JP2010085272A - 光学系評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】評価対象光学系の光学性能を確実に評価することができる光学系評価装置を提供すること。
【解決手段】レンズ評価装置１において、対物レンズ１３３の焦点位置と共役な位置に試料１０１が配置されている。試料１０１は、複数のピンホールが平面上に２次元配列されたピンホール列標本であり、光源ユニット１０７によって透過照明される。各ピンホールからそれぞれ射出された光は、縮小投影レンズ１０３およびコンデンサレンズ１０５を経由して対物レンズ１３３の焦点位置１３５に投影される。そして、この試料１０１の観察像である点光源像が結像レンズ１３１および対物レンズ１３３を介して撮像装置１４０の撮像面に結像されて撮像される。
【選択図】図１

Description

本発明は、評価対象光学系の光学性能を評価する光学系評価装置に関する。

光学系を用いて撮像した画像を測定に用いる場合、その光学系には高度な収差補正が要求される。例えば、レーザ共焦点顕微鏡では、像面湾曲があると平坦な試料の観察像が曲面になってしまうため、深さ方向の正確な測定ができなくなる。あるいは、複数の波長のレーザで画像を撮像して比較する場合、光学系に色収差があると、像の位置が波長によって横方向（光学系の光軸に垂直な方向）と縦方向（光学系の光軸方向）にずれるため、正確な比較演算ができなくなる。横倍率の誤差や歪曲収差も同様に、像位置の測定誤差が生じる。

このような誤差を補正するためには、予め光学系の収差を測定しておき、測定値をもとに撮像した画像を修正する必要がある。あるいは、収差の測定値をもとに光学系のレンズ位置を修正し、収差を十分に小さくしておく必要がある。そして、これらを実施する前提として、光学系の像位置に関する性能、すなわち横倍率や歪曲収差、像面湾曲、色収差を高精度に測定できる評価装置の存在が不可欠である。

例えば、特許文献１には、点光源の像位置をもとに評価対象の光学系の収差を測定するレンズ評価装置が開示されている。この特許文献１のレンズ評価装置では、評価対象の光学系を構成する対物レンズの分解能と同等以下の直径を有するピンホールを、対物レンズの焦点位置に配置する。そして、このピンホールを背後からコンデンサレンズを介して透過照明することによって、対物レンズの分解能と同等以下の直径を有する点光源を実現している。

特開２００７−１６３４６１号公報

しかしながら、評価の対象となる光学系の開口数が大きく、対物レンズの分解能が高くなると、対物レンズとコンデンサレンズとの間が狭くなる。このため、これらの間にピンホールを配置するスペースが確保できず、光学系の評価が行えないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、評価対象光学系の光学性能を確実に評価することができる光学系評価装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学系評価装置は、評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置された１つまたは複数の点光源と、前記点光源を前記評価対象光学系の焦点位置に投影する投影手段と、前記評価対象光学系を介して結像される点光源像を撮像する撮像手段と、前記評価対象光学系の光軸方向に、前記評価対象光学系と前記投影手段によって前記評価対象光学系の焦点位置に投影された点光源像または前記撮像手段との相対距離を変化させる移動手段と、前記移動手段によって前記相対距離を変化させ、相対距離を変化させるたびに前記撮像手段に前記点光源像を撮像させる撮像制御手段と、前記撮像手段によって撮像された前記点光源像の前記相対距離毎の像位置をもとに、前記評価対象光学系の光学性能を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記点光源は、１つまたは平面上に配列された複数のピンホールと、該ピンホールを透過照明する光源とを有し、前記ピンホールが、前記評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記点光源は、光源と、該光源からの光を導光する複数のファイバが配列されて束ねられたバンドルファイバとを有し、前記バンドルファイバの光束の射出端面が、前記評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記点光源は、複数の点光源が２次元の周期格子状に配列されて構成されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記点光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記投影手段は、前記点光源を前記評価対象光学系の分解能と同等以下の大きさに投影することを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記投影手段は、前記点光源からの光を所定の光路に分岐させて前記評価対象光学系に入射させる光路分岐手段と、前記評価対象光学系の焦点位置に配置された反射部材とを有し、前記点光源は、前記反射部材を落射照明することを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記反射部材はミラーであることを特徴とする。

また、本発明にかかる光学系評価装置は、上記の発明において、前記反射部材はベアウエハであることを特徴とする。

本発明によれば、評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に点光源を配置し、この点光源を評価対象光学系の焦点位置に投影することができる。したがって、評価対象光学系の焦点位置に点光源を配置する必要がないため、評価対象光学系の分解能に関わらず確実に光学性能を評価することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のレンズ評価装置１の要部構成を説明する図である。図１に示すように、レンズ評価装置１は、試料１０１と、試料１０１を照明するための光源ユニット１０７と、試料１０１の観察像を結像させる結像レンズ１３１と、底部に評価対象光学系としての対物レンズ１３３が装着されるホルダ１１０と、ホルダ１１０をＺ軸方向（上下方向）に移動自在に支持する移動手段としてのＺ軸移動装置１２１と、Ｚ軸移動装置１２１を支持してこのＺ軸移動装置１２１の上下動をガイドする顕微鏡鏡基１２３とを含む。ここで、対物レンズ１３３は、結像レンズ１３１とともに顕微鏡光学系１３０を構成する。そして、結像レンズ１３１の上方には、顕微鏡光学系１３０が結像させる試料１０１の観察像を撮像する撮像手段としての撮像装置１４０が設けられている。

光源ユニット１０７は、図示しない白色光源や波長選択装置、光量調整装置等で構成される。白色光源は、例えばハロゲンランプやキセノンランプ、ＬＥＤ等で実現される。波長選択装置は、例えば、複数の干渉フィルタを保持し、そのうちの１つを光路内に選択的に設置可能な回転ホルダを用いて構成される。光量調整機構は、例えば、透過率を０〜１００％の範囲で連続に変更可能な回転型のＮＤフィルタを用いて構成される。波長選択装置および光量調整装置は、後述の制御部１５０によって駆動され、光源ユニット１０７の白色光源から射出させる光の中心波長と強度とを所定範囲内で任意に設定（選択切換）する。なお、波長選択装置は、上記した構成に限らず、他の分光装置等を用いて構成してもよい。あるいは、異なる波長の光を射出する複数の光源を用いて光源ユニット１０７を構成し、光源を切り換える構成としてもよい。

試料１０１は、複数のピンホールが平面上に２次元配列されたピンホール列標本であり、対物レンズ１３３の焦点位置１３５と共役な位置に配置される。この試料１０１と対物レンズ１３３との間には、投影手段としての縮小投影レンズ１０３とコンデンサレンズ１０５とが配置されている。図２は、試料１０１を示す平面図である。例えば、試料１０１は、金属板１０１ａに、同一の直径を有する複数のピンホール１０１ｂが縦横等間隔の格子状に形成されて構成される。なお、試料１０１を構成するピンホールの配列は、図２に示した格子状の配列に限定されるものではなく、２次元的に周期性のある配列であれば他の配列でもよい。

そして、光源ユニット１０７によって透過照明されて試料１０１の各ピンホール１０１ｂからそれぞれ射出された光が、縮小投影レンズ１０３およびコンデンサレンズ１０５を経由して対物レンズ１３３の焦点位置１３５に投影される。このとき、対物レンズ１３３の焦点位置１３５に投影される点光源像の大きさが、対物レンズ１３３の回折限界より小さくなるように、すなわち対物レンズ１３３の分解能と同等以下となるように、試料１０１のピンホール１０１ｂの直径と縮小投影レンズ１０３およびコンデンサレンズ１０５とで決定される縮小倍率が設定されている。

Ｚ軸移動装置１２１は、ホルダ１１０をＺ軸方向すなわち顕微鏡光学系１３０の光軸ＯＡ１の方向に上下動させるものであり、例えば変位量をモニタする静電容量センサを内蔵したピエゾステージで構成される。このＺ軸移動装置１２１は、制御部１５０によって駆動され、所定範囲内の任意のＺ軸位置に対物レンズ１３３を移動させる。

顕微鏡光学系１３０である結像レンズ１３１および対物レンズ１３３は、試料１０１の観察像である点光源像を撮像装置１４０の撮像面上に結像させる。撮像装置１４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサで構成され、顕微鏡光学系１３０によって結像された点光源像を撮像して画像データを生成する。

そして、レンズ評価装置１は、レンズ評価装置１全体の動作を統括的に制御する制御部１５０と、この制御部１５０と接続される解析装置１６０とを備える。

制御部１５０は、図示しないインターフェースを介して光源ユニット１０７やＺ軸移動装置１２１、撮像装置１４０等と電気的に接続され、各部の動作を統括的に制御する。この制御部１５０は、レンズ評価装置１の動作に必要な各種プログラムやデータ等を保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等で構成される。また、制御部１５０には、キーボードやマウス等の入力装置で構成される入力部１５１や、ＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示装置で構成される表示部１５３と接続されている。入力部１５１は、評価対象光学系（対物レンズ１３３）の評価に必要な情報を入力するためのものである。表示部１５３には、撮像装置１４０によって撮像された点光源像等が適宜表示される。

解析装置１６０には、撮像装置１４０によって撮像された点光源像の画像データが入力されるようになっており、解析装置１６０は、この画像データを画像処理し、点光源の像位置をもとに評価対象光学系である対物レンズ１３３の光学性能を評価する評価処理を行う。評価処理は、点光源の像位置をもとに評価対象光学系（対物レンズ１３３）の横倍率や歪曲収差、像面湾曲、色収差等の光学特性値を測定し、その光学性能を評価する処理であり、例えば特開２００７−１６３４６１号公報に記載の公知技術を適用して実現できる。この解析装置１６０は、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現され、例えば、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置の他、評価処理に必要な情報を入力する入力装置や評価結果等を表示する表示装置等を適宜備える。記憶装置には、評価処理を実現するためのプログラムやこのプログラムの実行に用いるデータ、撮像装置１４０から入力された各Ｚ軸位置における評価波長毎の点光源像の画像データ、評価処理の処理結果（評価結果）等が記憶される。

次に、レンズ評価装置１の動作について説明する。操作者は先ず、撮像装置１４０によって点光源像を撮像させ、この点光源像を表示部１５３にモニタさせながら、Ｚ軸移動装置１２１によって対物レンズ１３３を合焦位置に移動させる。なお、ここでの合焦は手動に限らず、例えば自動合焦装置をレンズ評価装置１に設けて自動で行うようにしてもよい。

このようにして合焦が行われると、制御部１５０は、点光源像の撮像処理を開始し、撮像制御手段として、点光源像を複数の評価波長毎に順次撮像していく。すなわち先ず、制御部１５０は、Ｚ軸移動装置１２１を駆動し、前述の合焦後の位置から撮像範囲の下端に移動させる。Ｚ軸方向の撮像範囲は、合焦位置を含み、評価対象光学系（対物レンズ１３３）の像面湾曲や縦方向の色収差の範囲を含むように対物レンズ１３３の焦点深度の２倍〜３倍程度に設定しておくのが望ましい。

続いて、制御部１５０は、光源ユニット１０７を構成する波長選択装置の干渉フィルタを切り換えて評価波長を順次選択し、撮像装置１４０を制御して点光源像を撮像させる。このとき、制御部１５０は、光源ユニット１０７の光量調整装置によって試料１０１に対する照明光を適切な光量に切り換える。撮像装置１４０によって撮像された画像データは解析装置１６０に出力される。またこのとき、制御部１５０は、Ｚ軸移動装置１２１のＺ軸位置および評価波長を解析装置１６０に出力するようになっており、撮像された画像データは、撮像時のＺ軸位置および評価波長とともに解析装置１６０に保存される。

そして、制御部１５０は、全ての評価波長について点光源像の撮像を行ったならば、Ｚ軸移動装置１２１を駆動して撮像範囲上方へと所定量移動させる。このＺ軸移動装置１２１の所定量の移動量は、例えば対物レンズ１３３の焦点深度の１／５〜１／１０程度とする。

そして、制御部１５０は、上記の処理と同様に、現在のＺ軸移動装置１２１のＺ軸位置において評価波長を順次選択して切り換えながら点光源像を撮像する処理を行う。以下、制御部１５０は撮像範囲の上端まで処理を繰り返し、各Ｚ軸位置における評価波長毎の点光源像を撮像する。

この撮像処理を終えると、制御部１５０の制御のもと、解析装置１６０が評価処理を実行し、対物レンズ１３３の光学性能を評価する。評価結果は、表示部１５３あるいは解析装置１６０の表示部に適宜表示出力される。

以上説明した実施の形態１のレンズ評価装置１によれば、対物レンズ１３３の焦点位置１３５と共役な位置にピンホール列標本である試料１０１を配置し、この試料１０１を光源ユニット１０７によって透過照明することで、点光源を縮小投影レンズ１０３およびコンデンサレンズ１０５を介して対物レンズ１３３の焦点位置１３５に縮小投影することができる。これによれば、対物レンズ１３３の焦点位置１３５に試料（ピンホール列標本）を配置したのと同様の効果が得られる。すなわち、対物レンズ１３３の焦点位置１３５に試料を配置する必要がない。したがって、対物レンズ１３３とコンデンサレンズ１０５との間に試料を配置しなければならないといった制約がなくなり、対物レンズ１３３の分解能に関わらず確実に光学性能を評価することができるという効果を奏する。

また、背景技術で説明したように対物レンズ１３３の焦点位置にその分解能と同等以下の直径を有するピンホールを配置する構成では、光学系の開口数が大きく対物レンズ１３３の分解能が高い場合、微小径のピンホールを用意しなければならない。これは、評価したい波長域が短波長域である場合も同様である。このような微小径のピンホールは作製が困難であり、高価である。これに対し、本実施の形態１のレンズ評価装置１では、対物レンズ１３３の焦点位置１３５に点光源を縮小投影することで対物レンズ１３３の分解能と同等以下の直径を有する点光源を実現できる。これによれば、共役位置にある試料を、評価対象光学系である対物レンズ１３３の焦点位置で分解能と同等あるいはそれ以下の径の点光源となるように縮小投影すればよいので、径の大きなピンホール試料を用いることができる。したがって、試料１０１のピンホール１０１ｂを対物レンズ１３３の分解能と同等以下の直径に形成する必要がなく、試料製作が容易になり、製作コストも安くなる。

なお、上記した実施の形態１では、試料１０１に複数のピンホール１０１ｂが形成されたピンホール列標本を用いた例を示したが、縦色収差の測定を行う場合であれば、単一のピンホールが形成された試料を用いることもできる。なお、この場合には、横倍率、歪曲収差、像面湾曲および倍率色収差の測定は行えない。

また、実施の形態１では、複数のピンホール１０１ｂが形成された試料１０１とこの試料１０１を透過照明する光源ユニット１０７とによって点光源を実現する構成について説明したが、これに限定されるものではない。図３は、変形例におけるレンズ評価装置１ｂの要部構成を説明する図である。なお、図３において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付している。

本変形例では、試料１０１の代わりにバンドルファイバ１７０ｂを用いて点光源を実現する。このバンドルファイバ１７０ｂは、入射側が光源ユニット１０７ｂとそれぞれ接続されて光源ユニット１０７ｂからの照明光をそれぞれ導光する複数のファイバが束ねられたものであり、光束の射出端面１７１ｂが、対物レンズ１３３の焦点位置と共役な位置に配置される。

図４は、バンドルファイバ１７０ｂの射出端面１７１ｂを示す平面図である。バンドルファイバ１７０ｂを構成する各ファイバ芯線１７３ｂは、その射出端が、バンドルファイバ１７０ｂの射出端面１７１ｂにおいて例えば格子状に周期的に配列されるように配置されている。

このファイバ芯線１７３ｂは、光源ユニット１０７ｂからの照明光を伝搬するコアと、コアを覆うクラッドと、クラッドの周囲を覆う被膜とで構成される。コアおよびクラッドは互いに屈折率が異なる素材で構成されており、光源ユニット１０７ｂから入射された照明光はコア内で全反射を繰り返しながら伝搬していく。ここで、バンドルファイバ１７０ｂのコア径は、対物レンズ１３３の焦点位置１３５に投影される点光源像の大きさが、対物レンズ１３３の回折限界より小さくなるように、すなわち対物レンズ１３３の分解能と同等以下となるように設定されている。

光源ユニット１０７ｂから射出されてバンドルファイバ１７０ｂの各ファイバ芯線１７３ｂによって導光された照明光は、縮小投影レンズ１０３およびコンデンサレンズ１０５を経由して対物レンズ１３３の焦点位置１３５に投影される。そして、対物レンズ１３３および結像レンズ１３１を経由して撮像装置１４０に点光源像が結像される。

本変形例では、光源ユニット１０７ｂからの照明光をバンドルファイバ１７０ｂによって導光する構成としたので、各ファイバ芯線１７３ｂからそれぞれ均一な強度の光を射出することができ、均一な明るさの点光源が実現できる。したがって、評価対象光学系の光学特性値の測定精度を向上させることができる。

なお、バンドルファイバ１７０ｂを構成する各ファイバ芯線１７３ｂを１つの光源に接続し、各Ｚ軸位置において波長選択装置で波長を切り換えながら評価波長毎の点光源像を撮像するのではなく、各ファイバ芯線１７３ｂの入射側をそれぞれ波長の異なる別の光源に接続するようにしてもよい。このようにすれば、各Ｚ軸位置において点光源像の撮像を１度行えば済む。ただし、この場合には、各ファイバ芯線１７３ｂに接続した光源の波長を設定しておく必要がある。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２のレンズ評価装置２の要部構成を説明する図である。実施の形態２のレンズ評価装置２は、落射証明を行う投光管を備えた顕微鏡に適用したものであり、Ｚ軸方向（観察光軸ＯＡ１３の方向）に上下動するＺ軸移動ステージ２１０と、このＺ軸移動ステージ２１０を支持する顕微鏡鏡基２２０とを含む。

Ｚ軸移動ステージ２１０上には、反射部材２１１が載置される。反射部材２１１としては、平坦な鏡面を有するミラーやベアウエハ等が用いられ、鏡面を上にしてＺ軸移動ステージ２１０上に載置される。

このレンズ評価装置２は、Ｚ軸移動ステージ２１０上の反射部材２１１を落射照明するための投光管２３０や対物レンズ２４０、結像レンズ２５０、撮像装置２６０等を備える。

投光管２３０は、Ｚ軸移動ステージ２１０上の反射部材２１１を落射照明する照明光学系を内部に備えている。すなわち、投光管２３０の内部には、照明光を射出する光源ユニット２３１やコレクタレンズ２３２、照明レンズ２３４、照明光を観察光軸ＯＡ１３に沿って分岐させて対物レンズ２４０に入射させる光路分岐手段としてのハーフミラー２３５等が、照明光軸ＯＡ１１に沿って適所に配置されて構成される。光源ユニット２３１は、実施の形態１の光源ユニット２３１と同様に構成される。

そして、この投光管２３０内において、顕微鏡として用いられるときには視野絞りが配置される位置に、実施の形態１で図２に示して説明したピンホール列標本である試料２３３が配置されている。視野絞りは、対物レンズ２４０の焦点位置と共役な位置に配置されるものである。

対物レンズ２４０および結像レンズ２５０は、観察光軸ＯＡ１３上の適所に配置される。投光管２３０によって試料２３３のピンホールからそれぞれ射出された照明光は反射部材２１１に照射され、この反射部材２１１に複数の点光源像として投影される。そして、この照明光は観察光として反射され、対物レンズ２４０、ハーフミラー２３５および結像レンズ２５０を経由して撮像装置２６０に点光源像が結像される。

ここで、反射部材２１１に投影される点光源像の大きさが対物レンズ２４０の分解能と同等以下となるように、試料２３３に形成されるピンホールの直径と照明レンズ２３４とで決定される縮小倍率が設定されている。

また、レンズ評価装置２は、実施の形態１と同様に、レンズ評価装置２全体の動作を統括的に制御する制御部２７０を備え、入力部２７１や表示部２７３と接続されている。この制御部２７０は、点光源像の撮像処理を行う。実施の形態２では、制御部２７０は、Ｚ軸移動ステージ２１０を撮像範囲内で所定量ずつ移動させ、反射部材２１１の各Ｚ軸位置における評価波長毎の点光源像を順次撮像する。そして、レンズ評価装置２は、この制御部２７０と接続された解析装置２８０を備え、実施の形態１と同様にして、評価対象光学系である対物レンズ２４０の光学性能の評価処理を行う。

以上説明した実施の形態２のレンズ評価装置２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、実施の形態２の構成では、対物レンズ２４０がコンデンサレンズの機能を兼ねるため、実施の形態１のようにコンデンサレンズを配置する必要がない。そして、対物レンズ２４０の光学性能を評価する際には、投光管２３０内の視野絞りをピンホール列標本である試料２３３と交換し、Ｚ軸移動ステージ２１０上に反射部材２１１を載置すればよいため、構成が簡略化されるとともに、コストを低減できる。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３のレンズ評価装置３の要部構成を説明する図である。実施の形態３のレンズ評価装置３は、Ｚ軸方向（観察光軸ＯＡ２１の方向）に上下動するＺ軸移動ステージ３１０と、このＺ軸移動ステージ３１０を支持する顕微鏡鏡基３２０とを含み、Ｚ軸移動ステージ３１０上には、実施の形態２と同様にしてミラーやベアウエハ等の反射部材３１１が鏡面を上にして載置される。

このレンズ評価装置３は、試料３３０と、光源ユニット３４０と、光路分岐手段としてのハーフミラー３５０と、結像レンズ３６１と、対物レンズ３６３と、撮像装置３７０とを備える。

光源ユニット３４０は、実施の形態１の光源ユニット３４０と同様に構成される。ハーフミラー３５０は、結像レンズ３６１と撮像装置３７０との間に配置されており、光源ユニット３４０から射出され、試料３３０のピンホールから射出された照明光を分岐させて結像レンズ３６１に入射させる。

試料３３０は、実施の形態１で図２に示して説明したピンホール列標本である。この試料３３０は、実施の形態１，２と同様に、このレンズ評価装置３において、対物レンズ３６３の焦点位置と共役な位置に配置されるものであり、実施の形態３では、光源ユニット３４０とハーフミラー３５０との間に配置されている。

結像レンズ３６１および対物レンズ３６３は、観察光軸ＯＡ２１上の適所に配置される。光源ユニット３４０から射出されて試料３３０を経た照明光は、ハーフミラー３５０によって結像レンズ３６１に入射される。そして、対物レンズ３６３を経て反射部材３１１に照射され、この反射部材３１１に点光源像として投影される。反射部材３１１に照射された照明光は観察光として反射され、対物レンズ３６３、結像レンズ３６１およびハーフミラー３５０を経由して撮像装置３７０に点光源像が結像される。

ここで、反射部材３１１に投影される点光源像の大きさが対物レンズ３６３の分解能と同等以下となるように、試料３３０に形成されるピンホールの直径が設定されている。

そして、レンズ評価装置３は、実施の形態１と同様に、レンズ評価装置３全体の動作を統括的に制御する制御部３８０を備え、入力部３８１や表示部３８３と接続されている。この制御部３８０は、実施の形態２と同様にして、点光源像の撮像処理を行う。そして、レンズ評価装置３は、この制御部３８０と接続された解析装置３９０を備え、実施の形態１と同様にして、評価対象光学系である対物レンズ３６３の光学性能の評価処理を行う。

以上説明した実施の形態３のレンズ評価装置３によれば、実施の形態２と同様の効果を奏する。また、実施の形態３の構成では、結像レンズ３６１および対物レンズ３６３のみを介して点光源像の投影と撮像とを行うので、これらのレンズ３６１，３６３以外の光学系による収差の影響を受けずに評価対象光学系の光学特性値を測定することができる。したがって、評価対象光学系の光学性能を精度良く評価することができる。

実施の形態１のレンズ評価装置の要部構成を説明する図である。 試料を示す平面図である。 変形例のレンズ評価装置の要部構成を説明する図である。 バンドルファイバの射出端面を示す平面図である。 実施の形態２のレンズ評価装置２の要部構成を説明する図である。 実施の形態３のレンズ評価装置２の要部構成を説明する図である。

符号の説明

１，１ｂ，２，３ レンズ評価装置
１０１，２３３，３３０ 試料
１０１ｂピンホール
１０３ 縮小投影レンズ
１０５ コンデンサレンズ
１０７，１０７ｂ，２３１，３４０ 光源ユニット
１１０ ホルダ
１２１ Ｚ軸移動装置
１２３，２２０，３２０ 顕微鏡鏡基
１３０ 顕微鏡光学系
１３１，２５０，３６１ 結像レンズ
１３３，２４０，３６３ 対物レンズ
１４０，２６０，３７０ 撮像装置
１５０，２７０，３８０ 制御部
１５１，２７１，３８１ 入力部
１５３，２７３，３８３ 表示部
１６０，２８０，３９０ 解析装置
１３５ 焦点位置
１７０ｂ バンドルファイバ
１７１ｂ 射出端面
２１０，３１０ Ｚ軸移動ステージ
２１１，３１１ 反射部材
２３０ 投光管
２３２ コレクタレンズ
２３４ 照明レンズ
２３５，３５０ ハーフミラー

Claims (9)

1. 評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置された１つまたは複数の点光源と、
   前記点光源を前記評価対象光学系の焦点位置に投影する投影手段と、
   前記評価対象光学系を介して結像される点光源像を撮像する撮像手段と、
   前記評価対象光学系の光軸方向に、前記評価対象光学系と前記投影手段によって前記評価対象光学系の焦点位置に投影された点光源像または前記撮像手段との相対距離を変化させる移動手段と、
   前記移動手段によって前記相対距離を変化させ、相対距離を変化させるたびに前記撮像手段に前記点光源像を撮像させる撮像制御手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記点光源像の前記相対距離毎の像位置をもとに、前記評価対象光学系の光学性能を評価する評価手段と、
   を備えることを特徴とする光学系評価装置。
2. 前記点光源は、１つまたは平面上に配列された複数のピンホールと、該ピンホールを透過照明する光源とを有し、
   前記ピンホールが、前記評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学系評価装置。
3. 前記点光源は、光源と、該光源からの光を導光する複数のファイバが配列されて束ねられたバンドルファイバとを有し、
   前記バンドルファイバの光束の射出端面が、前記評価対象光学系の焦点位置と共役な位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学系評価装置。
4. 前記点光源は、複数の点光源が２次元の周期格子状に配列されて構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学系評価装置。
5. 前記点光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学系評価装置。
6. 前記投影手段によって前記評価対象光学系の焦点位置に投影される点光源像が、前記評価対象光学系の分解能と同等以下の大きさであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学系評価装置。
7. 前記投影手段は、前記点光源からの光を所定の光路に分岐させて前記評価対象光学系に入射させる光路分岐手段と、前記評価対象光学系の焦点位置に配置された反射部材とを有し、
   前記点光源は、前記反射部材を落射照明することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光学系評価装置。
8. 前記反射部材はミラーであることを特徴とする請求項７に記載の光学系評価装置。
9. 前記反射部材はベアウエハであることを特徴とする請求項７に記載の光学系評価装置。

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