CN1800803A - 光学部件的检查方法以及检查装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高精度地评价光学部件的性能的检查方法。检查方法中，根据透射光学部件(18)的光(16)，形成具有不同相位的第1和第2光(24)、(26)，使第1和第2光产生干涉形成干涉区域(30)。在干涉区域(30)，设定直线(66)、直线(70)、直线(72)，求出各直线(72)上的光强度的分布。而且，求出与最大的光强度对应的频率。进而，根据针对直线(72)各自所求出的多个频率，求出近似直线或者近似曲线。并且，基于近似的直线或者曲线的系数评价光学部件的像差。

Description

光学部件的检查方法以及检查装置
技术领域
本发明涉及一种光学部件的检查方法以及装置。尤其，涉及一种适于在信息记录介质(例如光盘)中记录信息或对在该信息记录介质中记录的信息进行读出或者进行其双方的光学系统中的光学部件的光学特性检查方法与装置。
背景技术
为了对透镜或棱镜等光学部件的光学特性进行评价，有对光学部件中含有的像差进行检查的方法，因此利用光的干涉的测量被利用。作为一种利用光的干涉的特性检查方法，公知有如图23所示的马赫-曾德尔(mach-zehnder)型径向剪切干涉仪1000。若参照附图，则该干涉仪1000中，从未图示的光源发射的光1002，透射过被检查透镜1004与棱镜1006之后，由半反射镜1008分解为2种光成分1010、1012。透射过半反射镜1008的光成分1010，由反射镜1014和半反射镜1016反射，向透镜1018入射。另一方面，由半反射镜1008反射的光成分1012，经半反射镜1020反射后，经过聚光透镜1022、针孔1024、透镜1026、半反射镜1016后，入射至透镜1018。这样，两种光成分1010、1012，在透镜1018上重合后产生干涉像。并且，干涉像从透镜1018投影至摄像元件1028。由摄像元件1028所接收的干涉像的信息以电子信号的形式被发送给分析装置1030，因此干涉像中所含的干涉条纹被分析，作为光学部件的被检查透镜1004的光学特性的波面像差被测量。
而且在干涉仪1000中，反射镜1014，与使该反射镜1014向箭头1032所示的方向移动的移动机构1034连接。通常，移动机构1034，能够使反射镜1014每隔光的波长的数十分之一的微小距离间歇性地移动。采用该移动机构1034，在使反射镜1014向光轴方向(光的前进方向)每隔光的波长的四分之一波长(λ/4)移动时，摄像元件1028所接收的干涉像的亮度如图24(A)～图24(D)的示意图所示。如图所示，在2种光成分的光程差为nλ(n：整数)的情况下，得到最亮的干涉像(图24(D))。而且，在两种成分的光程差为(1/2+n)λ的情况下，得到最暗的干涉像(图24(B))。并且，在2种光成分的光程差为(1/4+n)λ、(3/4+n)λ的情况下，得到中间亮度的干涉像(图24(A)、图24(C))。该关系由下表示1所示。
表1
            光程差与干涉像亮度的关系
  光程差   (1/4+n)λ   (1/2+n)λ   (3/4+n)  (n)λ
  干涉像的亮度   中间   较暗   中间   明亮
  对应的图   图24A   图24B   图24C  图24D
n：整数λ：光的波长
利用这样的特性，分析装置1030，从根据具有给定相位差的2种光成分所形成的多个干涉像中取入信息，将该信息展开为泽尔尼克(Zernike)多项式，根据该多项式的系数评价像差。
采用移相法，作为利用光的干涉的其它评价方法，在非专利文献1、2中公开了。参照图25～图28，说明移相法。如图25、图26A、图26B、图27A、图27B、图28所示，在使产生干涉的2个波面中的一方的波面1100相对另一方的波面1102相对地前进时，该一方的波面1100前进的同时干变化涉条件，干涉像的亮度以及光强度按正弦波产生变化。如今，在光学系统中无像差的情况下，干涉像中分离的2点X、Y中的光强度分别按正弦波产生变化，两种光强度的变化之间无相位差。但是，如果光学系统中存在像差，那么2个正弦波之间产生相位差Δ。
通常，干涉像或者干涉条纹的光强度变化，不仅包含因干涉引起的光强度变化，还包含例如因相机的灵敏度不匀或原始波面的强度分布等引起的不同强度变化，但这些不同的强度变化根据移相法评价，仅因干涉引起的光强度变化以相位变化(相位图案)的形式提取。具体来说，相位图案，利用离散傅立叶变换，通过取入当2种光成分的波面的差为1个波长时的干涉图像而求出。并且，通过对产生干涉的2个波面的一方的相位超前量与取入图像张数进行适当组合，从而不采用傅立叶变换，也能够得到相位图案。
但是，采用移相法的干涉仪，存在2种大问题。一种问题在于，必须由压电元件等微动机构精密地输送反射镜等光学部件这点。另一种问题在于，需要在产生干涉的2个波面之间设置较大的光程差。
解决前者问题的干涉条纹分析方法在专利文献1中公开了。根据该干涉条纹分析方法，平行光向相对该平行光的前进方向斜向配置的半反射镜入射，被分割为透射半反射镜的第1光成分和由半反射镜反射的第2光成分。透射的第1光成分，由被测定部件反射之后，再次向半反射镜入射，进而由该半反射镜反射后由摄像元件接收。而且，所反射的第2光成分，由参照面反射后，再次向半反射镜入射，最后透射该半反射镜后由摄像元件接收。摄像元件，对第1和第2光成分的干涉像进行摄像。所摄像的干涉像的信息以电子信息的形式向图像输入基板输入，因此采用傅立叶变换进行干涉条纹分析，评价被测定部件的像差。
还有，解决后者问题的剪切干涉光学系统在专利文献2中公开了。根据该剪切干涉光学系统，透射作为被测量部件的透镜的光向衍射光栅入射，由此发射的不同次数的衍射光(例如，0次衍射光和+1次衍射光、0次衍射光和-1次衍射光)的干涉像被投影至摄像元件。在摄影期间，衍射光栅向与其栅格槽垂直的方向移动。其结果为，因产生干涉的2束衍射光的波面间的距离产生变化，故干涉像中的光强度产生变化。并且，通过由移相法对该光强度的变化进行评价，从而评价透镜的像差。
然而，马赫-曾德尔(mach-zehnder)型径向剪切干涉仪，或采用干涉条纹分析方法的干涉仪，必须在2种光成分之间设置足够大的光程差，因而会受到空气的干扰(折射率的变化)的影响。因此，存在只能在室温管理严密的房间内才能够对透镜进行评价这样的问题。并且，在采用剪切干涉光学系统的干涉仪中，一边使光学部件微动同时获得多个干涉图像。因此，在获得图像时，例如若因来自外部的振动导致反射镜等光学部件产生振动，则得不到正确的图像，会产生评价结果的可靠性降低的问题。因而，需要一种按照不会遭受来自外部的振动那样，例如将干涉仪全体载置在除振台上这样的对策。
专利文献1：特开2001-227907号公报；
专利文献2：特开2000-329648号公报；
非专利文献1：谷田貝豊彦：応用光学光計測入門、丸善、(1988)、P131；
非专利文献2：M.Bron，E.Wolf：光学の原理II、東海大学出版、(1995)、P69。
发明内容
因此，本发明，其目的在于提供一种，不会受空气干扰或外部振动的影响能够对光学部件的光学特性进行评价的、新的光学部件的检查方法以及其装置。
故，本发明的光学部件的检查方法为，
根据透射光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
使上述第1和第2光产生干涉后形成干涉区域；
设定：第1直线，其连接上述第1光的第1中心与上述第2光的第2中心；和第2直线，其通过上述第1和第2中心的中点与上述第1直线正交；
在上述干涉区域内，在上述第2直线上设定多个第3点；
设定多条第3直线，其通过上述多个第3点且与上述第1直线平行；
在上述多条第3直线上设定多个评价点；
针对上述多条第3直线的各条，由上述多个评价点求出光强度的分布；
根据针对上述多条第3直线的各条所求出的上述光强度的分布，求出“频率-光强度”的关系；
针对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-光强度”的关系，求出与最大光强度对应的频率；
基于对上述多条第3直线的各条所求出的上述多个频率，近似为函数；
基于上述近似的函数的系数，对上述光学部件的像差进行评价。
该检查方法中，设定一次函数作为上述函数，基于上述一次函数的一次系数，对与上述第1直线的方向相关的上述光学部件的慧形像差进行评价。并且，设定二次函数作为上述函数，基于上述二次函数的二次系数，对上述光学部件的球面像差进行评价。
本发明的检查方法的其它形式为，
根据透射光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
使上述第1和第2光产生干涉后形成干涉区域；
设定：第1直线，其连接上述第1光的第1中心和上述第2光的第2中心；和第2直线，其通过上述第1和第2中心的中点并与上述第1直线正交；
在上述干涉区域内，在上述第2直线上设定多个第3点；
设定多条第3直线，其通过上述多个第3点并与上述第1直线平行；
在上述多条第3直线上设定多个评价点；
针对上述多条第3直线的各条，由上述多个评价点求出光强度的分布；
根据对上述多条第3直线的各条所求出的上述光强度的分布，求出“频率-光强度”的关系与“频率-相位”的关系；
对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-光强度”的关系，求出与最大的光强度对应的频率；
对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-相位”的关系，求出与上述最大的光强度对应的频率对应的相位；
对于针对上述多条第3直线的各条所求出的上述多个相位，近似为函数；
基于上述近似的函数的系数，对上述光学部件的像差进行评价。
该检查方法中，设定二次函数作为上述函数，基于上述二次函数的二次系数，对与上述第2直线的方向相关的上述光学部件的慧形像差进行评价。而且，设定一次函数作为上述函数，基于上述一次函数的一次系数，对上述光学部件的像散进行评价。
本发明的光学部件的检查装置为，具有：
第1机构，其根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
第2机构，其使上述第1和第2光产生干涉后形成干涉像；
第3机构，其接收上述干涉像；
第4机构，其根据由上述第3机构所接收的干涉像，对上述光学部件的光学特性进行评价，
上述第4机构，具有：
设定，第1直线、其连接所述第1光的第1中心与所述第2光的第2中心；第2直线、其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交，在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；设定多条第3直线，其通过所述多个第3点且与所述第1直线平行；在所述多条第3直线上设定多个评价点的机构；
针对上述多条第3直线的各条，由上述多个评价点求出光强度的分布的机构；
根据针对上述多条第3直线的各条所求出的上述光强度的分布，求出“频率-光强度”的关系的机构；
针对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-光强度”的关系，求出与最大光强度对应的频率的机构；
基于针对上述多条第3直线的各条所求出的上述多个频率，近似为函数的机构；
基于上述近似的函数的系数，对上述光学部件的像差进行评价的机构。
该检查装置中，对上述光学部件的像差进行评价的机构，设定一次函数作为上述函数，基于上述一次函数的一次系数，对与上述第1直线的方向相关的上述光学部件的慧形像差进行评价。
该检查装置中，对上述光学部件的像差进行评价的机构，设定二次函数作为上述函数，基于上述二次函数的二次系数，对上述光学部件的球面像差进行评价。
本发明的其它形式的光学部件的检查装置为，具有：
第1机构，其根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
第2机构，其使上述第1和第2光产生干涉后形成干涉像；
第3机构，其接收上述干涉像；和
第4机构，其根据由上述第3机构所接收的干涉像，对上述光学部件的光学特性进行评价，
上述第4机构，具备：
设定，第1直线、其连接所述第1光的第1中心与所述第2光的第2中心；第2直线、其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交，在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；设定多条第3直线，其通过所述多个第3点且与所述第1直线平行；在所述多条第3直线上设定多个评价点的机构；
针对上述多条第3直线的各条，由上述多个评价点求出光强度的分布的机构；
根据针对上述多条第3直线的各条所求出的上述光强度的分布，求出“频率-光强度”的关系与“频率-相位”的关系的机构；
针对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-光强度”的关系，求出与上述最大光强度对应的频率的机构；
针对上述多条第3直线的各条，根据上述“频率-相位”的关系，求出与上述最大光强度对应的频率对应的相位的机构；
对于针对上述多条第3直线的各条所求出的上述多个相位，近似为函数的机构；和
基于上述近似的函数的系数，对上述光学部件的像差进行评价的机构。
该检查装置中，对上述光学部件的像差进行评价的机构，设定二次函数作为上述函数，基于上述二次函数的二次系数，对与上述第2直线的方向相关的上述光学部件的慧形像差进行评价。
该检查装置中，对上述光学部件的像差进行评价的机构，设定一次函数作为上述函数，基于上述一次函数的一次系数，对上述光学部件的像散进行评价。
该检查装置的具体形式中，上述第1机构具备衍射光栅，上述第1和第2光为由衍射光栅对上述原始光进行衍射后得到的衍射光。
在该检查装置的其它具体形式中，上述第1机构，具备：分割机构，其将上述原始光分割为2束光；和相位调制机构，其对由上述分割机构所分割的一方的光的相位进行调制。
在该检查装置的其它具体形式中，
上述第1机构，具备：
第1反射面，其对上述原始光进行反射形成第1光；
第2反射面，其设置在与上述第1反射面不同的地方，对上述原始光进行反射形成第2光；
上述第1反射面和上述第2反射面，按照向上述第2机构提供上述第1和第2光的方式配置。
根据具备这样的构成的本发明，能够使检查装置中的光程差较短，不需要使光学部件移动。而且，能够提供一种小型且耐振性优良的透镜检查装置。
附图说明
图1为表示本发明的检查装置的构成的图。
图2为表示从图1的检查装置的衍射光栅发射的光的干涉状态的图。
图3为表示在图1的检查装置中形成的干涉像以及干涉条纹的图。
图4为表示图1的分析装置中的处理的流程图。
图5为因慧形像差(X)引起的干涉条纹的图。
图6为因慧形像差(Y)引起的干涉条纹的图。
图7为表示因像散引起的干涉条纹的图。
图8为表示因球面像差引起的干涉条纹的图。
图9为说明分析装置的处理的图。
图10为表示第3直线上的光强度的分布的图。
图11为表示对图10中的光强度部分进行频率分析后得到的频率与光强度之间的关系的曲线图。
图12为表示对图10中的光强度分布进行相位分析后得到的频率与相位之间的关系的曲线图。
图13为表示在多条第3直线上所得到的最大频率的分布的频率特性以及对其进行直线回归后的一次函数的曲线图。
图14为表示在多条第3直线上得到的最大频率的分布的频率特性以及对其进行直线回归后的二次函数的曲线图。
图15为与图13同样地，表示在多条第3直线上所得到的最大频率分布的频率特性以及对其进行直线回归后的一次函数的曲线图。
图16为与图14同样地，表示在多条第3直线上所得到的最大频率分布的频率特性以及对其进行直线回归后的二次函数的曲线图。
图17为表示慧形像差(X)的频率特性与相位特性的图。
图18为表示慧形像差(Y)的频率特性与相位特性的图。
图19为表示像散的频率特性与相位特性的图。
图20为球面像差的频率特性与相位特性的图。
图21为第2实施方式的检查装置的构成的图。
图22为第3实施方式的检查装置的构成的图。
图23为马赫-曾德尔型径向剪切干涉仪的构成的图。
图24(A)～图24(D)为表示图23的干涉仪中，在使反射镜向光轴方向每隔光的波长的四分之一波长移动时，摄像元件接收的干涉像的亮度的图。
图25为表示移相法中采用的2个波面的图。
图26为表示移相法中相位前进的一方的波面前进的状态的图(图26(A))，表示该前进的一方的波面上的2点的图(图26(B))。
图27为表示移相法中相位被固定的另一方的波面前进的状态的图(图27(A))，表示该相位被固定的另一方的波面上的2点的图(图27(B))。
图28为表示波面的相位超前量与干涉像中的2点光强度的变化的图。
图中：10-检查装置，12-光源，14-光轴，16-原始光，18-透镜，20-干涉像形成机构，22-衍射光栅，24-0次衍射光，26-+1次衍射光，28--1次衍射光，30、32-干涉区域(干涉像)，34-透镜，36-保持器，38-移动机构，40-透镜，42-摄像元件，44-分析装置，46-电缆，48-显示器，50-干涉条纹，52、54、56、58-干涉条纹图案，60、62-中心，66-第1直线(X轴)，68-中心，70-第2直线(Y轴)，71-第3点，72-第3直线，74-测量点，76-光强度的分布，78-频率与光强度的关系，80-频率与相位的关系，82-频率特性，84-相位特性，100、200-检查装置。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的光学部件的检查方法以及该装置的实施方式进行说明。另外，在多个附图中，相同的符号表示相同或者类似的部件或者构件。
第1实施方式
(1、检查装置的概略构成以及动作)
图1表示本发明的检查装置的概略构成。如附图所示，在检查装置10中，光源12，沿着检查装置10的光轴14发射光(原始光)16。检查对象的光学部件配置在光轴14上。实施方式中，光学部件为凸透镜18，使透镜18的中心轴与光轴14大致-致而配置。检查对象并非限于凸透镜，凹透镜、非球面镜、柱面透镜等各种透镜也能成为对象。而且，检查对象并非限于透镜，还可包含其它光学部件，例如透镜组、反射镜、光圈挡片(aperture plate)、棱镜。
干涉条纹形成机构20，配置在透射过透镜18的光16所通过的路径上，在透镜18的焦点位置或者大约焦点位置，具备：衍射光栅22，其作为根据原始光16形成具有不同相位的多种光(光成分)的机构。实施方式中，衍射光栅22，具有与光轴14正交的平面，在该平面具备与光轴14正交的多个平行槽。因此，衍射光栅22，根据所入射的光16形成作为多个光组成分的衍射光。例如，图2表示通过衍射光栅22形成的3束光(0次衍射光24、+1次衍射光26、-1次衍射光28)。如图所示，实施方式中，0次衍射光24和+1次衍射光26产生干涉后形成1个干涉像30，0次衍射光24和-1次衍射光28产生干涉后形成不同的干涉像32。
返回图1，干涉条纹形成机构20，还具备透镜34，其将通过衍射光栅22而形成的1个或者多个干涉像入射。实施方式中，透镜34，按照将2个干涉区域(干涉像)30、32入射的方式配置，将入射的光16变换为平行或大致平行的光。
衍射光栅22和透镜34由作为支持部件的保持器36保持成一体。保持器36与移动机构38连接，衍射光栅22以及透镜34均沿着光轴14移动。优选的实施方式中，移动机构38，使用能够使保持器微动的压电驱动元件。
透镜40，按照接受来自透镜34的平行或者大致平行的光的方式配置，对从透镜38发送的光进行聚光。
摄像元件42，按照对来自透镜40的光与干涉区域30、32同时接收的方式配置。优选的实施方式中，摄像元件42由电荷摄像元件(CCD)构成。
分析装置44，与摄像元件42经由通信线路或者电缆46连接，摄像元件42所摄像的图像数据通过电缆46输入。优选的实施方式中，分析装置44具备显示器48，对摄像元件42所摄影的图像以及如后面所说明的分析装置44分析的结果进行显示。
根据具备这样的构成的检查装置10，从光源12发射的光16，向检查对象的透镜18入射后，将其聚光后入射至衍射光栅22。衍射光栅22，对所入射的光16进行衍射，生成多束衍射光(0次衍射光24、+1次衍射光26、-1次衍射光28)。如图2所示，0次衍射光24与+1次衍射光26产生干涉后形成一个干涉区域30，0次衍射光24与-1次衍射光28产生干涉后形成不同的干涉区域32。各干涉区域30、32中，含有干涉条纹50(参照图3)。向透镜34入射的光被变换成平行的光后，由透镜40聚光后投影至摄像元件42。摄像元件42，将所接收的图像(含干涉区域30、32)的信息，经由电缆46发送给分析装置44。分析装置44，根据之后所说明的分析方法对图像进行处理，对作为透镜34的光学特性的像差进行评价。
(2、分析装置以及分析方法)
分析装置44，进行图4的流程图所示的处理。该处理中，分析装置44，对干涉区域30、32中显示的干涉条纹50(参照图3)的数量进行调整(S1)。由于干涉条纹的密度(每个单位长的数量)，依赖于散焦的大小，因此对移动机构38进行驱动使衍射光栅22与透镜34沿着光轴14移动而对干涉条纹的数量进行调整(S1)。为了提高后面所说明的傅立叶分析的精度，优选干涉条纹50的数量尽可能多。干涉条纹50的数量，通过对连接形成干涉区域的2束衍射光的中心的线或者与其平行的线上的光强度的分布进行测量从而能够测量。而且，通过操作者视觉上对在显示器48上显示的干涉条纹50的数量进行确认从而能够测量。
干涉条纹50的图案，依赖于透镜18中所含的像差。例如，在透镜18，含有X方向(与衍射光栅的槽正交的方向)的像差(X)、Y方向(与衍射光栅的槽平行的方向)的像差(Y)的情况下，分别显示如图5、图6所示的条纹图案52、54。并且，在透镜18，含有像散、球面像差的情况下，分别显示如图7、图8所示的条纹图案56、58。
分析装置44，对摄像元件42所接收的图像进行分析。具体来说，如图9所示，例如在干涉区域30中，设定连接2束衍射光24、26的中心62、64的第1直线66(S2)。第1直线66，其与衍射光栅22的槽正交的X方向一致。以下，将第1直线称作“X轴”。接着，设定第2直线70，其通过衍射光24、26的中心60、62的中心68，与X轴66正交(S3)。第2直线70，其与衍射光栅22的槽平行的Y方向一致。以下，将第2直线称作“Y轴”。接着，在干涉区域30，在第2直线70上设定多个第3点71(S4)。并且，设定多条第3直线72，其通过多个第3点71，与X轴66平行(S5)。为了容易进行其后进行的数学分析，因此优选多个第3点71，在Y轴70上等间隔配置。
分析装置44，由各直线72上的多个测量点74对光强度进行测量(S6)。为了提高后面说明的傅立叶分析的精度，优选测量点74在各直线72上尽可能较多，即设定空出尽可能小的一定间隔。图10表示由各直线72的测量点74所测量的光强度的分布76的一例。如图所示，光强度描绘出与干涉条纹50的分布相应的波形。
分析装置44，针对各直线72，对由该直线72上的测量点74所获得的光强度的值进行傅立叶分析，获得如图11所示的频率-光强度的关系78，和如图12所示的频率-相位的关系80(S7)。接着，根据如图11所示的频率-光强度的关系78，求出与最大的光强度Imax对应的频率fk(S8)。并且，根据如图12所示的频率-相位的关系80，求出与频率fk对应的相位Pk(S9)。以上的处理是针对各直线72进行的，针对各直线72求出频率fk与相位Pk。接着，如图13、14所示，求出的频率fk，在以频率为横轴、以Y轴为纵轴的频率坐标81中，得到频率特性82，并且，如图15、16所示，求出的相位Pk，展开在以相位为横轴、以Y轴为纵轴的相位坐标83中，得到相位特性84。另外，为了容易理解发明，实施方式中，如图13、14所示，虽然实际在曲线上描画(绘制)频率或相位，然而并非一定需要在曲线上描画频率或相位，只要在计算机的存储部存储频率以及相位与Y轴坐标的关系(图13、图14所示的频率、相位与Y轴坐标的关系)即可。
频率特性82与相位特性84，与透镜18中所含的各种像差关联。典型地，在透镜18中含有慧形像差(X)、慧形像差(Y)、像散、球面像差的情况下，分别描绘如图17(A)～图20(A)所示的频率特性和图17(B)～图20(B)所示的相位特性。具体来说，在存在慧形像差(X)的情况下，描绘频率特性为fk恒定的直线(图17(A))，描绘相位特性为与相位Pk相关的二次函数的曲线(图17(B))。在存在慧形像差(Y)的情况下，描绘频率特性为与频率fk相关的一次函数的直线(图18(A))，描绘相位特性为Pk恒定的直线(图18(B))。在存在像散的情况下，描绘频率特性为fk恒定的直线(图19(A))，描绘相位特性为与相位Pk有关的一次函数的曲线(图19(B))。在存在球面像差的情况下，描绘频率特性为与频率fk相关的二次函数的曲线(图20(A))，描绘相位特性为Pk恒定的直线(图20(B))。
因此，如图13所示，分析装置44，对在频率坐标81中绘制的频率特性82拟合式1的一次函数F1(y)，将该一次函数F1(y)的一次系数(y的系数a1)作为慧形像差(Y)的评价值(S10)。
F1(y)＝a1·y+c1                  (式1)
而且，如图14所示，对频率特性82拟合式(2)的二次函数F2(y)，将该二次函数F2(y)的二次系数(y2的系数a2)作为球面像差的评价值(S10)。
F2(y)＝a2·y2+b2·y+c2           (式2)
进而，如图(15)所示，对在相位坐标83绘制的相位特性84拟合式(3)的一次函数F3(y)，将该一次函数F3(y)的一次系数(y的系数a3)作为像散的评价值(S10)。
F3(y)＝a3·y+c3                  (式3)
而且，如图16所示，对相位特性拟合式(4)的二次函数F4(y)，将该二次函数F4(y)的二次系数(y2的系数a4)作为慧形像差(X)的评价值(S10)。
F4(y)＝a4·y2+b4·y+c4                    (式4)
另外，直线以及曲线的拟合，是根据总所周知的直线回归以及曲线回归进行的。
最后，分析装置44，将以上所得到的慧形像差(X)、慧形像差(Y)、像散、球面像差的评价值(a1～a4)显示在显示器48上(S11)。
(3、检查装置的第2实施方式)
图21表示第2实施方式相关的检查装置100的构成。如图所示，光源102，沿着检查装置100的光轴104发射光(原始光)106，经由透镜108向检查对象的光学部件110入射。检查对象光学部件配置在光轴104上。实施方式中，光学部件为凸透镜108，使透镜108的中心轴与光轴104大致一致而配置。与第1实施方式同样，检查对象不限于凸透镜，凹透镜、非球面透镜、柱面透镜等各种透镜都可成为对象，检查对象并非限于透镜，还可包含其它光学部件，例如透镜组、反射镜、光圈挡片、棱镜。
干涉条纹形成机构111，配置在透射过透镜110的光106所通过的路径上，具备：形成具有与原始光106不同相位的2束光(光组件)的机构，实施方式中，干涉条纹形成机构111，在透射过透镜110的光106的前进路径上，具有将光106分割成第1光114与第2光116的半透镜反射镜112。
在第1光114的前进路径上，配置相位调制单元(相位调制机构)118。相位调制单元118是能够对向其入射的光的相位进行改变的单元，能够适宜利用例如，浜松ホトニクス株式会社(所在地：静岡県浜松市砂山町325-6)销售的光地址型平行取向液晶空间光调制器PAL-SLM序列、可编程相位调制器(Programmable Phase Modulator)X8077序列、X8267序列。因此，向相位调制单元118入射的光114其相位被调制后，该光被输出，如后面所说明，向在第2光116的前进路径上配置的半反射镜128入射。
在第2光116的前进路径上，配置反射镜120、聚光透镜122。光圈挡片124、透镜126以及半反射镜128，在半反射镜128上，使具有与原始光106相同相位的第2光116，与如上述被相位调制后的第1光114重合。在半反射镜128重合的2束光114、116，在透镜130聚光后向摄像元件130入射。在优选的实施方式中，摄像元件130由电荷摄像元件(CCD)构成。
分析装置134，与摄像元件132经由通信线路或者电缆136连接，摄像元件132所摄像的图像数据通过电缆136入射。在优选的实施方式中，分析装置134，与显示器138连接，对摄像元件132所摄影的图像(相位调制后的光114与未进行相位调制的光116的干涉像)以及如后面所说明的分析装置134的分析结果进行显示。
如第1实施方式所说明，为了对摄像元件132所接收的干涉像中含有的干涉条纹的数量进行调整，检查装置100，具有移动机构140，其用于使透镜110向与光轴104平行的方向移动。移动机构140，具有：对透镜110进行保持的保持器142，和使该保持器142与透镜110一起向光轴方向移动的驱动源144。
根据具备这样的构成的检查装置100，从光源102发射的光106，经由透镜108向检查对象透镜110入射之后，向干涉条纹形成机构111入射。在干涉条纹形成机构111中，光106由半反射镜112被分割为第1光114和第2光116。接着，第1光114，入射至相位调制单元118，由此相位被调制之后，被入射至半反射镜128。另一方面，第2光116，由反射镜120反射后，由透镜122聚光并透射光圈挡片124之后，经由透镜126向半反射镜128入射。向半反射镜128入射的、具有第1相位(调制后的相位)的第1光114与具有第2相位(调制前的相位)的第2光116的2束光在半反射镜128上重合后形成干涉像。然后，该干涉像经由透镜130被摄像元件132接收。摄像元件132，将所接收的图像(干涉像)的信息，经由电缆136发送给分析装置134。分析装置134，根据上述分析方法对图像进行处理，对作为透镜108的光学特性的像差进行评价。评价光学特性的方法，与第1实施方式的相关的说明相同，将评价结果的慧形像差(X)、慧形像差(Y)、像散、球面像差的评价值(a1～a4)显示在显示器138上。另外，根据需要，对移动机构140进行驱动后对透镜110的位置进行调整，调整干涉条纹的数量。
(4、检查装置的第3实施方式)
图22表示第3实施方式的检查装置200的构成。如图所示，光源202，沿着检查装置200的光轴204将光(原始光)206向检查对象的光学部件发射。检查对象的光学部件配置在光轴204上。本实施方式中，光学部件为凸透镜208，使透镜208的中心轴与光轴204大致一致而配置。与第1、第2实施方式同样，检查对象并非限于凸透镜，凹透镜、非球面透镜、柱面透镜等各种透镜也可成为对象，检查对象并非限于透镜，还可包含其它光学部件，例如透镜组、反射镜、光圈挡片、棱镜。
在透射过透镜208的光的路径上，配置透镜210。如第1实施方式所说明，为了对摄像元件所接收的干涉像中含有的干涉条纹的数量进行调整，检查装置200，具有：移动机构212，其用于使透镜210向与光轴204平行的方向移动。移动机构212，具有：保持器214，其对透镜210进行支持；和驱动源216，其使该保持器214与透镜210一起向光轴方向移动。
在透射过透镜210的光的前进路径上，配置干涉条纹形成机构218。干涉条纹形成机构218，由具有给定厚度t的反射镜220形成。为了根据向反射镜220入射的光得到干涉像，优选反射镜220的厚度t，具有以下式5的关系。
0 < 2 &CenterDot; t < &phi; (式5)
t：反射镜的厚度，
φ：向反射镜入射的光束的直径。
反射镜220，具有：由透光性材料组成的基板222，设置在基板222的前面的第1反射层224，和在基板22的背面设置的第2反射层226。优选基板222，由能使入射的光无损失地透射的材料(例如玻璃)形成。第1反射层224和第2反射层226，按照例如，第1反射层224，对入射向反射镜220的光的一部分进行反射后形成第1光(光成分)228；第2反射层226，对入射向反射镜220的光的一部分进行反射后形成第2光(光成分)230的方式设计。这样的反射层224、226为，在基板222的前面与背面分别使铝等高反射性材料蒸镀后形成，通过对其厚度进行调整从而调整反射率。优选，反射层224、226的厚度，按照从反射镜220输出的第1光228的光的强度与第2光的强度大致相等的方式被选择。
如图所示，例如在反射镜220相对光轴204以45°的角度倾斜配置的情况下，从反射镜220反射的第1光228与第2光230，具有与两者的光程差 L ( = 2 &CenterDot; t ) 对应的相位差。因此，从反射镜220发射的光228、230，形成重合的干涉像。
含有干涉像的光228、230，由透镜232聚光后向摄像元件234入射，优选的实施方式中，摄像元件234由电荷摄像元件(CCD)构成。
分析装置236，与摄像元件234经由通信线路或者电缆238连接，以使摄像元件234所摄像的图像数据经过电缆238被输入。优选的实施方式中，分析装置236与显示器240连接，对摄像元件234所摄影的图像(相位不同的光228、230的干涉像)以及后面所说明的分析装置236分析的结果进行显示。
根据具备这样的构成的检查装置200，从光源202发射的光206，经由检查对象透镜208向透镜210入射之后，向干涉条纹形成机构的反射镜218入射。反射镜218，对向上述第1反射层224入射的光的一部分进行反射后形成第1光228。透射第1反射层224的光，透射基板230之后，向背面的第2反射层226入射。因此几乎全反射形成第2光230。由第2反射层226所反射的第2光230，透射基板222、第1反射层224，与第1光228重合后形成干涉像242。并且，其干涉像经由透镜232被摄像元件234接收。摄像元件234，将所接收的图像(干涉像)的信息，经由电缆238发送给分析装置236。分析装置236，根据上述分析方法对图像进行处理，对作为透镜208的光学特性的像差进行评价。评价光学特性的方法，与第1实施方式的相关说明相同，评价结果的慧形像差(X)、慧形像差(Y)、像散、球面像差的评价值(a1～a4)显示在显示器240上。这时，对移动机构212进行驱动后对透镜208的位置进行调整，调整干涉条纹的数量。
如以上所说明，根据本发明的检查方法以及检查装置，不需要使衍射光栅向与光轴正交的方向精密移动的机构，由于难以受到因外部的振动或气氛紊乱引起的外部扰乱，因此能够高精度地评价光学部件的性能。

Claims (15)

1、一种光学部件的检查方法，其特征在于，
根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
使所述第1和第2光产生干涉，形成干涉区域；
设定：第1直线，其连接所述第1光的第1中心与所述第2光的第2中心；和第2直线，其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交；
在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；
设定多条第3直线，其通过所述多个第3点且与所述第1直线平行；
在所述多条第3直线上设定多个评价点；
针对所述多条第3直线的各条，在所述多个评价点求出光强度的分布；
根据针对所述多条第3直线的各条所求出的所述光强度的分布，求出“频率—光强度”的关系；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—光强度”的关系，求出与最大光强度对应的频率；
对于针对所述多条第3直线的各条所求出的所述多个频率，近似为函数；
基于所述近似出的函数的系数，对所述光学部件的像差进行评价。
2、根据权利要求1所述的光学部件的检查方法，其特征在于，
所述函数为一次函数，基于所述一次函数的一次系数，对与所述第1直线的方向相关的所述光学部件的慧形像差进行评价。
3、根据权利要求1所述的光学部件的检查方法，其特征在于，
所述函数为二次函数，基于所述二次函数的二次系数，对所述光学部件的球面像差进行评价。
4、一种光学部件的检查方法，其特征在于，
根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
使所述第1和第2光产生干涉，形成干涉区域；
设定：第1直线，其连接所述第1光的第1中心和所述第2光的第2中心；和第2直线，其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交；
在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；
设定多条第3直线，其通过所述多个第3点并与所述第1直线平行；
在所述多条第3直线上设定多个评价点；
针对所述多条第3直线的各条，在所述多个评价点求出光强度的分布；
根据针对所述多条第3直线的各条所求出的所述光强度的分布，求出“频率—光强度”的关系与“频率—相位”的关系；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—光强度”的关系，求出与最大的光强度对应的频率；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—相位”的关系，求出与所述最大的光强度对应的频率相对应的相位；
基于针对所述多条第3直线的各条所求出的所述多个相位，近似为函数；
基于所述近似出的函数的系数，对所述光学部件的像差进行评价。
5、根据权利要求4所述的光学部件的检查方法，其特征在于，
所述函数为二次函数，基于所述二次函数的二次系数，对与所述第2直线的方向相关的所述光学部件的慧形像差进行评价。
6、根据权利要求4所述的光学部件的检查方法，其特征在于，
所述函数为一次函数，基于所述一次函数的一次系数，对所述光学部件的象散进行评价。
7、一种光学部件的检查装置，其特征在于，具有：
第1机构，其根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
第2机构，其使所述第1和第2光产生干涉，形成干涉像；
第3机构，其接收所述干涉像；
第4机构，其根据由所述第3机构所接收的干涉像，对所述光学部件的光学特性进行评价，
所述第4机构，具备：
设定第1直线、其连接所述第1光的第1中心与所述第2光的第2中心；第2直线、其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交，在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；设定多条第3直线，其通过所述多个第3点且与所述第1直线平行；在所述多条第3直线上设定多个评价点的机构；
针对所述多条第3直线的各条，在所述多个评价点求出光强度的分布的机构；
根据针对所述多条第3直线的各条所求出的所述光强度的分布，求出“频率—光强度”的关系的机构；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—光强度”的关系，求出与最大光强度对应的频率的机构；
对于针对所述多条第3直线的各条所求出的所述多个频率，近似为函数的机构；
基于所述近似出的函数的系数，对所述光学部件的像差进行评价的机构。
8、根据权利要求7所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
对所述光学部件的像差进行评价的机构，设定一次函数作为所述函数，基于所述一次函数的一次系数，对与所述第1直线的方向相关的所述光学部件的慧形像差进行评价。
9、根据权利要求7所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
对所述光学部件的像差进行评价的机构，设定二次函数作为所述函数，基于所述二次函数的二次系数，对所述光学部件的球面像差进行评价。
10、一种光学部件的检查装置，其特征在于，具有：
第1机构，其根据透射过光学部件的原始光，形成具有不同相位的第1和第2光；
第2机构，其使所述第1和第2光产生干涉，形成干涉像；
第3机构，其接收所述干涉像；和
第4机构，其根据由所述第3机构所接收的干涉像，对所述光学部件的光学特性进行评价，
所述第4机构，具备：
设定第1直线、其连接所述第1光的第1中心与所述第2光的第2中心；第2直线、其通过所述第1和第2中心的中点与所述第1直线正交，在所述干涉区域内，在所述第2直线上设定多个第3点；设定多条第3直线，其通过所述多个第3点且与所述第1直线平行；在所述多条第3直线上设定多个评价点的机构；
针对所述多条第3直线的各条，在所述多个评价点求出光强度的分布的机构；
根据针对所述多条第3直线的各条所求出的所述光强度的分布，求出“频率—光强度”的关系与“频率—相位”的关系的机构；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—光强度”的关系，求出与最大光强度对应的频率的机构；
针对所述多条第3直线的各条，根据所述“频率—相位”的关系，求出与所述最大光强度对应的频率相对应的相位的机构；
基于针对所述多条第3直线的各条所求出的所述多个相位，近似为函数的机构；和
基于所述近似出的函数的系数，对所述光学部件的像差进行评价的机构。
11、根据权利要求10所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
对所述光学部件的像差进行评价的机构，设定二次函数作为所述函数，基于所述二次函数的二次系数，对与所述第2直线的方向相关的所述光学部件的慧形像差进行评价。
12、根据权利要求10所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
对所述光学部件的像差进行评价的机构，设定一次函数作为所述函数，基于所述一次函数的一次系数，对所述光学部件的象散进行评价。
13、根据权利要求7～12中的任一项所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
所述第1机构具备衍射光栅，所述第1和第2光是由衍射光栅对所述原始光进行衍射而得到的衍射光。
14、根据权利要求7～12中的任一项所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
所述第1机构，具备：
分割机构，其将所述原始光分割为2束光；和
相位调制机构，其对由所述分割机构所分割的一束光的相位进行调制。
15、根据权利要求7～12中的任一项所述的光学部件的检查装置，其特征在于，
所述第1机构，具备：
第1反射面，其对所述原始光进行反射，形成第1光；
第2反射面，其设置在与所述第1反射面不同的地方，对所述原始光进行反射，形成第2光；
所述第1反射面和第2反射面，按照向所述第2机构提供所述第1和第2光的方式配置。
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