (a signal indicating a focusing spot described later) from the light receiving unit 18.

並進機構22は、図2の両矢印で示す方向に、被検体2からの光束Aの光軸aに沿ってフォーカス調整レンズ21を並進させる。例えば、図1に示した計測系が中真空まで減圧され、空気の屈折率が変化して光路長が変動したとき、並進機構22が、フォーカス調整レンズ21を並進させて、光路長の変動によるフォーカス位置のずれを補正する。 The translation mechanism 22 translates the focus adjustment lens 21 along the optical axis a of the luminous flux A from the subject 2 in the direction indicated by the double-headed arrow in FIG. For example, when the measurement system shown in FIG. 1 is decompressed to a medium vacuum and the refractive index of air changes and the optical path length fluctuates, the translation mechanism 22 translates the focus adjustment lens 21 and causes the fluctuation of the optical path length. Correct the shift of the focus position.

校正用原器23は、入射された光束を反射するものであり、例えば、反射鏡により実現される。光路切り替え部24は、図2の両矢印で示すように、校正用原器23を被検体2とフォーカス調整レンズ21の間の光路に出し入れする。すなわち、校正用原器23は、光路切り替え部24によって、光束の伝播の基準となる方向を示す光軸aに配置される。フォーカス調整レンズ21は、校正用原器23から反射された光束を、波面分割部17を通して受光部18へ導く。 The calibration prototype 23 reflects the incident light flux, and is realized by, for example, a reflecting mirror. As shown by the double-headed arrow in FIG. 2, the optical path switching unit 24 moves the calibration prototype 23 in and out of the optical path between the subject 2 and the focus adjustment lens 21. That is, the calibration prototype 23 is arranged by the optical path switching unit 24 on the optical axis a indicating the direction that serves as a reference for the propagation of the luminous flux. The focus adjustment lens 21 guides the light flux reflected from the calibration prototype 23 to the light receiving unit 18 through the wave surface dividing unit 17.

実施の形態1に係る波面計測装置は、シャックハルトマン方式の波面センサにより実現される。この波面センサは、複数のレンズが配列されたレンズアレイと撮像装置を備えて構成される。レンズアレイは、図2に示した波面分割部17であり、撮像装置は、図2に示した受光部18である。 The wavefront measuring device according to the first embodiment is realized by a Shack-Hartmann type wavefront sensor. This wavefront sensor is configured to include a lens array in which a plurality of lenses are arranged and an imaging device. The lens array is the wave surface dividing unit 17 shown in FIG. 2, and the imaging device is the light receiving unit 18 shown in FIG.

図3Aは、平面波の光が入射された波面分割部17を示す平面図である。図3Bは、図3Aの波面分割部17により分割された光束Aが入射された受光部18を示す平面図である。図3Cは、平面波の光が入射された波面分割部17および受光部18を、図3AのB−B線および図3BのC−C線で切った様子を示す断面矢示図である。図3Dは、平面波の波面18a1を示す図であり、Z軸が光束Aの光軸に相当している。図1に示した被検体2から平面波で伝播してきた光束Aの波面は、図3Aと図3Cに示すように、波面分割部17が備える複数のレンズによって空間的に分割される。波面分割部17によって空間的に分割された光のそれぞれは、図3Bに示すように受光部18の撮像面上に集光され、光の集光位置に集光スポットの点像18aが形成される。 FIG. 3A is a plan view showing the wave surface dividing portion 17 in which the light of the plane wave is incident. FIG. 3B is a plan view showing a light receiving unit 18 in which the light flux A divided by the wave surface dividing unit 17 of FIG. 3A is incident. FIG. 3C is a cross-sectional arrow diagram showing a state in which the wave surface dividing portion 17 and the light receiving portion 18 on which the plane wave light is incident are cut along the BB line of FIG. 3A and the CC line of FIG. 3B. FIG. 3D is a diagram showing a wave surface 18a1 of a plane wave, and the Z axis corresponds to the optical axis of the luminous flux A. As shown in FIGS. 3A and 3C, the wave surface of the light flux A propagating from the subject 2 shown in FIG. 1 as a plane wave is spatially divided by a plurality of lenses included in the wave surface dividing portion 17. As shown in FIG. 3B, each of the light spatially divided by the wave surface dividing section 17 is focused on the imaging surface of the light receiving section 18, and a point image 18a of the focused spot is formed at the light focusing position. To.

撮像面上に集光された光は、受光部18によって電気信号に光電変換される。光電変換によって得られた信号は、集光スポットを示す信号である。制御回路12は、配線eを通して、集光スポットを示す信号を、受光部18から取得する。制御回路12は、集光スポットを示す信号を、入出力部10を介して、計算装置6の演算部6aに出力する。演算部6aは、制御回路12から入力した信号に基づいて、集光スポットの位置および光束Aの広がりを定量的に算出する。平面波の光束Aに由来する点像18aは、図3Cに示すように、レンズアレイ(波面分割部17)が備える複数のレンズの中心位置のそれぞれに分布している。 The light collected on the imaging surface is photoelectrically converted into an electric signal by the light receiving unit 18. The signal obtained by the photoelectric conversion is a signal indicating a focused spot. The control circuit 12 acquires a signal indicating a condensing spot from the light receiving unit 18 through the wiring e. The control circuit 12 outputs a signal indicating the condensing spot to the calculation unit 6a of the calculation device 6 via the input / output unit 10. The calculation unit 6a quantitatively calculates the position of the condensing spot and the spread of the luminous flux A based on the signal input from the control circuit 12. As shown in FIG. 3C, the point image 18a derived from the luminous flux A of the plane wave is distributed at each of the center positions of the plurality of lenses included in the lens array (wave surface dividing portion 17).

図4Aは、進行方向に対して広がった光が入射された波面分割部17を示す平面図である。図4Bは、図4Aの波面分割部17により分割された光束が入射された受光部18を示す平面図である。図4Cは、進行方向に対して広がった光が入射された波面分割部17および受光部18を、図4AのD−D線および図4BのE−E線で切った様子を示す断面矢示図である。図4Dは、進行方向に対して広がった光の波面18b1を示す図であり、Z軸が光束Aの光軸に相当している。 FIG. 4A is a plan view showing a wave surface dividing portion 17 in which light spread in the traveling direction is incident. FIG. 4B is a plan view showing a light receiving unit 18 in which the light flux divided by the wave surface dividing unit 17 of FIG. 4A is incident. FIG. 4C is a cross-sectional arrow showing a state in which the wave surface dividing portion 17 and the light receiving portion 18 on which the light spread in the traveling direction is incident are cut along the DD line of FIG. 4A and the EE line of FIG. 4B. It is a figure. FIG. 4D is a diagram showing a wave surface 18b1 of light that spreads in the traveling direction, and the Z axis corresponds to the optical axis of the luminous flux A.

図1に示した被検体2から進行方向に対して広がって伝播してきた光束Aは、図4Aおよび図4Cに示すように、波面分割部17が備える複数のレンズによって空間的に分割される。波面分割部17によって空間的に分割された光のそれぞれは、図4Bに示すように受光部18の撮像面上に集光されて、光の集光位置に集光スポットの点像18bが形成される。進行方向に対して広がって伝播してきた光束Aに由来する点像18bは、図4Cに示すように、レンズアレイ(波面分割部17)が備える複数のレンズの中心位置のそれぞれからずれた位置に分布している。 As shown in FIGS. 4A and 4C, the luminous flux A spreading and propagating from the subject 2 shown in FIG. 1 in the traveling direction is spatially divided by a plurality of lenses included in the wave surface dividing portion 17. As shown in FIG. 4B, each of the light spatially divided by the wave surface dividing section 17 is focused on the imaging surface of the light receiving section 18, and a point image 18b of the focused spot is formed at the light focusing position. Will be done. As shown in FIG. 4C, the point image 18b derived from the luminous flux A that has spread and propagated in the traveling direction is located at a position deviated from each of the center positions of the plurality of lenses included in the lens array (wave surface dividing portion 17). It is distributed.

このように点像の空間分布は、レンズアレイに入射された波面の局所的な傾きと相関がある。このため、図3Dに示すように、点像18aの空間分布から、レンズアレイに入射された波面18a1が求められ、図4Dに示すように、点像18bの空間分布から、レンズアレイに入射された波面18b1が求められる。点像の位置から波面を計測する方法には、既存の様々な方法を用いてもよい。 As described above, the spatial distribution of the point image correlates with the local inclination of the wave surface incident on the lens array. Therefore, as shown in FIG. 3D, the wave surface 18a1 incident on the lens array is obtained from the spatial distribution of the point image 18a, and as shown in FIG. 4D, it is incident on the lens array from the spatial distribution of the point image 18b. The wave surface 18b1 is required. As a method of measuring the wave surface from the position of the point image, various existing methods may be used.

これまで、波面分割部17が複数のレンズを格子状に配置したレンズアレイである場合を示したが、複数のレンズがハニカム状に配置されたレンズアレイであってもよい。
レンズアレイは、図3Aおよび図4Aに示すように、不要な光が隣接したレンズへ透過されないように、レンズアレイを構成する複数のレンズのそれぞれの間を黒く着色してもよく、光を吸収または散乱させる加工を施してもよい。
Up to now, the case where the wave surface dividing portion 17 is a lens array in which a plurality of lenses are arranged in a grid pattern has been shown, but a lens array in which a plurality of lenses are arranged in a honeycomb shape may be used.
As shown in FIGS. 3A and 4A, the lens array may be colored black between each of the plurality of lenses constituting the lens array so that unnecessary light is not transmitted to adjacent lenses, and absorbs the light. Alternatively, it may be processed to scatter.

空気の屈折率は、気圧(乾燥空気の分圧および水蒸気の分圧)と気温に由来した大気のゆらぎの影響を受けて変化する。この場合の屈折率の変動は小さいが、光が伝播する光路長が長くなるにつれて光の波長と比較して無視できない大きさとなるため、波面計測は、一般に大気のゆらぎの影響を強く受ける。そこで、大気のゆらぎの影響を低減するため、空気を取り除いた環境で波面計測を行うことがある。 The refractive index of air changes under the influence of atmospheric pressure (partial pressure of dry air and partial pressure of water vapor) and atmospheric fluctuations caused by air temperature. In this case, the fluctuation of the refractive index is small, but as the optical path length through which the light propagates becomes longer, the magnitude becomes non-negligible as compared with the wavelength of the light. Therefore, the wave surface measurement is generally strongly influenced by the fluctuation of the atmosphere. Therefore, in order to reduce the influence of atmospheric fluctuations, wave surface measurement may be performed in an environment where air is removed.

また、受光部18の出力に含まれるノイズが温度上昇に比例して増加することがあり、温度の上昇によって筐体15にひずみが生じることがある。筐体15がひずむと、光路上の光学部材の傾きまたは位置にずれが生じて波面計測に悪影響を与える。さらに、減圧された環境下では、筐体15への空気圧が減って筐体15にひずみが生じることがある。
そこで、実施の形態1に係る波面計測装置は、上記課題を解決するための下記の(1)から(9)までの特徴を有している。
Further, the noise contained in the output of the light receiving unit 18 may increase in proportion to the temperature rise, and the housing 15 may be distorted due to the temperature rise. When the housing 15 is distorted, the inclination or position of the optical member on the optical path is displaced, which adversely affects the wave surface measurement. Further, in a decompressed environment, the air pressure on the housing 15 may decrease and the housing 15 may be distorted.
Therefore, the wave surface measuring device according to the first embodiment has the following features (1) to (9) for solving the above problems.

特徴(1)として、入出力部10および制御回路12が、受光部18から離して配置されており、制御回路12と受光部18は配線eによって接続されている。受光部18は、被検体2からの光束Aの集光スポットを計測し、受光部18の動作状態は、波面計測の精度に大きく影響を与える。一方、入出力部10と制御回路12は、動作中に発熱し、熱源となりやすい。そこで、熱源となりやすい入出力部10および制御回路12を受光部18から離して配置することで、受光部18の温度上昇が低減される。 As a feature (1), the input / output unit 10 and the control circuit 12 are arranged apart from the light receiving unit 18, and the control circuit 12 and the light receiving unit 18 are connected by wiring e. The light receiving unit 18 measures the focused spot of the luminous flux A from the subject 2, and the operating state of the light receiving unit 18 greatly affects the accuracy of the wave surface measurement. On the other hand, the input / output unit 10 and the control circuit 12 generate heat during operation and tend to be heat sources. Therefore, by arranging the input / output unit 10 and the control circuit 12 which are likely to be heat sources apart from the light receiving unit 18, the temperature rise of the light receiving unit 18 is reduced.

特徴(2)として、入出力部10および制御回路12が、放熱部14に熱的に接続されている。例えば、入出力部10および制御回路12は、接着部13によって放熱部14に接続される。放熱部14は、入出力部10および制御回路12からの熱を、熱放射によって外界(筐体15の外部)に放出する。接着部13には、例えば熱伝導性を有する接着材料が用いられる。また、放熱部14には、接着部13よりも熱伝導率が相対的に高い材料が用いられる。空気の対流がない減圧された環境においても、入出力部10および制御回路12からの熱は、接着部13を熱伝導して放熱部14に伝達され、放熱部14によって筐体15の外部に放出される。 As a feature (2), the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected to the heat dissipation unit 14. For example, the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected to the heat dissipation unit 14 by the adhesive unit 13. The heat radiating unit 14 releases heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 to the outside world (outside the housing 15) by heat radiation. For the adhesive portion 13, for example, an adhesive material having thermal conductivity is used. Further, for the heat radiating portion 14, a material having a relatively higher thermal conductivity than that of the adhesive portion 13 is used. Even in a depressurized environment where there is no air convection, the heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 is thermally conducted through the adhesive unit 13 and transferred to the heat dissipation unit 14, and is transferred to the outside of the housing 15 by the heat dissipation unit 14. It is released.

入出力部10および制御回路12を放熱部14の面の中央付近に接続することにより、入出力部10および制御回路12からの熱による温度勾配が、放熱部14の上記面の中央から周辺に対称的になる。このため、放熱部14の面の端部に入出力部10および制御回路12が接続された場合に比べて放熱部14の温度が均一になり、放熱部14の温度上昇による歪みを低減できる。 By connecting the input / output unit 10 and the control circuit 12 near the center of the surface of the heat dissipation unit 14, the temperature gradient due to heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 is moved from the center of the surface of the heat dissipation unit 14 to the periphery. Become symmetric. Therefore, the temperature of the heat radiating unit 14 becomes uniform as compared with the case where the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected to the end of the surface of the heat radiating unit 14, and distortion due to the temperature rise of the heat radiating unit 14 can be reduced.

特徴(3)として、放熱部14は、フォーカス調整レンズ21によって被検体2から受光部18へ導かれる光束Aの光軸aから離れた位置に配置されている。図2に示した例では、放熱部14は、光軸aと平行な状態で筐体15の上部に配置されている。ただし、放熱部14は、光束Aの光軸aから離れた位置であれば、筐体15の下部に配置されてもよい。放熱部14が光軸aから離れた位置に配置されるので、後述する放熱部14の熱変形に伴う筐体15のゆがみが光路に与える影響を軽減することができる。 As a feature (3), the heat radiating unit 14 is arranged at a position away from the optical axis a of the light flux A guided from the subject 2 to the light receiving unit 18 by the focus adjusting lens 21. In the example shown in FIG. 2, the heat radiating portion 14 is arranged on the upper portion of the housing 15 in a state parallel to the optical axis a. However, the heat radiating portion 14 may be arranged at the lower part of the housing 15 as long as it is located away from the optical axis a of the luminous flux A. Since the heat radiating unit 14 is arranged at a position away from the optical axis a, it is possible to reduce the influence of the distortion of the housing 15 due to the thermal deformation of the heat radiating unit 14 described later on the optical path.

特徴(4)として、放熱部14は、光軸aに向いていない面が黒色である。放熱部14の光軸aに向いていない面は、図2に示したように、筐体15の外部に向いた面である。放熱部14の熱放射による伝熱を促進させるため、放熱部14の光軸aに向いていない面は、熱放射の効率が高くなる黒色に着色または黒色加工されている。 As a feature (4), the heat radiating portion 14 has a black surface that does not face the optical axis a. The surface of the heat radiating unit 14 that does not face the optical axis a is a surface that faces the outside of the housing 15 as shown in FIG. In order to promote heat transfer by heat radiation of the heat radiation unit 14, the surface of the heat radiation unit 14 that does not face the optical axis a is colored or blackened in black to increase the efficiency of heat radiation.

特徴(5)として、放熱部14は、緩衝部16を介して筐体15との間に隙間を空けて配置されている。緩衝部16は、放熱部14からの応力を低減させる部材であればよく、例えば、バネ状の弾性部材である。また、緩衝部16には、放熱部14および筐体15に比べて熱伝導率が相対的に小さい材料が用いられる。放熱部14と筐体15との間に隙間が空いているので、放熱部14の温度上昇に伴う熱変形(熱膨張または熱収縮)による応力が筐体15に加わることを防止できる。また、放熱部14と筐体15との間に隙間が空いているので、筐体15の内部の大気を、排気装置4によって十分に排気できる。 As a feature (5), the heat radiating portion 14 is arranged with a gap between it and the housing 15 via the buffering portion 16. The cushioning portion 16 may be a member that reduces the stress from the heat radiating portion 14, and is, for example, a spring-shaped elastic member. Further, for the buffer portion 16, a material having a relatively small thermal conductivity as compared with the heat radiating portion 14 and the housing 15 is used. Since there is a gap between the heat radiating unit 14 and the housing 15, it is possible to prevent stress due to thermal deformation (thermal expansion or contraction) due to the temperature rise of the heat radiating unit 14 from being applied to the housing 15. Further, since there is a gap between the heat radiating portion 14 and the housing 15, the atmosphere inside the housing 15 can be sufficiently exhausted by the exhaust device 4.

図5は、筐体15に直接接続された放熱部14が熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。本体部1aには、緩衝部16が設けられておらず、放熱部14が筐体15に直接接続されている。放熱部14は、温度上昇によって熱膨張してゆがむことがある。緩衝部16がない場合、熱変形によって放熱部14に生じた応力は、筐体15に伝わって筐体15をゆがませる。筐体15には、光束Aが通る開口部15aが壁面部に設けられ、波面分割部17、受光部18、光路分割部19およびフォーカス調整レンズ21といった光学要素が収容されている。筐体15がゆがむと、図5に示すように、光束Aに対する光学要素の位置または傾きが、ゆがみ前の状態に比べてずれてしまう。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a wave surface measuring device when the heat radiating portion 14 directly connected to the housing 15 is thermally deformed. The main body 1a is not provided with a shock absorbing portion 16, and the heat radiating portion 14 is directly connected to the housing 15. The heat radiating unit 14 may be thermally expanded and distorted due to an increase in temperature. When there is no buffer portion 16, the stress generated in the heat radiating portion 14 due to thermal deformation is transmitted to the housing 15 and distorts the housing 15. The housing 15 is provided with an opening 15a through which the light flux A passes on the wall surface, and houses optical elements such as a wave surface dividing portion 17, a light receiving portion 18, an optical path dividing portion 19, and a focus adjusting lens 21. When the housing 15 is distorted, as shown in FIG. 5, the position or inclination of the optical element with respect to the luminous flux A is deviated from the state before the distortion.

図6は、緩衝部16を介して筐体15に接続された放熱部14が熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。本体部1では、放熱部14が緩衝部16を介して筐体15との間に隙間を空けて配置されている。熱変形によって放熱部14に生じた応力は、緩衝部16に吸収されて筐体15に伝わりにくくなっている。このため、図6に示すように、光束Aに対する光学要素の位置または傾きが維持される。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wave surface measuring device when the heat radiating portion 14 connected to the housing 15 via the buffer portion 16 is thermally deformed. In the main body 1, the heat radiating portion 14 is arranged with a gap between the heat radiating portion 14 and the housing 15 via the buffer portion 16. The stress generated in the heat radiating portion 14 due to the thermal deformation is absorbed by the buffer portion 16 and is difficult to be transmitted to the housing 15. Therefore, as shown in FIG. 6, the position or inclination of the optical element with respect to the luminous flux A is maintained.

特徴(6)として、並進機構22が、フォーカス調整レンズ21を、被検体2から受光部18へ導かれる光束Aの光軸aに沿って並進させる。気圧の変動に応じて光路長が変化しても、並進機構22がフォーカス調整レンズ21を光軸aに沿って並進させることで、フォーカス位置のずれを補正することができる。並進機構22には、気圧が低い環境下でも駆動し、かつ発熱しにくい駆動装置が使用される。 As a feature (6), the translation mechanism 22 translates the focus adjustment lens 21 along the optical axis a of the luminous flux A guided from the subject 2 to the light receiving portion 18. Even if the optical path length changes according to the fluctuation of the atmospheric pressure, the translation mechanism 22 translates the focus adjustment lens 21 along the optical axis a, so that the deviation of the focus position can be corrected. As the translation mechanism 22, a driving device that drives even in an environment with low atmospheric pressure and does not easily generate heat is used.

大気圧から中真空へ減圧することによる空気の屈折率の変動は小さいが、光路長が長くなるにつれて、温度または気圧に応じた空気の屈折率の変化量が大きくなる。
特に、本体部1から被検体2への光路長が長いと、受光部18によって求められた点像の空間分布が大きくゆがんで、受光部18の撮像面の外側に像を結ぶことがある。
さらに、波面分割部17を構成する複数のレンズと受光部18で得られる点像との相対位置関係が、点像の空間分布から把握できなくなる。
The fluctuation of the refractive index of air due to depressurization from atmospheric pressure to medium vacuum is small, but the amount of change in the refractive index of air according to the temperature or pressure increases as the optical path length increases.
In particular, when the optical path length from the main body 1 to the subject 2 is long, the spatial distribution of the point image obtained by the light receiving unit 18 is greatly distorted, and the image may be formed on the outside of the imaging surface of the light receiving unit 18.
Further, the relative positional relationship between the plurality of lenses constituting the wave surface dividing portion 17 and the point image obtained by the light receiving portion 18 cannot be grasped from the spatial distribution of the point image.

これに対して、並進機構22が、フォーカス調整レンズ21を光束Aの光軸aに沿って並進させて、前述した光路長の変動による影響を補正することで、例えば、受光部18の撮像面の外側に像を結んだ点像を、受光部18の撮像面上に戻すことができる。この補正により、波面分割部17を構成する複数のレンズと受光部18で得られる点像との相対位置関係を、点像の空間分布から把握できるようになり、波面の計測が可能となる。 On the other hand, the translation mechanism 22 translates the focus adjustment lens 21 along the optical axis a of the luminous flux A to correct the influence of the above-mentioned fluctuation of the optical path length, so that, for example, the imaging surface of the light receiving unit 18 The point image formed on the outside of the lens can be returned to the imaging surface of the light receiving unit 18. By this correction, the relative positional relationship between the plurality of lenses constituting the wave surface dividing unit 17 and the point image obtained by the light receiving unit 18 can be grasped from the spatial distribution of the point image, and the wave surface can be measured.

特許文献1に記載された波面センサは、フォーカス位置の変化分を波面の変化分に変換して気圧の変動による影響を補正していた。この補正方法では、波面センサで波面が計測できる程度のフォーカス位置のずれが想定されている。
これに対し、実施の形態1に係る波面計測装置は、並進機構22を有することにより、光路長の変動で波面の計測ができなくなってもフォーカス位置を補正することができる。
The wavefront sensor described in Patent Document 1 converts the change in the focus position into the change in the wavefront to correct the influence of the fluctuation of the atmospheric pressure. In this correction method, it is assumed that the focus position is deviated to the extent that the wavefront can be measured by the wavefront sensor.
On the other hand, since the wave surface measuring device according to the first embodiment has the translation mechanism 22, the focus position can be corrected even if the wave surface cannot be measured due to the fluctuation of the optical path length.

特徴(7)として、光路切り替え部24が、校正用原器23を、被検体2とフォーカス調整レンズ21との間の光路に出し入れする。校正用原器23は、被検体2とフォーカス調整レンズ21との間の光路に配置されると、光路分割部19から被検体2へ向けて反射された光束を、フォーカス調整レンズ21側に反射する。フォーカス調整レンズ21は、校正用原器23から反射された光束を、波面分割部17を通して受光部18へ導く。これにより、受光部18は、校正用原器23から反射された光束に由来する点像の空間分布を求め、この空間分布から計算装置6によって波面が計測される。被検体2からの光束Aに由来して計測された波面と校正用原器23から反射された光束に由来して計測された波面との差分から、被検体2からの光束Aの波面(正確には、パスが往路と復路の2倍であるため、被検体2からの光束Aの2倍の波面)が求められる。 As a feature (7), the optical path switching unit 24 moves the calibration prototype 23 in and out of the optical path between the subject 2 and the focus adjustment lens 21. When the calibration prototype 23 is arranged in the optical path between the subject 2 and the focus adjustment lens 21, the luminous flux reflected from the optical path dividing portion 19 toward the subject 2 is reflected toward the focus adjustment lens 21. To do. The focus adjustment lens 21 guides the light flux reflected from the calibration prototype 23 to the light receiving unit 18 through the wave surface dividing unit 17. As a result, the light receiving unit 18 obtains the spatial distribution of the point image derived from the luminous flux reflected from the calibration prototype 23, and the wave surface is measured by the calculation device 6 from this spatial distribution. From the difference between the wave surface measured from the luminous flux A from the subject 2 and the wave surface measured from the luminous flux reflected from the calibration prototype 23, the wave surface of the luminous flux A from the subject 2 (accurately). Since the path is twice that of the outward path and the return path, a wave surface that is twice the luminous flux A from the subject 2) is required.

実施の形態1に係る波面計測装置は、大気圧の環境下で、校正用原器23からの光束に由来する波面を計測し、続いて、大気圧から1[Pa]程度に減圧された環境下で、校正用原器23からの光束に由来する波面を計測する。気圧変動によって校正用原器23の形状は変わらないため、気圧変動の前後で校正用原器23からの光束に由来する波面の計測値に差異があった場合、この差異は、気圧が変動して本体部1の内部の光学系で発生した波面の変化量である。この変化量は、フォーカス位置のずれ量に相当する。
実施の形態1に係る波面計測装置は、特徴(7)を有することにより、気圧変動によるフォーカス位置のずれを、大気モデルなどの計算を行うことなく、実測で評価することができる。
The wave surface measuring device according to the first embodiment measures the wave surface derived from the luminous flux from the calibration prototype 23 in an atmospheric pressure environment, and subsequently reduces the pressure from the atmospheric pressure to about 1 [Pa]. Below, the wave surface derived from the luminous flux from the calibration prototype 23 is measured. Since the shape of the calibration prototype 23 does not change due to atmospheric pressure fluctuations, if there is a difference in the measured value of the wave surface derived from the luminous flux from the calibration prototype 23 before and after the atmospheric pressure fluctuation, this difference will cause the atmospheric pressure to fluctuate. This is the amount of change in the wave surface generated in the optical system inside the main body 1. This amount of change corresponds to the amount of deviation of the focus position.
Since the wave surface measuring device according to the first embodiment has the feature (7), the deviation of the focus position due to the atmospheric pressure fluctuation can be evaluated by actual measurement without performing a calculation such as an atmospheric model.

特徴(8)として、実施の形態1に係る波面計測装置は、温度を計測する温度計測部11を備え、温度計測部11によって計測された温度に基づいて、電源部6bから制御回路12への電力供給の遮断と再開を実行する遮断部6cとを備える。
遮断部6cは、計測信号が示す温度が、動作保証温度範囲を超えたことを示す比較結果が通知されると、制御回路12への電力供給を遮断する。一方、計測信号が示す温度が、動作保証温度範囲に戻ったことを示す比較結果が通知されると、遮断部6cは、制御回路12への電力供給を再開する。
As a feature (8), the wave surface measuring device according to the first embodiment includes a temperature measuring unit 11 for measuring the temperature, and from the power supply unit 6b to the control circuit 12 based on the temperature measured by the temperature measuring unit 11. It is provided with a shutoff unit 6c that shuts off and restarts the power supply.
The cutoff unit 6c cuts off the power supply to the control circuit 12 when the comparison result indicating that the temperature indicated by the measurement signal exceeds the guaranteed operating temperature range is notified. On the other hand, when the comparison result indicating that the temperature indicated by the measurement signal has returned to the guaranteed operating temperature range is notified, the cutoff unit 6c restarts the power supply to the control circuit 12.

特徴(9)として、遮断部6cが、制御回路12へ電力が供給された時間に基づいて、電源部6bから制御回路12への電力供給を遮断する。
電子部品に電力が供給されて動作が継続して行われると、電子部品の温度は上昇する。例えば、制御回路12は、放熱部14によって放熱されても、動作が長時間継続すると、温度が上昇して動作保証温度範囲を超えることがある。
そこで、制御回路12への電力供給が開始されて動作が継続して行われたときに、制御回路12の温度が動作保証温度範囲に維持される時間をT1とする。電力の供給が遮断された制御回路12の温度が動作保証温度範囲に戻るまでの時間をT2とする。時間T1と時間T2は、例えば、事前に実験により求めて遮断部6cに設定しておく。
遮断部6cは、制御回路12への電力供給時間が時間T1を経過すると電力供給を遮断する。一方、電力供給を遮断してから時間T2が経過すると、遮断部6cは制御回路12への電力供給を再開する。
As a feature (9), the cutoff unit 6c cuts off the power supply from the power supply unit 6b to the control circuit 12 based on the time when the power is supplied to the control circuit 12.
When power is supplied to the electronic component and the operation is continued, the temperature of the electronic component rises. For example, even if the control circuit 12 is radiated by the heat radiating unit 14, if the operation is continued for a long time, the temperature of the control circuit 12 may rise and exceed the guaranteed operation temperature range.
Therefore, when the power supply to the control circuit 12 is started and the operation is continuously performed, the time during which the temperature of the control circuit 12 is maintained within the guaranteed operation temperature range is defined as T1. Let T2 be the time until the temperature of the control circuit 12 from which the power supply is cut off returns to the guaranteed operating temperature range. The time T1 and the time T2 are, for example, obtained by an experiment in advance and set in the blocking unit 6c.
The cutoff unit 6c cuts off the power supply when the power supply time to the control circuit 12 elapses the time T1. On the other hand, when the time T2 elapses after the power supply is cut off, the cutoff unit 6c resumes the power supply to the control circuit 12.

以上のように、実施の形態1に係る波面計測装置は、制御回路12および入出力部10からの熱を、熱放射によって外界に放出する放熱部14を備えるので、大気圧から十分に減圧された環境であっても波面計測を行うことができる。 As described above, the wave surface measuring device according to the first embodiment includes the heat radiating unit 14 that releases the heat from the control circuit 12 and the input / output unit 10 to the outside world by heat radiation, so that the pressure is sufficiently reduced from the atmospheric pressure. Wave surface measurement can be performed even in a new environment.

実施の形態1に係る波面計測装置において、放熱部14は、緩衝部16を介して筐体15との間に隙間を空けて配置される。この構成を有することで、熱変形によって放熱部14に生じた応力が緩衝部16に吸収されて筐体15に伝わらず、放熱部14が熱変形しても、筐体15内の光学要素の位置または傾きを維持することができる。 In the wave surface measuring device according to the first embodiment, the heat radiating unit 14 is arranged with a gap between it and the housing 15 via the buffer unit 16. With this configuration, the stress generated in the heat radiating portion 14 due to thermal deformation is absorbed by the buffer portion 16 and is not transmitted to the housing 15, and even if the heat radiating portion 14 is thermally deformed, the optical element in the housing 15 The position or tilt can be maintained.

実施の形態1に係る波面計測装置は、光軸aに沿ってフォーカス調整レンズ21を並進させる並進機構22を備える。この構成を有することにより、波面計測装置は、光路長の変動で波面の計測ができなくなっても、フォーカス位置を補正することができる。 The wave surface measuring device according to the first embodiment includes a translation mechanism 22 that translates the focus adjustment lens 21 along the optical axis a. By having this configuration, the wave surface measuring device can correct the focus position even if the wave surface cannot be measured due to the fluctuation of the optical path length.

実施の形態1に係る波面計測装置は、入射された光束Aを反射する校正用原器23と、フォーカス調整レンズ21と被検体2との間の光路に校正用原器23を出し入れする光路切り替え部24とを備える。フォーカス調整レンズ21は、光路切り替え部24によって被検体2との間の光路に配置された校正用原器23から反射された光束Aを、波面分割部17を通して受光部18へ導く。この構成を有することで、波面計測装置は、校正用原器23から反射された光束に由来した波面を計測できる。さらに、波面計測装置は、気圧の変動前後で計測した校正用原器23からの光束に由来する波面を用いることで、気圧変動によるフォーカス位置のずれを、大気モデルなどの計算を行うことなく、実測で評価することができる。 The wave surface measuring device according to the first embodiment is an optical path switching between the calibration prototype 23 that reflects the incident luminous flux A and the optical path that moves the calibration prototype 23 in and out of the optical path between the focus adjustment lens 21 and the subject 2. A unit 24 is provided. The focus adjusting lens 21 guides the luminous flux A reflected from the calibration prototype 23 arranged in the optical path between the subject 2 and the subject 2 by the optical path switching unit 24 to the light receiving unit 18 through the wave surface dividing unit 17. With this configuration, the wave surface measuring device can measure the wave surface derived from the light flux reflected from the calibration prototype 23. Further, the wave surface measuring device uses the wave surface derived from the luminous flux from the calibration prototype 23 measured before and after the fluctuation of the atmospheric pressure, so that the deviation of the focus position due to the fluctuation of the atmospheric pressure can be calculated without calculating the atmospheric model or the like. It can be evaluated by actual measurement.

実施の形態1に係る波面計測装置は、遮断部6c、温度計測部11aおよび温度計測部11bを備える。温度計測部11aは、制御回路12の温度を計測し、温度計測部11bは、受光部18の温度を計測する。遮断部6cは、温度計測部11aおよび温度計測部11bによって計測された温度および制御回路12へ電力が継続して供給された時間とのいずれかに基づいて、制御回路12への電力供給の遮断と再開を実行する。
この構成を有することで、波面計測装置は、内部部品が動作保証温度範囲を超えて動作することを防止でき、温度上昇に起因した動作不良の発生を低減することができる。
The wave surface measuring device according to the first embodiment includes a blocking unit 6c, a temperature measuring unit 11a, and a temperature measuring unit 11b. The temperature measuring unit 11a measures the temperature of the control circuit 12, and the temperature measuring unit 11b measures the temperature of the light receiving unit 18. The cutoff unit 6c cuts off the power supply to the control circuit 12 based on either the temperature measured by the temperature measurement unit 11a and the temperature measurement unit 11b and the time during which the power is continuously supplied to the control circuit 12. And resume.
By having this configuration, the wave surface measuring device can prevent the internal parts from operating beyond the guaranteed operating temperature range, and can reduce the occurrence of malfunction due to the temperature rise.

実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。図7において、図2と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態2に係る波面計測装置の本体部1Aは、本体部1と異なる構成要素として、放熱部14Aと筐体15Aを備える。実施の形態1で説明した撮像面は、受光部18の正面である。筐体15Aは、図7に示すように、受光部18の背面側に延びた箱形状を有しており、実施の形態1で示した筐体15よりも受光部18の背面側の内部空間が大きくなっている。筐体15Aは、受光部18の背面側の一部が開口している。
Embodiment 2.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the wave surface measuring device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The main body 1A of the wave surface measuring device according to the second embodiment includes a heat radiating portion 14A and a housing 15A as components different from the main body 1. The imaging surface described in the first embodiment is the front surface of the light receiving unit 18. As shown in FIG. 7, the housing 15A has a box shape extending to the back side of the light receiving portion 18, and has an internal space on the back side of the light receiving portion 18 as compared with the housing 15 shown in the first embodiment. Is getting bigger. The housing 15A is partially open on the back surface side of the light receiving portion 18.

放熱部14Aは、一方の面に入出力部10および制御回路12が接着部13によって熱的に接続され、他方の面が黒色の板形状の部材である。放熱部14Aは、例えば、筐体15Aの上記開口を覆うことが可能な大きさであればよい。放熱部14Aは、入出力部10および制御回路12が接続された側の面を筐体15Aの内側に向けて、緩衝部16を介して筐体15Aの上記開口を覆う状態で配置される。緩衝部16が介在するため、放熱部14Aと筐体15Aとの間には隙間が空いている。 The heat radiating unit 14A is a plate-shaped member in which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected to one surface by the adhesive unit 13 and the other surface is black. The heat radiating portion 14A may have a size that can cover the opening of the housing 15A, for example. The heat radiating unit 14A is arranged so that the surface on the side to which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected faces the inside of the housing 15A and covers the opening of the housing 15A via the cushioning unit 16. Since the buffer portion 16 is interposed, there is a gap between the heat radiating portion 14A and the housing 15A.

例えば、本体部1Aおよび被検体2は、図1に示した真空容器3に配置される。真空容器3が1[Pa]程度まで減圧されると、空気の対流による熱輸送の寄与が少なくなるため、本体部1Aの入出力部10および制御回路12の温度上昇が顕著になる。ただし、実施の形態2に係る波面計測装置においても、放熱部14Aが、入出力部10および制御回路12からの熱を、熱放射によって外界(筐体15Aの外部)に放出する。 For example, the main body 1A and the subject 2 are arranged in the vacuum container 3 shown in FIG. When the vacuum vessel 3 is decompressed to about 1 [Pa], the contribution of heat transport due to air convection is reduced, so that the temperature rise of the input / output unit 10 and the control circuit 12 of the main body 1A becomes remarkable. However, also in the wave surface measuring device according to the second embodiment, the heat radiating unit 14A releases the heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 to the outside world (outside the housing 15A) by heat radiation.

図8は、筐体15A1における受光部18の正面側の部分に接続された放熱部14Aが熱変形したときの波面計測装置を示す断面図である。筐体15A1は、筐体15Aと異なって、図8に示すように、受光部18の正面側の部分にある壁面の一部が開口している。受光部18の正面が撮像面であるので、本体部1bの光学系は、筐体15Aにおける受光部18の正面側の空間に配置される。放熱部14Aは、入出力部10および制御回路12が接続された側の面を筐体15A1の内側に向けて、筐体15A1の上記開口を覆う状態で直接接続されている。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a wave surface measuring device when the heat radiating portion 14A connected to the front side portion of the light receiving portion 18 in the housing 15A1 is thermally deformed. Unlike the housing 15A, the housing 15A1 has a part of the wall surface on the front side of the light receiving portion 18 open, as shown in FIG. Since the front surface of the light receiving unit 18 is the imaging surface, the optical system of the main body 1b is arranged in the space on the front side of the light receiving unit 18 in the housing 15A. The heat radiating unit 14A is directly connected so that the surface on the side to which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected faces the inside of the housing 15A1 and covers the opening of the housing 15A1.

放熱部14Aが温度上昇によってゆがむと、放熱部14Aのゆがみによって応力が発生する。熱変形によって放熱部14Aに生じた応力は、筐体15A1に伝わり、図8に示すように、筐体15A1における受光部18の正面側がゆがむ。筐体15A1における受光部18の正面側の部分には、光束Aが通る開口部15aが壁面部に設けられ、波面分割部17、受光部18、光路分割部19、およびフォーカス調整レンズ21といった光学要素が収容されている。このため、筐体15A1の上記部分がゆがんだ場合、光束Aに対する光学要素の位置または傾きが、ゆがみ前の状態に比べてずれてしまう。 When the heat radiating unit 14A is distorted due to the temperature rise, stress is generated due to the distortion of the heat radiating unit 14A. The stress generated in the heat radiating portion 14A due to the thermal deformation is transmitted to the housing 15A1, and as shown in FIG. 8, the front side of the light receiving portion 18 in the housing 15A1 is distorted. An opening 15a through which the luminous flux A passes is provided on the wall surface in the front portion of the light receiving portion 18 in the housing 15A1, and optics such as a wave surface dividing portion 17, a light receiving portion 18, an optical path dividing portion 19, and a focus adjusting lens 21. Contains the elements. Therefore, when the above portion of the housing 15A1 is distorted, the position or inclination of the optical element with respect to the luminous flux A is deviated from the state before the distortion.

これに対して、実施の形態2に係る波面計測装置では、放熱部14Aが、筐体15Aにおける受光部18の背面側の部分に設けられ、緩衝部16を介して筐体15Aとの間に隙間を空けて配置されている。緩衝部16が、熱変形によって放熱部14Aに生じた応力を吸収するので筐体15Aに伝わりにくい。放熱部14Aからの応力が伝わって筐体15Aにおける受光部18の背面側の部分がゆがんでも、この部分に光学系は配置されていないため、光束Aに対する光学要素の位置または傾きが維持される。 On the other hand, in the wave surface measuring device according to the second embodiment, the heat radiating portion 14A is provided on the back surface side portion of the light receiving portion 18 in the housing 15A, and is connected to the housing 15A via the buffer portion 16. They are arranged with a gap. Since the shock absorbing portion 16 absorbs the stress generated in the heat radiating portion 14A due to the thermal deformation, it is difficult to be transmitted to the housing 15A. Even if the stress from the heat radiating portion 14A is transmitted to the back surface side portion of the light receiving portion 18 in the housing 15A, the position or inclination of the optical element with respect to the luminous flux A is maintained because the optical system is not arranged in this portion. ..

また、実施の形態2に係る波面計測装置は、下記のように構成されてもよい。
図9は、実施の形態2に係る波面計測装置の変形例の構成を示す断面図である。図9において、図2と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本体部1Bは、本体部1と異なる構成要素として、放熱部14Bと筐体15Bを備える。筐体15Bは、図9に示すように、受光部18の背面側に延びた箱形状を有しており、筐体15Aと同様に受光部18の背面側の内部空間が大きくなっている。筐体15Bは、受光部18の背面に対向する部分が開口している。
Further, the wave surface measuring device according to the second embodiment may be configured as follows.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the wave surface measuring device according to the second embodiment. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The main body 1B includes a heat radiating portion 14B and a housing 15B as components different from the main body 1. As shown in FIG. 9, the housing 15B has a box shape extending to the back side of the light receiving portion 18, and the internal space on the back side of the light receiving portion 18 is large like the housing 15A. The housing 15B has an opening at a portion facing the back surface of the light receiving portion 18.

放熱部14Bは、接着部13によって入出力部10および制御回路12が一方の面に熱的に接続され、他方の面が黒色の板形状の部材である。放熱部14Bは、例えば、筐体15Bの開口を覆うことが可能な大きさであればよい。放熱部14Bは、入出力部10および制御回路12が接続された側の面を筐体15Bの内側に向けて、緩衝部16を介して筐体15Bの上記開口を覆う状態で配置される。緩衝部16が介在するため、放熱部14Bと筐体15Bとの間には隙間が空いている。 The heat radiating unit 14B is a plate-shaped member in which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected to one surface by the adhesive unit 13, and the other surface is black. The heat radiating portion 14B may have a size that can cover the opening of the housing 15B, for example. The heat radiating unit 14B is arranged so that the surface on the side to which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are connected faces the inside of the housing 15B and covers the opening of the housing 15B via the buffer portion 16. Since the buffer portion 16 is interposed, there is a gap between the heat radiating portion 14B and the housing 15B.

放熱部14Bが、筐体15Bにおける受光部18の背面に対向する部分に設けられ、緩衝部16を介して筐体15Bとの間に隙間を空けて配置されている。
緩衝部16が、熱変形によって放熱部14Bに生じた応力を吸収するので筐体15Bに伝わりにくい。放熱部14Bからの応力が伝わって筐体15Bにおける受光部18の背面に対向する部分がゆがんでも、この部分に光学系は配置されていないため、光束Aに対する光学要素の位置または傾きが維持される。
The heat radiating portion 14B is provided in a portion of the housing 15B facing the back surface of the light receiving portion 18, and is arranged with a gap between the heat radiating portion 14B and the housing 15B via the buffer portion 16.
Since the shock absorbing portion 16 absorbs the stress generated in the heat radiating portion 14B due to the thermal deformation, it is difficult to be transmitted to the housing 15B. Even if the portion of the housing 15B facing the back surface of the light receiving portion 18 is damaged due to the stress transmitted from the heat radiating portion 14B, the position or inclination of the optical element with respect to the luminous flux A is maintained because the optical system is not arranged in this portion. Ru.

以上のように、実施の形態2に係る波面計測装置において、放熱部14A,14Bは、筐体15A,15Bにおける受光部18の背面側の部分に配置されている。
この構成を有することにより、熱変形によって放熱部14A,14Bに生じた応力が緩衝部16に吸収されて筐体15A,15Bに伝わらず、放熱部14A,14Bが熱変形しても、光学要素の位置または傾きを維持することができる。
As described above, in the wave surface measuring device according to the second embodiment, the heat radiating portions 14A and 14B are arranged on the back surface side portion of the light receiving portion 18 in the housings 15A and 15B.
By having this configuration, the stress generated in the heat radiating portions 14A and 14B due to the thermal deformation is absorbed by the buffer portion 16 and is not transmitted to the housings 15A and 15B, and even if the heat radiating portions 14A and 14B are thermally deformed, the optical element Position or tilt can be maintained.

実施の形態3.
図10は、この発明の実施の形態3に係る波面計測装置の構成を示す断面図である。図10において、図2と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
実施の形態3に係る波面計測装置の本体部1Cは、本体部1と異なる構成要素として、放熱部14Cを備えている。放熱部14Cは、一方の面に入出力部10および制御回路12が接着部13によって熱的に接続され、他方の面が黒色の板形状の部材である。放熱部14Cは、図10に示すように黒色の面が凹凸面になっている。熱交換器25は、放熱部14Cの凹凸面に組み合う凹凸面を有しており、この凹凸面を介して放熱部14Cと熱交換を行う。熱浴26は、熱交換器25によって熱交換された熱を排熱する。
Embodiment 3.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the wave surface measuring device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
The main body 1C of the wave surface measuring device according to the third embodiment includes a heat radiating unit 14C as a component different from the main body 1. The heat radiating unit 14C is a plate-shaped member in which the input / output unit 10 and the control circuit 12 are thermally connected to one surface by the adhesive unit 13, and the other surface is black. As shown in FIG. 10, the heat radiating portion 14C has a black surface having an uneven surface. The heat exchanger 25 has an uneven surface that is combined with the uneven surface of the heat radiating portion 14C, and exchanges heat with the heat radiating portion 14C through the uneven surface. The heat bath 26 exhausts the heat exchanged by the heat exchanger 25.

例えば、本体部1Cおよび被検体2は、図1に示した真空容器3に配置される。真空容器3が1[Pa]程度まで減圧されると、空気の対流による熱輸送の寄与が少なくなるため、入出力部10および制御回路12の温度上昇が顕著になる。放熱部14Cが、入出力部10および制御回路12からの熱を、熱放射によって筐体15の外部に放出すると真空容器3の内部の熱環境が変化する可能性がある。 For example, the main body 1C and the subject 2 are arranged in the vacuum container 3 shown in FIG. When the vacuum vessel 3 is depressurized to about 1 [Pa], the contribution of heat transport due to air convection is reduced, so that the temperature rise of the input / output unit 10 and the control circuit 12 becomes remarkable. When the heat radiating unit 14C releases the heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12 to the outside of the housing 15 by heat radiation, the thermal environment inside the vacuum vessel 3 may change.

これに対して、実施の形態3に係る波面計測装置では、図10に示すように、放熱部14Cの凹凸面が熱交換器25の凹凸面と組み合わせて配置されている。これにより、放熱部14Cからの熱は、熱交換器25に効率よく伝わる。熱交換器25からの熱は、真空容器3の外部に設けられた熱浴26で排熱される。これにより、真空容器3の内部の熱環境の変化を防止できる。 On the other hand, in the wave surface measuring device according to the third embodiment, as shown in FIG. 10, the uneven surface of the heat radiating portion 14C is arranged in combination with the uneven surface of the heat exchanger 25. As a result, the heat from the heat radiating unit 14C is efficiently transferred to the heat exchanger 25. The heat from the heat exchanger 25 is exhausted in the heat bath 26 provided outside the vacuum vessel 3. This makes it possible to prevent changes in the thermal environment inside the vacuum container 3.

以上のように、実施の形態1に係る波面計測装置は、凹凸面を有し、熱交換した熱を排熱する熱交換器25を備える。放熱部14Cは、光軸aに向いていない面が熱交換器25の凹凸面に組み合わされる凹凸面である。この構成を有することで、波面計測装置は、入出力部10および制御回路12のからの熱を的確に排熱することができる。 As described above, the wave surface measuring device according to the first embodiment includes a heat exchanger 25 having an uneven surface and exhausting the heat exchanged. The heat radiating portion 14C is an uneven surface in which a surface not facing the optical axis a is combined with an uneven surface of the heat exchanger 25. By having this configuration, the wave surface measuring device can accurately exhaust the heat from the input / output unit 10 and the control circuit 12.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and within the scope of the present invention, any combination of the embodiments or any component of the embodiment may be modified or the embodiment. Any component can be omitted in each of the above.

この発明に係る波面計測装置は、大気圧から十分に減圧された環境であっても波面計測を行うことができるので、例えば、天体望遠鏡の光学系の評価に利用可能である。 Since the wave surface measuring device according to the present invention can measure the wave surface even in an environment where the pressure is sufficiently reduced from the atmospheric pressure, it can be used, for example, for evaluating the optical system of an astronomical telescope.

1,1A,1B,1C,1a,1b 本体部、2 被検体、3 真空容器、4 排気装置、5 入出力端子、6 計算装置、6a 演算部、6b 電源部、6c 遮断部、6d 温度記憶部、7 光源、8 光ファイバ、9 気圧計、10 入出力部、11,11a,11b 温度計測部、12 制御回路、13 接着部、14,14A,14B,14C 放熱部、15,15A,15A1,15B 筐体、15a 開口部、16 緩衝部、17 波面分割部、18 受光部、18a,18b 点像、18a1,18b1 波面、19 光路分割部、20 コリメートレンズ、21 フォーカス調整レンズ、22 並進機構、23 校正用原器、24 光路切り替え部、25 熱交換器、26 熱浴。 1,1A, 1B, 1C, 1a, 1b Main body, 2 subject, 3 vacuum container, 4 exhaust device, 5 input / output terminal, 6 calculation device, 6a calculation unit, 6b power supply unit, 6c cutoff unit, 6d temperature storage Unit, 7 light source, 8 optical fiber, 9 barometer, 10 input / output unit, 11, 11a, 11b temperature measurement unit, 12 control circuit, 13 bonding unit, 14, 14A, 14B, 14C heat dissipation unit, 15, 15A, 15A1 , 15B housing, 15a opening, 16 cushioning part, 17 wave surface dividing part, 18 light receiving part, 18a, 18b point image, 18a1, 18b1 wave surface, 19 optical path dividing part, 20 collimating lens, 21 focus adjustment lens, 22 translation mechanism , 23 Calibration prototype, 24 Optical path switching part, 25 Heat exchanger, 26 Hot bath.

Claims (7)

被検体からの光束を空間的に分割する波面分割部と、
前記波面分割部によって複数に分割された光束を受光する受光部と、
前記被検体からの光束を、前記波面分割部を通して前記受光部へ導くフォーカス調整レンズと、
前記受光部を制御する制御回路と、
前記制御回路によって前記受光部から取得された信号を外部へ出力し、前記制御回路への情報が入力される入出力部と、
前記波面分割部、前記受光部、前記フォーカス調整レンズ、前記制御回路、および前記入出力部を収容する筐体と、
一方の面に前記制御回路および前記入出力部が熱的に接続され、他方の面が黒色である板形状を有しており、前記一方の面を前記筐体の内側に向けて、前記フォーカス調整レンズによって前記被検体から前記受光部へ導かれる光束の光軸から離れた位置に配置され、前記制御回路および前記入出力部からの熱を、熱放射によって前記筐体の外部に放出する放熱部とを備えたこと
を特徴とする波面計測装置。
A wave surface dividing part that spatially divides the luminous flux from the subject,
A light receiving part that receives a plurality of light fluxes divided by the wave surface dividing part,
A focus adjustment lens that guides the luminous flux from the subject to the light receiving portion through the wave surface dividing portion.
A control circuit that controls the light receiving unit and
An input / output unit that outputs a signal acquired from the light receiving unit by the control circuit to the outside and inputs information to the control circuit.
A housing that houses the wave surface dividing portion, the light receiving portion, the focus adjusting lens, the control circuit, and the input / output portion.
The control circuit and the input / output unit are thermally connected to one surface, the other surface has a plate shape of black, and the focus is directed toward the inside of the housing. Heat radiation is arranged at a position away from the optical axis of the light flux guided from the subject to the light receiving portion by the adjusting lens, and heat from the control circuit and the input / output portion is released to the outside of the housing by heat radiation. A wave surface measuring device characterized by having a part.
前記筐体に設けられて前記放熱部からの応力を低減させる緩衝部を備え、
前記放熱部は、前記緩衝部を介して前記筐体との間に隙間を空けて配置されること
を特徴とする請求項1記載の波面計測装置。
A shock absorber provided in the housing to reduce stress from the heat dissipation portion is provided.
The wave surface measuring device according to claim 1, wherein the heat radiating portion is arranged with a gap between the heat radiating portion and the housing via the buffering portion.
前記光軸に沿って前記フォーカス調整レンズを並進させる並進機構を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の波面計測装置。
The wave surface measuring device according to claim 1, further comprising a translation mechanism for translating the focus adjusting lens along the optical axis.
入射された光束を反射する校正用原器と、
前記フォーカス調整レンズと前記被検体との間の光路に前記校正用原器を出し入れする光路切り替え部とを備え、
前記フォーカス調整レンズは、前記光路切り替え部によって前記受光部と前記被検体との間の光路に配置された前記校正用原器から反射された光束を、前記波面分割部を通して前記受光部へ導くこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載の波面計測装置。
A calibration prototype that reflects the incident luminous flux,
An optical path switching unit for inserting and removing the calibration prototype in and out of the optical path between the focus adjustment lens and the subject is provided.
The focus adjusting lens guides a light beam reflected from the calibration prototype arranged in the optical path between the light receiving portion and the subject by the optical path switching portion to the light receiving portion through the wave surface dividing portion. The wave surface measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the wave surface measuring device is characterized.
前記受光部、前記制御回路、前記入出力部、前記筐体、および前記放熱部のいずれかの温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部によって計測された温度および前記制御回路へ電力が供給された時間のいずれかに基づいて、前記制御回路への電力供給を遮断する遮断部とを備えたこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載の波面計測装置。
A temperature measuring unit that measures the temperature of any of the light receiving unit, the control circuit, the input / output unit, the housing, and the heat radiating unit .
The claim is characterized in that it includes a blocking unit that cuts off the power supply to the control circuit based on either the temperature measured by the temperature measuring unit or the time during which power is supplied to the control circuit. The wave surface measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記放熱部は、前記筐体における前記受光部の背面側の部分に配置されること
を特徴とする請求項2記載の波面計測装置。
The wave surface measuring device according to claim 2, wherein the heat radiating portion is arranged on a portion of the housing on the back surface side of the light receiving portion.
凹凸面を有し、熱交換した熱を排熱する熱交換器を備え、
前記放熱部は、前記他方の面が前記熱交換器の凹凸面に組み合わされる凹凸面であること
を特徴とする請求項1記載の波面計測装置。
Equipped with a heat exchanger that has an uneven surface and exhausts the heat exchanged.
The wave surface measuring device according to claim 1, wherein the heat radiating portion is an uneven surface in which the other surface is combined with the uneven surface of the heat exchanger.
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