JP2002228546A - 領域特定方法、収差計測方法及び収差計測装置 - Google Patents
領域特定方法、収差計測方法及び収差計測装置Info
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- JP2002228546A JP2002228546A JP2001028277A JP2001028277A JP2002228546A JP 2002228546 A JP2002228546 A JP 2002228546A JP 2001028277 A JP2001028277 A JP 2001028277A JP 2001028277 A JP2001028277 A JP 2001028277A JP 2002228546 A JP2002228546 A JP 2002228546A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シェアリング干渉計測において処理領域を高
速に設定する方法を提供する。 【解決手段】 レンズから出射された光を回折し干渉さ
せてシェアリング干渉像を得る。次に、回折光の位相を
変化させ、位相変化により時間的に強度変化する複数の
画像データ（座標、強度）を記憶装置に取り込む。ま
た、複数の画像データにおいて、各画素における強度デ
ータの変化の大きさ（強度変化量）を算出する。さら
み、画像データ領域の略中央を通ってシェアリング軸と
平行な線分と、シェアリング軸と直交する線分とによっ
て、画像データの領域を４つの小領域に分割する。そし
て、各小領域にシェアリング軸に直交する複数のライン
を設け、各ライン上の各画素の強度変化量の和を求め、
該強度変化量の和が最大となるラインを求める。最後
に、各小領域における強度変化量の和が最大となるライ
ン上において強度変化が所定のしきい値以上となるエッ
ジを求める。
速に設定する方法を提供する。 【解決手段】 レンズから出射された光を回折し干渉さ
せてシェアリング干渉像を得る。次に、回折光の位相を
変化させ、位相変化により時間的に強度変化する複数の
画像データ（座標、強度）を記憶装置に取り込む。ま
た、複数の画像データにおいて、各画素における強度デ
ータの変化の大きさ（強度変化量）を算出する。さら
み、画像データ領域の略中央を通ってシェアリング軸と
平行な線分と、シェアリング軸と直交する線分とによっ
て、画像データの領域を４つの小領域に分割する。そし
て、各小領域にシェアリング軸に直交する複数のライン
を設け、各ライン上の各画素の強度変化量の和を求め、
該強度変化量の和が最大となるラインを求める。最後
に、各小領域における強度変化量の和が最大となるライ
ン上において強度変化が所定のしきい値以上となるエッ
ジを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク方式の
情報記憶媒体、例えばＤVＤ（Ｄrｇitａl Vｅrsａtilｅ
Ｄisk）に情報を読み書きする光ヘッド、またレーザ加
工機、レーザ顕微鏡などにおいて、光を結像してスポツ
トを形成する当該光の特性、およびこのスポットを形成
する光学レンズの特性を検出するために必要な領域を決
定する方法及び当該光学レンズの収差計測装置並びに光
学ユニットの調整装置に関する。
情報記憶媒体、例えばＤVＤ（Ｄrｇitａl Vｅrsａtilｅ
Ｄisk）に情報を読み書きする光ヘッド、またレーザ加
工機、レーザ顕微鏡などにおいて、光を結像してスポツ
トを形成する当該光の特性、およびこのスポットを形成
する光学レンズの特性を検出するために必要な領域を決
定する方法及び当該光学レンズの収差計測装置並びに光
学ユニットの調整装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】光ディスク方式の高密度情報記憶媒体か
ら情報を読み取り、またこの高密度情報記憶媒体に情報
を記憶するためには、光源から出射された光を目的の場
所に正確に照射できる光学系が必要である。そのため、
特に、光学系の対物レンズは、それ自体に厳格な光学的
特性が要求されるだけでなく、日的の場所に精度よく固
定されなければならない。
ら情報を読み取り、またこの高密度情報記憶媒体に情報
を記憶するためには、光源から出射された光を目的の場
所に正確に照射できる光学系が必要である。そのため、
特に、光学系の対物レンズは、それ自体に厳格な光学的
特性が要求されるだけでなく、日的の場所に精度よく固
定されなければならない。
【０００３】そこで、対物レンズの検査又は調整の方法
として、図１（ａ）に示すような、干渉計測方法により
レンズ収差を検出し、その検出結果に基づいて対物レン
ズを検査し調整する方式（回折干渉方式）が提案されて
いる（例えば、特願平第１１-１３８５８４号）。
として、図１（ａ）に示すような、干渉計測方法により
レンズ収差を検出し、その検出結果に基づいて対物レン
ズを検査し調整する方式（回折干渉方式）が提案されて
いる（例えば、特願平第１１-１３８５８４号）。
【０００４】この回折干渉方式では、光ヘッド１０から
出射された光は、対物レンズ１２を介し、回折格子１４
に入射される。回折格子１４を透過する光は、異なる次
数を有する複数の光に分解される。通常、分解された複
数の光のうち０次光と±１次光が検出レンズ３に入射さ
れ（図１（ｂ）参照）、この検出レンズ３上で０次光と
−１次光、そして０次光と−１次光が重なり、それぞれ
の干渉縞が生じる。これら干渉縞は、結像レンズ１８に
より撮像素子２０上に結像され、撮像素子２０上で図２
に示す干渉パターンが得られる。干渉パターンは画像デ
ータとして処理装置２２に取り込まれ、図２に示すよう
に、０次光Ｌ０と＋１次光Ｌ＋１及び（又は）０次光Ｌ
０と−１次光Ｌ−１が重なった凸レンズ型の干渉縞（干
渉像）Ｉ ０＋１、Ｉ０−１が解析されてレンズ収差等が
検出される。
出射された光は、対物レンズ１２を介し、回折格子１４
に入射される。回折格子１４を透過する光は、異なる次
数を有する複数の光に分解される。通常、分解された複
数の光のうち０次光と±１次光が検出レンズ３に入射さ
れ（図１（ｂ）参照）、この検出レンズ３上で０次光と
−１次光、そして０次光と−１次光が重なり、それぞれ
の干渉縞が生じる。これら干渉縞は、結像レンズ１８に
より撮像素子２０上に結像され、撮像素子２０上で図２
に示す干渉パターンが得られる。干渉パターンは画像デ
ータとして処理装置２２に取り込まれ、図２に示すよう
に、０次光Ｌ０と＋１次光Ｌ＋１及び（又は）０次光Ｌ
０と−１次光Ｌ−１が重なった凸レンズ型の干渉縞（干
渉像）Ｉ ０＋１、Ｉ０−１が解析されてレンズ収差等が
検出される。
【０００５】収差の種類と、それによって生じる干渉縞
を図３に示す。図３の（Ａ）はデフォーカスによる縞パ
ターン、（Ｂ）（Ｃ）はコマ収差による縞パターン、
（Ｄ）は非点収差による縞パターン、（Ｅ）は球面収差
による縞パターン、（Ｆ）収差ゼロのときの縞パターン
である。収差ゼロの場合、干渉領域内の光強度は一様で
ある。一般に収差は複合して発生し、（Ａ）から（Ｆ）
が混合した縞パターンとなる。このパターンに基づいて
各収差を抽出する。収差抽出には位相シフト法を使う。
この位相シフト法では、例えば回折格子１４をその格子
と直交する方向（図３の各図に符号Ｘで示す方向に平行
な方向。）に移動させることで、干渉させる２つの波面
の位相を互いにずらして縞パターンを変化させ、その変
化の仕方の分布、つまり強度変化の位相の分布を解析し
て収差を求める。このとき、干渉領域全面のデータを使
って収差解析するのではなく、「特定の領域」のデータ
を用いて解析する。そして、この収差検出結果に基づい
て、光学系の調整を行う。
を図３に示す。図３の（Ａ）はデフォーカスによる縞パ
ターン、（Ｂ）（Ｃ）はコマ収差による縞パターン、
（Ｄ）は非点収差による縞パターン、（Ｅ）は球面収差
による縞パターン、（Ｆ）収差ゼロのときの縞パターン
である。収差ゼロの場合、干渉領域内の光強度は一様で
ある。一般に収差は複合して発生し、（Ａ）から（Ｆ）
が混合した縞パターンとなる。このパターンに基づいて
各収差を抽出する。収差抽出には位相シフト法を使う。
この位相シフト法では、例えば回折格子１４をその格子
と直交する方向（図３の各図に符号Ｘで示す方向に平行
な方向。）に移動させることで、干渉させる２つの波面
の位相を互いにずらして縞パターンを変化させ、その変
化の仕方の分布、つまり強度変化の位相の分布を解析し
て収差を求める。このとき、干渉領域全面のデータを使
って収差解析するのではなく、「特定の領域」のデータ
を用いて解析する。そして、この収差検出結果に基づい
て、光学系の調整を行う。
【０００６】このように、上記位相シフト法によれば、
干渉領域に「特定領域」を設定する必要がある。また、
「特定領域」を決めるためには、干渉領域を決定しなけ
ればならない。そのために、この干渉領域を決定する具
体的な方法としては、一般に次のような手順が考えられ
る。
干渉領域に「特定領域」を設定する必要がある。また、
「特定領域」を決めるためには、干渉領域を決定しなけ
ればならない。そのために、この干渉領域を決定する具
体的な方法としては、一般に次のような手順が考えられ
る。
【０００７】手順１ 例えば回折格子を移動させることにより干渉させる波面
の位相を時間的に変化させ、干渉パターンの強度を時間
的に変化させる。このとき、撮像素子から得られた、各
時刻における画像データ、すなわち強度分布データ（座
標と強度）を処理装置の記憶部に取り込む。
の位相を時間的に変化させ、干渉パターンの強度を時間
的に変化させる。このとき、撮像素子から得られた、各
時刻における画像データ、すなわち強度分布データ（座
標と強度）を処理装置の記憶部に取り込む。
【０００８】手順２ 図４に示すように、回折格子の移動方向とほぼ直交する
ようにＹ軸と、このＹ軸と直交するＸ軸を設ける。
ようにＹ軸と、このＹ軸と直交するＸ軸を設ける。
【０００９】手順３ 記憶部に取り込まれた複数の強度分布データについて、
各画素における強度データの変化の大きさ（以下、「強
度変化」とする）を算出する。
各画素における強度データの変化の大きさ（以下、「強
度変化」とする）を算出する。
【００１０】手順４ Ｙ軸方向に適当な間隔をあけて、Ｘ軸に平行な複数のラ
インＨ１〜Ｈｎを設定する
インＨ１〜Ｈｎを設定する
【００１１】手順５ ラインＨ１上で、Ｘ軸のマイナス側の端からプラス方向
（図４の左から右）へ、強度変化があるしきい値以上に
なる点を探し、強度変化が初めてしきい値以上となる点
をエッジＰＬ１とする。同じく、ラインＨ１上で、Ｘ軸
のプラス側の端からマイナス方向（図４の右から左）へ
強度変化があるしきい値以上になる点を探し、初めてし
きい値以上になる点をＰＲ１とする。同様の処理をライ
ンラインＨ２〜Ｈｎについて行ない、エッジＰＬ２〜Ｐ
Ｌｎ、ＰＲ２〜ＰＲｎを求める。
（図４の左から右）へ、強度変化があるしきい値以上に
なる点を探し、強度変化が初めてしきい値以上となる点
をエッジＰＬ１とする。同じく、ラインＨ１上で、Ｘ軸
のプラス側の端からマイナス方向（図４の右から左）へ
強度変化があるしきい値以上になる点を探し、初めてし
きい値以上になる点をＰＲ１とする。同様の処理をライ
ンラインＨ２〜Ｈｎについて行ない、エッジＰＬ２〜Ｐ
Ｌｎ、ＰＲ２〜ＰＲｎを求める。
【００１２】手順６ エッジＰＲ１、・・ＰＲｎ、ＰＬ１、・・、ＰＬｎの座
標を、ＰＲ１（ＸＰＲ １、ＹＰＲ１）、・・、Ｐ
Ｒｎ（ＸＰＲｎ、ＹＰＲｎ）、ＰＬ１（ＸＰＬ１、Ｙ
ＰＬ２）、・・、ＰＬｎ（ＸＰＬｎ、ＹＰＬｎ）とお
く。
標を、ＰＲ１（ＸＰＲ １、ＹＰＲ１）、・・、Ｐ
Ｒｎ（ＸＰＲｎ、ＹＰＲｎ）、ＰＬ１（ＸＰＬ１、Ｙ
ＰＬ２）、・・、ＰＬｎ（ＸＰＬｎ、ＹＰＬｎ）とお
く。
【００１３】手順７ 図５に示すように、中心座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を有する所
定の半径を持つ仮想円Ｃｉを設ける。最初、Ｘｃ、Ｙｃ
は適当に設定する。次に、ＰＲ１、・・ＰＲｎ、
ＰＬ１、・・、ＰＬｎと（Ｘｃ、Ｙｃ）を結ぶ線分と仮
想円Ｃｉとの交点を、それぞれＱＲ１、・・、ＱＲｎ、
ＱＬ１、・・ＱＬｎとする。
定の半径を持つ仮想円Ｃｉを設ける。最初、Ｘｃ、Ｙｃ
は適当に設定する。次に、ＰＲ１、・・ＰＲｎ、
ＰＬ１、・・、ＰＬｎと（Ｘｃ、Ｙｃ）を結ぶ線分と仮
想円Ｃｉとの交点を、それぞれＱＲ１、・・、ＱＲｎ、
ＱＬ１、・・ＱＬｎとする。
【００１４】手順８ ＰＲ１とＱＲ１の距離を△Ｒ１、・・、ＰＲｎとＱＲｎ
の距離を△Ｒｎ、ＰＬ １とＱＬ１の距離を△Ｌ１、・
・、ＰＬｎとＱＬｎの距離を△Ｌｎとし、これらの距離
の自乗和、つまりΣ（△Ｒｎ ２）＋Σ（△Ｌｎ ２）が極
小になる座標（Ｘｃ’、Ｙｃ’）を求める。
の距離を△Ｒｎ、ＰＬ １とＱＬ１の距離を△Ｌ１、・
・、ＰＬｎとＱＬｎの距離を△Ｌｎとし、これらの距離
の自乗和、つまりΣ（△Ｒｎ ２）＋Σ（△Ｌｎ ２）が極
小になる座標（Ｘｃ’、Ｙｃ’）を求める。
【００１５】手順９ 座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を干渉パターンの基準とし、干渉領
域を決定する。そして、決定された干渉領域の中に特定
領域を設定し、この特定領域の光強度データを取得し、
各種収差を求める。
域を決定する。そして、決定された干渉領域の中に特定
領域を設定し、この特定領域の光強度データを取得し、
各種収差を求める。
【００１６】しかし、この一般的な、円関数をフィッテ
ィングして干渉領域を特定する方法は、誤差が最小とな
る点を演算する検索アルゴリズムなので、特定領域の決
定、すなわち演算の収束までに多くの時間を要する。
ィングして干渉領域を特定する方法は、誤差が最小とな
る点を演算する検索アルゴリズムなので、特定領域の決
定、すなわち演算の収束までに多くの時間を要する。
【００１７】そこで、本発明は、上記の回折干渉方式に
おいて干渉パターンの中の処理すべき領域を高速に設定
する領域設定方法及び該方法を用いた収差計測方法およ
び装置を提供することを目的とする。
おいて干渉パターンの中の処理すべき領域を高速に設定
する領域設定方法及び該方法を用いた収差計測方法およ
び装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【発明の概要】本発明の領域特定方法は、（ａ）レンズ
から出射された光を回折し、異なる次数の回折光を干渉
させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記回
折光の位相を変化させる工程と、（ｃ）上記位相変化に
より時間的に強度変化する複数のデータであって、座標
と強度を含む画像データを記憶装置に取り込む工程と、
（ｄ）上記複数の画像データにおいて、各画素における
強度データの変化の大きさである強度変化量を算出する
工程と、（ｅ）上記画像データ領域の略中央を通ってシ
ェアリング軸と平行な線分と、シェアリング軸と直交す
る線分とによって、画像データの領域を４つの小領域に
分割する工程と、（ｆ）上記各小領域にシェアリング軸
に直交する複数のラインを設け、各ライン上の各画素の
強度変化量の和を求め、該強度変化量の和が最大となる
ラインを求める工程と、（ｇ）上記各小領域における強
度変化量の和が最大となるライン上において強度変化が
所定のしきい値以上となるエッジを求める工程とを有す
る。
から出射された光を回折し、異なる次数の回折光を干渉
させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記回
折光の位相を変化させる工程と、（ｃ）上記位相変化に
より時間的に強度変化する複数のデータであって、座標
と強度を含む画像データを記憶装置に取り込む工程と、
（ｄ）上記複数の画像データにおいて、各画素における
強度データの変化の大きさである強度変化量を算出する
工程と、（ｅ）上記画像データ領域の略中央を通ってシ
ェアリング軸と平行な線分と、シェアリング軸と直交す
る線分とによって、画像データの領域を４つの小領域に
分割する工程と、（ｆ）上記各小領域にシェアリング軸
に直交する複数のラインを設け、各ライン上の各画素の
強度変化量の和を求め、該強度変化量の和が最大となる
ラインを求める工程と、（ｇ）上記各小領域における強
度変化量の和が最大となるライン上において強度変化が
所定のしきい値以上となるエッジを求める工程とを有す
る。
【００１９】本発明の収差計測方法は、以上の工程
（ａ）〜（ｇ）のほかに、（ｈ）上記４つの小領域に決
定された４つのエッジ点を基準にして、特定の複数の線
分を設定し、この線分上の複数の測点で、光強度変化の
位相を求める工程と、（ｉ）上記測点位置をＸ、上記位
相をφとしたとき、上記位相φを測定位置Ｘの関数で近
似し、該関数の係数値で上記レンズの光学特性を評価す
る工程とを有する。
（ａ）〜（ｇ）のほかに、（ｈ）上記４つの小領域に決
定された４つのエッジ点を基準にして、特定の複数の線
分を設定し、この線分上の複数の測点で、光強度変化の
位相を求める工程と、（ｉ）上記測点位置をＸ、上記位
相をφとしたとき、上記位相φを測定位置Ｘの関数で近
似し、該関数の係数値で上記レンズの光学特性を評価す
る工程とを有する。
【００２０】本発明の収差計測装置は、（ａ）光学ユニ
ットから出射した光を回折すると共に、異なる次数の回
折光のシェアリング干渉光を出射する回折格子と、
（ｂ）上記回折格子を、格子の格子方向と直角な方向の
成分を含む方向へ移動する機構と、（ｃ）上記シェアリ
ング干渉光を受像する受像体と、（ｄ）受像体で得られ
る画像データを記憶する記憶装置と、（ｅ）上記複数の
画像データにおいて、各画素における強度データの変化
の大きさである強度変化量を算出し、上記画像データ領
域の略中央を通ってシェアリング軸と平行な線分と、シ
ェアリング軸と直交する線分とによって、画像データの
領域を４つの小領域に分割し、上記各小領域にシェアリ
ング軸に直交する複数のラインを設け、各ライン上の各
画素の強度変化量の和を求め、該強度変化量の和が最大
となるラインを求め、上記各小領域における強度変化量
の和が最大となるライン上において強度変化が所定のし
きい値以上となるエッジを求め、上記４つの小領域に決
定された４つのエッジ点を基準にして、特定の複数の線
分を設定し、この線分上の複数の測点で、光強度変化の
位相を求め、上記測点位置をＸ、上記位相をφとしたと
き、上記位相φを測定位置Ｘの関数で近似し、該関数の
係数値で上記レンズの光学特性を評価する手段とを有す
るものである。
ットから出射した光を回折すると共に、異なる次数の回
折光のシェアリング干渉光を出射する回折格子と、
（ｂ）上記回折格子を、格子の格子方向と直角な方向の
成分を含む方向へ移動する機構と、（ｃ）上記シェアリ
ング干渉光を受像する受像体と、（ｄ）受像体で得られ
る画像データを記憶する記憶装置と、（ｅ）上記複数の
画像データにおいて、各画素における強度データの変化
の大きさである強度変化量を算出し、上記画像データ領
域の略中央を通ってシェアリング軸と平行な線分と、シ
ェアリング軸と直交する線分とによって、画像データの
領域を４つの小領域に分割し、上記各小領域にシェアリ
ング軸に直交する複数のラインを設け、各ライン上の各
画素の強度変化量の和を求め、該強度変化量の和が最大
となるラインを求め、上記各小領域における強度変化量
の和が最大となるライン上において強度変化が所定のし
きい値以上となるエッジを求め、上記４つの小領域に決
定された４つのエッジ点を基準にして、特定の複数の線
分を設定し、この線分上の複数の測点で、光強度変化の
位相を求め、上記測点位置をＸ、上記位相をφとしたと
き、上記位相φを測定位置Ｘの関数で近似し、該関数の
係数値で上記レンズの光学特性を評価する手段とを有す
るものである。
【００２１】本発明の光学ユニット調整装置は、上記収
差計測装置の検出結果に基づいて、光学ユニットの光学
系を調整する調整機構を有するものである。
差計測装置の検出結果に基づいて、光学ユニットの光学
系を調整する調整機構を有するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施形態
を説明する。 （１）干渉領域特定方法 図６は、図１に示す撮像素子２０に撮影された凸レンズ
型の干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の一例を示す。干渉像Ｉ
０＋１、Ｉ０−１は、略円形の０次回折光Ｌ０と＋１次
回折光Ｌ＋１、０次回折光Ｌ０と−１次回折光Ｌ−１が
重なり合って形成されたものである。以下、このような
異なる次数の回折光の干渉を「シェアリング」または
「シェアリング干渉」、干渉によりできる像を「シェア
リング干渉像」という。そして、このシェアリング干渉
像の中に特定領域（特定座標を含む。）を決定する方法
は、以下の手順に従って行なわれる。
を説明する。 （１）干渉領域特定方法 図６は、図１に示す撮像素子２０に撮影された凸レンズ
型の干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の一例を示す。干渉像Ｉ
０＋１、Ｉ０−１は、略円形の０次回折光Ｌ０と＋１次
回折光Ｌ＋１、０次回折光Ｌ０と−１次回折光Ｌ−１が
重なり合って形成されたものである。以下、このような
異なる次数の回折光の干渉を「シェアリング」または
「シェアリング干渉」、干渉によりできる像を「シェア
リング干渉像」という。そして、このシェアリング干渉
像の中に特定領域（特定座標を含む。）を決定する方法
は、以下の手順に従って行なわれる。
【００２３】手順１ 例えば回折格子を移動させることにより干渉させる波面
の位相を時間的に変化させ、干渉パターンの強度を時間
的に変化させる。このとき、撮像素子から得られた、各
時刻における画像データ、すなわち強度分布データ（座
標と強度）を処理装置の記憶部に取り込む。
の位相を時間的に変化させ、干渉パターンの強度を時間
的に変化させる。このとき、撮像素子から得られた、各
時刻における画像データ、すなわち強度分布データ（座
標と強度）を処理装置の記憶部に取り込む。
【００２４】手順２ 回折格子の移動方向（シェアリング軸）とほぼ直交する
Ｙ軸と、このＹ軸と直交するＸ軸を設ける（図４参
照）。ただし、図面を簡略化するため、これらＸ軸、Ｙ
軸は省略してある。
Ｙ軸と、このＹ軸と直交するＸ軸を設ける（図４参
照）。ただし、図面を簡略化するため、これらＸ軸、Ｙ
軸は省略してある。
【００２５】手順３ 記憶部に取り込まれた複数の強度分布データについて、
各画素における強度データの変化の大きさ（以下、「強
度変化」とする）を算出する。以上のように、手順１〜
３は、従来の方法と同一である。
各画素における強度データの変化の大きさ（以下、「強
度変化」とする）を算出する。以上のように、手順１〜
３は、従来の方法と同一である。
【００２６】手順４ 図６に示すように、撮影画像の略中央Ｏｃを通り、Ｘ軸
と平行なＷ軸と、Ｙ軸と平行なＵ軸を設置し、これらＷ
軸とＵ軸によって画像の領域を４分割する。分割された
領域を小領域[１]、[２]、[３]、[４]とする。
と平行なＷ軸と、Ｙ軸と平行なＵ軸を設置し、これらＷ
軸とＵ軸によって画像の領域を４分割する。分割された
領域を小領域[１]、[２]、[３]、[４]とする。
【００２７】手順５ 小領域[１]において、Ｗ軸に関して領域の端（本実施形
態では、小領域［１］の右端）に、ラインＷ１１を設定
する。なお、添字１１の最初の「１」は小領域の番号、
後の「１」はライン番号を示す。
態では、小領域［１］の右端）に、ラインＷ１１を設定
する。なお、添字１１の最初の「１」は小領域の番号、
後の「１」はライン番号を示す。
【００２８】手順６ ラインＷ１１上の各画素における強度変化を積算して強
度変化量の和Σを求める。なお、強度変化量の和Σは、
ライン上のすべての画素の強度変化を積算するのではな
く、複数の画素について一つの割合で（例えば、２つの
画素ごとに）強度変化を積算したものであってもよい。
この場合、手順１で読み取る画像データ、及び手順３で
求める強度変化は、本手順６で演算に用いる画素に関す
るものだけに限ることができる。
度変化量の和Σを求める。なお、強度変化量の和Σは、
ライン上のすべての画素の強度変化を積算するのではな
く、複数の画素について一つの割合で（例えば、２つの
画素ごとに）強度変化を積算したものであってもよい。
この場合、手順１で読み取る画像データ、及び手順３で
求める強度変化は、本手順６で演算に用いる画素に関す
るものだけに限ることができる。
【００２９】手順７ 手順５と同様にラインＷ１１に隣接するラインＷ１２を
設定し、手順６と同様に該ラインＷ１２上について強度
変化量の和Σを求める。ラインＷ１２は、ラインＷ１１
をＷ軸に関して１画素移動したラインであってもよい
し、複数画素移動したラインであってもよい。以下、同
様にして小領域[１]に順次ラインを設定し、それぞれの
ラインについて強度変化量の和Σを求める。図６（１）
は、以上のようにして求めた強度変化量の和Σを縦軸、
Ｗ軸の座標を横軸にとり、強度変化量の和Σの変化を表
したグラフである。
設定し、手順６と同様に該ラインＷ１２上について強度
変化量の和Σを求める。ラインＷ１２は、ラインＷ１１
をＷ軸に関して１画素移動したラインであってもよい
し、複数画素移動したラインであってもよい。以下、同
様にして小領域[１]に順次ラインを設定し、それぞれの
ラインについて強度変化量の和Σを求める。図６（１）
は、以上のようにして求めた強度変化量の和Σを縦軸、
Ｗ軸の座標を横軸にとり、強度変化量の和Σの変化を表
したグラフである。
【００３０】手順８ 小領域[１]で計算された各ラインの光強度変化量の和Σ
を比較し、最も大きな強度変化量の和Σｍａｘを有する
ラインＷ１ｍａｘを特定する。
を比較し、最も大きな強度変化量の和Σｍａｘを有する
ラインＷ１ｍａｘを特定する。
【００３１】手順９ 最も大きな強度変化量の和Σｍａｘを有するラインＷ
１ｍａｘ上において、端の画素（図面の上端画素又は下
端画素）から各画素における光強度変化が所定のしきい
値以上となる点（画素）を探し、該当する点を小領域
[１]の「干渉領域特定点（エッジ）」Ｐ１とする。
１ｍａｘ上において、端の画素（図面の上端画素又は下
端画素）から各画素における光強度変化が所定のしきい
値以上となる点（画素）を探し、該当する点を小領域
[１]の「干渉領域特定点（エッジ）」Ｐ１とする。
【００３２】手順１０ 手順５〜９を他の小領域[２]〜[４]において実行し、Ｗ
２ｍａｘ〜Ｗ４ｍａｘ及びエッジＰ２〜Ｐ４を求める
（図６（ｂ）〜（ｄ）参照）。
２ｍａｘ〜Ｗ４ｍａｘ及びエッジＰ２〜Ｐ４を求める
（図６（ｂ）〜（ｄ）参照）。
【００３３】手順１１ 以上のようにして求めた凸レンズ型干渉領域の頂点座標
（エッジＰ１〜Ｐ４の座標）より、０次回折光及び±１
次回折光の輪郭、並びに干渉領域（干渉像Ｉ０ ＋１、Ｉ
０−１）の座標を求める。
（エッジＰ１〜Ｐ４の座標）より、０次回折光及び±１
次回折光の輪郭、並びに干渉領域（干渉像Ｉ０ ＋１、Ｉ
０−１）の座標を求める。
【００３４】以上のようにして求められた干渉領域に、
特定領域、例えば干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の中心、こ
の中心を通る一つ又は複数の線分が設定される。そし
て、その線分上における複数の測定位置を定めると共
に、該測定位置における位相を測定位置の座標関数で近
似し、該関数の係数値でレンズの光学特性が評価され
る。
特定領域、例えば干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の中心、こ
の中心を通る一つ又は複数の線分が設定される。そし
て、その線分上における複数の測定位置を定めると共
に、該測定位置における位相を測定位置の座標関数で近
似し、該関数の係数値でレンズの光学特性が評価され
る。
【００３５】なお、Ｗ軸、Ｕを設定する際の、画像デー
タの略中心Ｏｃは、エッジＰ１〜Ｐ４の４点を結んだ４
角形の中であればよく、しかもこの四角形領域は比較的
大きい。そのため、中心Ｏｃの点は、画像データ上で固
定してもよい。
タの略中心Ｏｃは、エッジＰ１〜Ｐ４の４点を結んだ４
角形の中であればよく、しかもこの四角形領域は比較的
大きい。そのため、中心Ｏｃの点は、画像データ上で固
定してもよい。
【００３６】（２）光学ユニット調整装置 図７は、上述した干渉領域特定方法を利用した光学ユニ
ット評価装置の一例を示す。この図に示す評価装置にお
いて、光源であるレーザ発生源３０はレーザ光を発射す
る。この光は可干渉性を有し、例えばヘリウムネオンレ
ーザ光が好適に利用できる。発射されたレーザ光は、ビ
ームエキスパンダ３２によりビーム径を拡大した略平行
光とされた後、ハーフミラー３２で反射され、被測定レ
ンズ３４から反射型回折格子３６に照射される。回折格
子３６からの反射回折光は、再び被測定レンズ３４に入
射する。回折格子３６は、０次回折光と＋１次回折光ま
たは−１次回折光がレンズ３４の瞳面でシェアリング干
渉を生じるように設計されている。このシェアリング干
渉光は、レンズ３４で略平行光に戻り、ハーフミラー３
２を透過し、結像レンズ３８を通って撮像素子４０（例
えばＣＣＤセンサ等の受像体）に入射する。このとき、
結像レンズ３８は、被測定レンズ３４の瞳面を撮像素子
４０に結像する。この撮像素子４０に結像された干渉像
には、レンズ３４に各種の収差が含まれている場合、そ
れらの収差が重なり合った干渉縞が形成される。撮像素
子４０は、表示装置を備えた信号処理装置（記憶装置を
含む。）４２に接続されており、撮像素子４０で撮像さ
れた干渉像の画像データが信号処理装置４２に送信され
て記憶され、その後収差演算に利用される。また、その
収差演算に基づいてレンズ調整装置４６が動作し、レン
ズ３４の位置や傾きを調整する。
ット評価装置の一例を示す。この図に示す評価装置にお
いて、光源であるレーザ発生源３０はレーザ光を発射す
る。この光は可干渉性を有し、例えばヘリウムネオンレ
ーザ光が好適に利用できる。発射されたレーザ光は、ビ
ームエキスパンダ３２によりビーム径を拡大した略平行
光とされた後、ハーフミラー３２で反射され、被測定レ
ンズ３４から反射型回折格子３６に照射される。回折格
子３６からの反射回折光は、再び被測定レンズ３４に入
射する。回折格子３６は、０次回折光と＋１次回折光ま
たは−１次回折光がレンズ３４の瞳面でシェアリング干
渉を生じるように設計されている。このシェアリング干
渉光は、レンズ３４で略平行光に戻り、ハーフミラー３
２を透過し、結像レンズ３８を通って撮像素子４０（例
えばＣＣＤセンサ等の受像体）に入射する。このとき、
結像レンズ３８は、被測定レンズ３４の瞳面を撮像素子
４０に結像する。この撮像素子４０に結像された干渉像
には、レンズ３４に各種の収差が含まれている場合、そ
れらの収差が重なり合った干渉縞が形成される。撮像素
子４０は、表示装置を備えた信号処理装置（記憶装置を
含む。）４２に接続されており、撮像素子４０で撮像さ
れた干渉像の画像データが信号処理装置４２に送信され
て記憶され、その後収差演算に利用される。また、その
収差演算に基づいてレンズ調整装置４６が動作し、レン
ズ３４の位置や傾きを調整する。
【００３７】信号処理装置４２は、上述の位相シフト法
を用い、収差を演算する。そのため、回折格子３６は、
ピエゾ素子等の適当な移動装置４４によって、該回折格
子３６の格子と直交する方向又は直交する成分を含む方
向に移動される。これにより、干渉させる２つの波面の
位相が互いにずれ、縞パターンが変化し、その変化のし
かたの分布、つまり強度変化の位相の分布を信号処理装
置４２が解析して収差を求める。具体的には、干渉領域
に例えば干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の中心、この中心を
通る一つ又は複数の線分が設定される。そして、その線
分上における複数の測定位置を定めると共に、該測定位
置における位相を測定位置の座標を用いて一次又は二次
若しくはそれ以上の次数の関数で近似し、該関数の係数
値でレンズの光学特性が評価される。このとき、信号処
理装置４２は、干渉領域全面のデータを使って収差解析
するのではなく、上述した干渉領域特定方法に基づいて
特定された領域のデータを解析することで収差を演算す
る。信号処理装置４２で演算された収差に基づき、レン
ズ調整装置４６によってレンズ３４の位置や傾きを調整
し、その収差を除去する。
を用い、収差を演算する。そのため、回折格子３６は、
ピエゾ素子等の適当な移動装置４４によって、該回折格
子３６の格子と直交する方向又は直交する成分を含む方
向に移動される。これにより、干渉させる２つの波面の
位相が互いにずれ、縞パターンが変化し、その変化のし
かたの分布、つまり強度変化の位相の分布を信号処理装
置４２が解析して収差を求める。具体的には、干渉領域
に例えば干渉像Ｉ０＋１、Ｉ０−１の中心、この中心を
通る一つ又は複数の線分が設定される。そして、その線
分上における複数の測定位置を定めると共に、該測定位
置における位相を測定位置の座標を用いて一次又は二次
若しくはそれ以上の次数の関数で近似し、該関数の係数
値でレンズの光学特性が評価される。このとき、信号処
理装置４２は、干渉領域全面のデータを使って収差解析
するのではなく、上述した干渉領域特定方法に基づいて
特定された領域のデータを解析することで収差を演算す
る。信号処理装置４２で演算された収差に基づき、レン
ズ調整装置４６によってレンズ３４の位置や傾きを調整
し、その収差を除去する。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
位相シフト法を用いて光学系に含まれる収差を演算する
処理において、その演算対象となる領域の設定を高速に
行うことができる。
位相シフト法を用いて光学系に含まれる収差を演算する
処理において、その演算対象となる領域の設定を高速に
行うことができる。
【図１】 （ａ）回折干渉法式の概略図、（ｂ）図１
（ａ）の部分拡大図。
（ａ）の部分拡大図。
【図２】 干渉縞の一例を示す図。
【図３】 各収差により生じる干渉縞を示す図。
【図４】 一般的な円関数フィッティングを説明するた
めの図。
めの図。
【図５】 一般的な円関数フィッティングを説明するた
めの図。
めの図。
【図６】 本発明の領域特定方法を説明する図。
【図７】 本発明の収差計測装置及び光学ユニット調整
装置の概略図。
装置の概略図。
３４：被測定レンズ ３６：回折格子 ４０：撮像素子 ４２：信号処理装置（収差計測装置） ４６：レンズ調整装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高本 健治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 BB04 CC10 EE08 FF02 GG22 GG47 GG49 HH03 JJ01 2G086 HH06 HH07 2H049 AA03 AA13 AA55 AA61 5B057 AA04 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 DA08 DB02 DB05 DB09 DC16 DC22
Claims (4)
- 【請求項１】 （ａ）レンズから出射された光を回折
し、異なる次数の回折光を干渉させてシェアリング干渉
像を得る工程と、（ｂ）上記回折光の位相を変化させる
工程と、（ｃ）上記位相変化により時間的に強度変化す
る複数のデータであって、座標と強度を含む画像データ
を記憶装置に取り込む工程と、（ｄ）上記複数の画像デ
ータにおいて、各画素における強度データの変化の大き
さである強度変化量を算出する工程と、（ｅ）上記画像
データ領域の略中央を通ってシェアリング軸と平行な線
分と、シェアリング軸と直交する線分とによって、画像
データの領域を４つの小領域に分割する工程と、（ｆ）
上記各小領域にシェアリング軸に直交する複数のライン
を設け、各ライン上の各画素の強度変化量の和を求め、
該強度変化量の和が最大となるラインを求める工程と、
（ｇ）上記各小領域における強度変化量の和が最大とな
るライン上において強度変化が所定のしきい値以上とな
るエッジを求める工程とを有することを特徴とする領域
特定方法。 - 【請求項２】 （ａ）レンズから出射された光を回折
し、異なる次数の回折光を干渉させてシェアリング干渉
像を得る工程と、（ｂ）上記回折光の位相を変化させる
工程と、（ｃ）上記位相変化により時間的に強度変化す
る複数のデータであって、座標と強度を含む画像データ
を記憶装置に取り込む工程と、（ｄ）上記複数の画像デ
ータにおいて、各画素における強度データの変化の大き
さである強度変化量を算出する工程と、（ｅ）上記画像
データ領域の略中央を通ってシェアリング軸と平行な線
分と、シェアリング軸と直交する線分とによって、画像
データの領域を４つの小領域に分割する工程と、（ｆ）
上記各小領域にシェアリング軸に直交する複数のライン
を設け、各ライン上の各画素の強度変化量の和を求め、
該強度変化量の和が最大となるラインを求める工程と、
（ｇ）上記各小領域における強度変化量の和が最大とな
るライン上において強度変化が所定のしきい値以上とな
るエッジを求める工程と、（ｈ）上記４つの小領域に決
定された４つのエッジ点を基準にして、特定の複数の線
分を設定し、この線分上の複数の測点で、光強度変化の
位相を求める工程と、（ｉ）上記測点位置をＸ、上記位
相をφとしたとき、上記位相φを測定位置Ｘの関数で近
似し、該関数の係数値で上記レンズの光学特性を評価す
る工程とを有することを特徴とする収差計測方法。 - 【請求項３】 （ａ）光学ユニットから出射した光を回
折すると共に、異なる次数の回折光のシェアリング干渉
光を出射する回折格子と、（ｂ）上記回折格子を、格子
の格子方向と直角な方向の成分を含む方向へ移動する機
構と、（ｃ）上記シェアリング干渉光を受像する受像体
と、（ｄ）受像体で得られる画像データを記憶する記憶
装置と、（ｅ）上記複数の画像データにおいて、各画素
における強度データの変化の大きさである強度変化量を
算出し、 上記画像データ領域の略中央を通ってシェアリング軸と
平行な線分と、シェアリング軸と直交する線分とによっ
て、画像データの領域を４つの小領域に分割し、 上記各小領域にシェアリング軸に直交する複数のライン
を設け、各ライン上の各画素の強度変化量の和を求め、
該強度変化量の和が最大となるラインを求め、 上記各小領域における強度変化量の和が最大となるライ
ン上において強度変化が所定のしきい値以上となるエッ
ジを求め、 上記４つの小領域に決定された４つのエッジ点を基準に
して、特定の複数の線分を設定し、この線分上の複数の
測点で、光強度変化の位相を求め、 上記測点位置をＸ、上記位相をφとしたとき、上記位相
φを測定位置Ｘの関数で近似し、該関数の係数値で上記
レンズの光学特性を評価する手段とを有することを特徴
とする収差計測装置。 - 【請求項４】 上記収差計測装置の検出結果に基づい
て、光学ユニットの光学系を調整する調整機構を有する
ことを特徴とする請求項３記載の光学ユニット調整装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028277A JP4068307B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 領域特定方法、収差計測方法及び収差計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001028277A JP4068307B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 領域特定方法、収差計測方法及び収差計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002228546A true JP2002228546A (ja) | 2002-08-14 |
| JP4068307B2 JP4068307B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=18892801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001028277A Expired - Lifetime JP4068307B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 領域特定方法、収差計測方法及び収差計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4068307B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101175368B1 (ko) | 2005-01-06 | 2012-08-20 | 파나소닉 주식회사 | 광학부품의 검사방법 및 검사장치 |
-
2001
- 2001-02-05 JP JP2001028277A patent/JP4068307B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101175368B1 (ko) | 2005-01-06 | 2012-08-20 | 파나소닉 주식회사 | 광학부품의 검사방법 및 검사장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4068307B2 (ja) | 2008-03-26 |
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