JP2011102711A - 球面収差評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より短時間で簡単に球面収差を評価することができる光学性能評価方法を提供する。
【解決手段】結像光学系の球面収差を評価する球面収差評価方法において、前記結像光学系の焦点近傍に集束する光束であって、光軸から第１の高さの第１の光束と、前記第１の高さと異なる第２の高さの第２の光束を、前記結像光学系の瞳に入射させ、前記結像光学系を通過した前記第１の光束及び前記第２の光束により形成される像が分離して得られる位置であって、光軸に対して垂直な一つの平面の上に像を形成させ、前記第１の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第１の高さと、前記第２の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第２の高さとの比であって、測定から求まる測定比と、設計から求まる設計比とを比較する。
【選択図】図１

Description

本発明は、球面収差評価方法に関する。

複数のレンズから構成される光学系の組み立てにおいて、所望の光学性能が得られるように、光学性能を測定し光学系を構成するレンズを調整する場合がある。

光学性能を評価する項目の一つとして、球面収差があり、球面収差を光学ベンチで測定する代表的な方法としてベックの測定法がある（非特許文献１）。

ベックの測定法は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、コリメータレンズＣＬと被評価レンズＬの間に、被評価レンズＬの瞳に入射する光の高さを制限するように、光軸ＡＸからの高さｈ１、ｈ２にピンホールが設けてある、それぞれのチャート板Ｃｐ１、Ｃｐ２を挿入する。このチャート板Ｃｐ１、Ｃｐ２をチャートとして、チャートの結像位置を求める。

具体的に、図７（ａ）に示すように、チャート板Ｃｐ１を用い、光軸ＡＸからの高さｈ１のピンホールからの光束Ｂ１による像を光軸ＡＸ上で顕微鏡により観察し、最も良好に見える位置Ｐ１を決定する。同様に、図７（ｂ）に示すように、チャート板Ｃｐ２を用い、高さｈ２（＞ｈ１）のピンホールからの光束Ｂ２による像が最も良好に見える位置Ｐ２を決定する。

この作業を種々の異なる高さｈｉ（ｉ＝１、２、・・・）について行い、例えば、瞳に入射する光の高さが最も低い（光軸ＡＸにより近い）位置Ｐ１を基準に、光軸ＡＸ上の位置Ｐ１からの距離を横軸、入射する光の高さｈｉ（ｉ＝１、２、・・・）を縦軸にすると球面収差カーブが得られる。

被評価レンズＬは、測定方法を説明する上から単レンズで示しているが、複数レンズで構成されるものであっても、単レンズと同様に測定することができる。

末田哲夫著、「光学部品の使い方と留意点」、第１版、株式会社 オプトロニクス社、昭和６０年２月、ｐ．２２６

しかしながら、上記のような球面収差カーブを求める作業は、複数のチャート板Ｃｐｉ（ｉ＝１、２、・・・）を用意して交換し、顕微鏡で良好な結像位置を探す作業を繰り返し行う必要があり大変煩雑である。光学系の組み立てにおいては、より簡易的に球面収差を評価する方法が望まれている。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、より短時間で簡単に球面収差を評価することができる光学性能評価方法を提供することである。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

１．結像光学系の球面収差を評価する球面収差評価方法において、
前記結像光学系の焦点近傍に集束する光束であって、光軸から第１の高さの第１の光束と、前記第１の高さと異なる第２の高さの第２の光束を、前記結像光学系の瞳に入射させ、
前記結像光学系を通過した前記第１の光束及び前記第２の光束により形成される像が分離して得られる位置であって、光軸に対して垂直な一つの平面の上に像を形成させ、
前記第１の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第１の高さと、前記第２の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第２の高さとの比であって、測定から求まる測定比と、設計から求まる設計比とを比較することを特徴とする球面収差評価方法。

２．前記第１の光束により前記平面上に形成された像、及び、前記第２の光束により前記平面上に形成された像は、それぞれ少なくとも３つの光スポット像であり、
前記第１の高さは、前記第１の光束による前記少なくとも３つの光スポット像の重心に基づいて定まる第１の円の半径であり、
前記第２の高さは、前記第２の光束による前記少なくとも３つの光スポット像の重心に基づいて定まる第２の円の半径であることを特徴とする前記１に記載の球面収差評価方法。

３．前記第１の光束により形成された前記光スポット像は前記第１の円の円周を等分割する位置にあり、
前記第２の光束により形成された前記光スポット像は前記第２の円の円周を等分割する位置にあることを特徴とする前記２に記載の球面収差評価方法。

４．前記光軸に沿って第３の光束を前記結像光学系に入射させ、
前記第１の光束、前記第２の光束及び前記第３の光束により形成される像が分離して得られる位置であって、光軸に対して垂直な一つの平面の上に像を形成させ、
前記第１の高さは、前記平面の上に形成された前記第１の光束による像、及び、前記第３の光束による像それぞれの重心の間の距離であり、
前記第２の高さは、前記平面の上に形成された前記第２の光束による像、及び、前記第３の光束による像それぞれの重心の間の距離であることを特徴とする前記１に記載の球面収差評価方法。

本発明によれば、より短時間で簡単に球面収差を評価することができる。

球面収差評価方法の原理について説明する図である。 チャート板及びチャート板により生じるチャート像を示す図である。 球面収差評価方法の原理を用いた球面収差評価装置を示す図である。 別のチャート板及び別のチャート板により生じるチャート像を示す図である。 別のチャート板及び別のチャート板により生じるチャート像を示す図である。 参考例の球面収差評価方法の原理について説明する図である。 従来の球面収差評価方法の原理について説明する図である。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。本発明は、球面収差カーブを求めないで、簡易的に球面収差を評価する方法であって、この球面収差評価方法の原理について、以下に説明する。

図１は、球面収差を評価する方法の原理を説明する図であり、図２（ａ）は、使用するチャートを示し、図２（ｂ）は、そのチャート像を示す。この評価方法は、チャート像を顕微鏡により観察する点は、図７で説明したベックの測定法と同様であるが、使用するチャートが、図７に示すチャート板Ｃｐ１、Ｃｐ２とは異なる。使用するチャートには、図２（ａ）に示す通り、１つのチャート板Ｍ１に光軸ＡＸに位置させる中心Ｃからの高さｂ１、ｂ２の２種類のピンホールが設けてある。

チャート板Ｍ１は、例えば黒色の薄板に、中心Ｃからの半径ｈ１の円周を３等分する位置にピンホールｐ１、半径ｂ２（＞ｂ１）の円周を３等分する位置にピンホールｐ２が設けてある。

チャート板Ｍ１は、チャート板Ｃｐ１、Ｃｐ２と同じく、中心Ｃが光軸ＡＸの位置となるように、コリメータレンズＣＬと被評価レンズＬの間に配置する。ピンホールｐ１、ｐ２からの光束Ｂ１、光束Ｂ２は、被評価レンズＬの瞳に高さｈ１、ｈ２で入射し、通過後収束する。

尚、図１に示す原理図においては、図２（ａ）で示したチャート板Ｍ１における中心Ｃからのピンホールｐ１、ｐ２それぞれの高さｂ１、ｂ２は、そのまま被評価レンズＬの瞳に入射する光束Ｂ１、Ｂ２それぞれの高さｈ１、ｈ２としている。また、図１に示すチャート板Ｍ１の断面は、図２（ａ）のＡ−Ａ’位置での矢印方向の断面を示している。

図１の位置Ｋは、顕微鏡でチャート板Ｍ１の像を観察する位置であって、光束Ｂ１、光束Ｂ２が被評価レンズＬを通過後、集束する近傍で、光束Ｂ１、光束Ｂ２より形成されるピンホール像（光スポット像）が分離して得られる位置であれば任意でよく、これについては後で説明する。

位置Ｋで光軸ＡＸに垂直な平面上における光束Ｂ１の像の光軸ＡＸからの高さｙ１、光束Ｂ２の像の光軸ＡＸからの高さｙ２を、例えば対物レンズを備えたＣＣＤカメラ等を用いて求める。

高さｙ１、ｙ２を求める方法を、位置Ｋでの高さｙ１を例にして説明する。位置Ｋにおいて、チャート板Ｍ１のチャート像を顕微鏡で観察した様子（観察像）を図２（ｂ）に示す。この像をＣＣＤカメラで撮像し、画像処理を行うことにより、高さｙ１を求める。具体的には、チャート像を画像データとして取り込み、２値化し、３つのピンホールｐ１それぞれの像Ｉｐ１１、Ｉｐ１２及びＩｐ１３の重心位置を求める。次に、求めた３つの重心位置を円周上とする円を決定し、その円の中心を光軸ＡＸの位置と定め、その円の半径を高さｙ１とする。

高さｙ２も同様にピンホールｐ２のそれぞれの像Ｉｐ２１、Ｉｐ２２及びＩｐ２３から求める。尚、Ｏは、像Ｉｐ１１、Ｉｐ１２及びＩｐ１３に基づいて決まる円の中心を示し、この例では、像Ｉｐ２１、Ｉｐ２２及びＩｐ２３に基づいて決まる円の中心と一致している。

一方、被評価レンズＬの設計から、被評価レンズＬの瞳に高さｈ１、ｈ２で入射する光束Ｂ１、Ｂ２が位置Ｋで通過するそれぞれの高さＹ１、Ｙ２を予め求める。

測定した高さ比である測定比Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２と上記の設計上の高さ比である設計比Ｒｄ＝Ｙ１／Ｙ２とを比較することにより被評価レンズＬの球面収差の状態を把握することができ、Ｒｍ＝Ｒｄとなることが、球面収差の最も好ましい状態であることは勿論である。尚、測定比Ｒｍをｙ１／ｙ２としているが、設計比と比較できれば良く、Ｒｍ＝ｙ２／ｙ１とし、これに対応して、設計比Ｒｄ＝Ｙ２／Ｙ１としてもよい。

被評価レンズＬが球面収差補正用レンズを備え、このレンズを用いて被評価レンズＬの球面収差を補正する調整を行う場合、Ｒｍ＝Ｒｄを目指して調整を行うことになるが、調整が進むに従い、光束Ｂ１の収束位置と光束Ｂ２の収束位置とがより近づくことになる。この両者の収束位置を最終的には略一致させること、及び、評価に用いる値がＲｍ＝ｙ１／ｙ２、Ｒｄ＝Ｙ１／Ｙ２から分かるように比であることから、評価の過程においては、Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２は、チャート像を得る（観察する）位置に依存しない。これより、位置Ｋは、光束Ｂ１、光束Ｂ２より形成される像が分離して観察できる位置であれば任意でよいことが分かる。

これまで説明した本発明の係る球面収差評価方法は、チャート板Ｍ１の像を固定された１箇所で撮像（観察）すればよいため、より短時間で簡単に球面収差を評価することができる。

チャート板Ｍ１に設けるピンホールｐ１及びｐ２の孔の大きさは、同じであっても異なっていてもよく、適宜決めたチャート像の観察位置で、それぞれのピンホール像が分離され、画像処理が可能な像となるように、被評価レンズＬや、像を観察する顕微鏡の対物レンズ等により適宜決めればよい。

ピンホールｐ１、ｐ２の孔の形状は、撮像（観察）するピンホール像より重心位置を求めることができる形状であれば特に限定しないが、形状の対称性から円形とするのが好ましい。

チャート板Ｍ１上のピンホールｐ１、ｐ２の配置は、同心であって、それぞれ半径ｂ１、ｂ２の円周上に、円周を３等分した位置に配置されているが、円周上でのピンホールの個数、及び、位置はこれに限定されない。

１つの円周上のピンホールの個数は、その像の重心位置から円を決めるため、少なくとも３個は必要であり、個数を増やすとより精度良く円を決めることができる。一方、ピンホールの個数が多すぎると、像が個々に分離できなくなったり、像の重心位置を求める画像処理や、求めた重心位置から円を求める演算処理の負担が大きくなったりしてしまう。これらを勘案して１つの円周上のピンホールの個数を適宜決めれば良いが、通常、３個から５個が好ましく、また、円周上のピンホールの配置は、像を個々に分離することが容易であることから、通常、円周上に等分割に配置するのが好ましい。

これまで本発明に係る球面収差評価方法の原理を説明したが、この原理を利用した球面収差評価装置１００について図３を用いて説明する。

図３において、光源ＬＳから発せられた光は、ピンホール板ＰＨのピンホールを通り、コリメータレンズＣＬにより平行光束となる。コリメータレンズＣＬからの平行光束は、この平行光束を規制するチャート板Ｍ１を通過した後、治具レンズＬ１、被調整レンズＬｓ、治具レンズＬ２を通過し、チャート板Ｍ１の像を結像する。これまで説明した被評価レンズＬは、図３の治具レンズＬ１、Ｌ２及び被調整レンズＬｓで構成されている。被調整レンズＬｓは、球面収差補正用レンズＬｓａ、コマ収差補正用レンズＬｃｍを備えている。

チャート板Ｍ１に設けてあるピンホールｐ１、ｐ２のそれぞれの高さｂ１、ｂ２は、これらを通過する光束が被評価レンズＬの設計上の瞳に光軸ＡＸからの高さｈ１、ｈ２で入射するように定められている。

被調整レンズＬｓは、単独では、入射する平行光束を光軸ＡＸ上に収束できないものであるが、治具レンズＬ１、Ｌ２が付加され、被評価レンズＬとなることで、平行光束を光軸ＡＸ上に収束できるものである。例えば、被評価レンズＬに相当する光学系が組み込まれる装置があって、この装置に治具レンズＬ１、Ｌ２に相当する光学系が既に組み込まれており、後から調整された被調整レンズＬｓを組み込むような場合が想定される。

治具レンズＬ１、Ｌ２は、何れも被調整レンズＬｓにより必要に応じて適宜準備すればよい。治具レンズＬ１、Ｌ２を使用する場合、これらの光学特性が球面収差評価装置１００により求める測定比Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２に影響するため、被調整レンズＬｓを調整する上で、治具レンズＬ１、Ｌ２の球面収差を含めた設計上は勿論のこと、実力上の光学特性を十分に把握しておくことが好ましい。

チャート板Ｍ１のチャート像で、図１で説明した光束Ｂ１、光束Ｂ２より形成されるピンホール像が分離して得られる任意の位置で、対物レンズＯｂｊを備えたＣＣＤカメラＣＡによりピンホール像を撮像する。

ＣＣＤカメラＣＡが撮像した画像は、ＣＣＤカメラＣＡに接続されている画像処理装置Ｅにより画像処理が行われる。画像処理装置Ｅで行われる処理は、これまで説明したピンホール像の重心位置を求め、求めた重心位置から円を決定し、その円の中心を光軸ＡＸの位置と定め、その円の半径を求め、この半径から球面収差を評価するための測定比Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２の算出を行う。画像処理装置Ｅは、測定比Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２を表示装置Ｄに表示できるが、被評価レンズＬの設計比Ｒｄ＝Ｙ１／Ｙ２を予め入力し、この入力された設計比Ｒｄと測定比Ｒｍと比較して、予め定めた許容範囲内であるか否かの判定を行うようにしてもよい。

被調整レンズＬｓが有する球面収差補正用レンズＬｓａを用いて被評価レンズＬの球面収差補正を行う場合、分離したピンホール像を得られるようにＣＣＤカメラＣＡを適宜配置し、画像処理装置Ｅを稼動させる。画像処理装置Ｅは、例えば所定のサイクルでピンホール像をＣＣＤカメラＣＡで取り込み、所定の処理をした後、測定比Ｒｍの表示、望ましくは更に球面収差補正用レンズＬｓａの移動方向、または判定等の処理結果を表示装置Ｄに表示する。この結果を見て、測定比Ｒｍが所定の許容範囲内となるように球面収差補正用レンズＬｓａを光軸ＡＸに沿って適宜移動させる。球面収差補正用レンズＬｓａの移動を停止させた後、すぐさま、その停止位置での処理結果が得られる。

このように、本発明の球面収差評価方法は、チャート板を交換する必要がなく、また、ピンホール像を得る位置が固定された１箇所でよいため、より短時間で簡単に球面収差を評価することができる。球面収差の調整においては、調整時に移動させる箇所が球面収差補正用レンズＬｓａのみであるため、より素早く調整を行うことができ、また、球面収差の調整を自動化する上では非常に有利である。

また、同じチャート板Ｍ１によるピンホール像を用いて、ピンホールｐ１の像より得る円の中心とピンホールｐ２の像より得る円の中心との位置ずれを評価（中心間の距離、ずれ方向）することによりコマ収差を評価することができる。この評価に基づいて、コマ収差補正用レンズＬｃｍを適宜光軸ＡＸと直交する方向に移動させ、調整することが可能であり、本発明の球面収差評価方法により球面収差補正を行った後、軸上コマ収差補正をより素早く行うこともできる。

これまで説明した球面収差評価方法は、好ましい形態であって、より簡素化した例を図１、図４を用いて説明する。図１において、チャートＭ１に替えて図４（ａ）に示すチャートＭ２を用いる。

チャート板Ｍ２は、光軸ＡＸに位置する中心Ｃにピンホールｐ３、及び、中心Ｃからの高さｂ１、ｂ２のそれぞれの位置にピンホールｐ１、ｐ２それぞれ１個が設けてある。

このチャート板Ｍ２の位置Ｋでのチャート像を図（ｂ）に示す。このチャート像は、チャート板Ｍ１の場合と同じく、光束Ｂ１、光束Ｂ２が被評価レンズＬを通過後、集束する近傍であって、光束Ｂ１、光束Ｂ２及びピンホールｐ３を通過する光束Ｂ３より形成されるピンホール像が分離して得られる任意の位置で得られ、対物レンズを備えたＣＣＤカメラを用いて撮像する。

撮像したピンホール像に対し、これまで説明した内容と同様の画像処理を行い、ピンホールｐ３、ｐ１及びｐ２にそれぞれ対応する像Ｉｐ３１、Ｉｐ１４及びＩｐ２４の重心位置を求める。更に、光軸ＡＸである像Ｉｐ３１の重心位置から像Ｉｐ１４の重心位置、及び、像Ｉｐ３１の重心位置から像Ｉｐ２４の重心位置までの距離を求め、これらの距離は、それぞれ高さｙ１、ｙ２に該当する。高さｙ１、ｙ２から、測定比Ｒｍ＝ｙ１／ｙ２を求め、測定比Ｒｍと設計上の高さの設計比Ｒｄ＝Ｙ１／Ｙ２とを比較することにより被評価レンズＬの球面収差の状態を把握することができる。

このように、３つのピンホールｐ１、ｐ２及びｐ３を備えるチャート板Ｍ２を用いることにより、より短時間で簡単に球面収差を評価することができる。

尚、ピンホールｐ３の孔の大きさ及び形状は、これまで説明したピンホールｐ１、ｐ２と同様に決めればよい。また、求める測定比Ｒｍの精度によっては、機構部品等の加工、組み立て精度等からチャート像における光軸位置を既知であるとして、チャート板Ｍ２にはピンホールｐ１、ｐ２のみを設け、像Ｉｐ１４及びＩｐ２４から測定比Ｒｍを求めても良い。

これまでの説明では、チャート板Ｍ２に設ける孔をピンホールとし、画像処理するチャート像をピンホール像（光スポット像）としているが、例えば、図５（ａ）に示すチャート板Ｍ３ように、チャート板に設ける孔の形状を、高さｂ１、ｂ２の円周に沿った輪帯孔Ｒｎ１、Ｒｎ２としてもよい。図５（ｂ）に示す輪帯孔Ｒｎ１、Ｒｎ２による輪帯像Ｉｒｎ１、Ｉｒｎ２は、輪帯像の断面で最も輝度の高い位置を輪帯像に沿って求めた稜線Ｒｙ１、Ｒｙ２に最も合う円を定める画像処理を行い、この円の半径より高さｙ１、ｙ２を求めることができる。

参考例として、本発明と同じチャート板Ｍ１を用いて球面収差を評価する方法を説明する。図６において、コリメータＣＬ、チャート板Ｍ１、被評価レンズＬについては、図１等を用いてこれまで説明した内容と同じあるので説明を省略する。

被評価レンズＬの設計から定まる焦点Ｆの光軸ＡＸ上の前後それぞれであって、光束Ｂ１、光束Ｂ２より形成される像が分離して得られる位置Ｄ１、Ｄ２を適宜設定する。位置Ｄ１は、焦点Ｆより被評価レンズＬ側であって、適宜決めた基準位置Ｇから距離ｄ１に位置し、位置Ｄ２は、焦点Ｆより被評価レンズＬから離れる側であって基準位置Ｇから距離ｄ２に位置する。

位置Ｄ１で光軸ＡＸに垂直な平面上における光束Ｂ１の像の光軸ＡＸからの高さｙ１、光束Ｂ２の像の光軸ＡＸからの高さｙ２、同様に、位置Ｄ２における光束Ｂ１の像の光軸ＡＸからの高さｙ１’、光束Ｂ２の像の光軸ＡＸからの高さｙ２’を求める。求める方法は、既に図２等を用いてこれまで説明した内容と同じであるので省略する。

上記から求めた高さｙ１、ｙ２、ｙ１’及びｙ２’から、光束Ｂ１及び光束Ｂ２の収束位置をそれぞれ位置ＳＡ１、ＳＡ２として、以下の式（１）、（２）で求める。
ＳＡ１＝ｄ２＋（ｄ１−ｄ２）×ｙ１’／（ｙ１＋ｙ１’） （１）
ＳＡ２＝ｄ２＋（ｄ１−ｄ２）×ｙ２’／（ｙ２＋ｙ２’） （２）
求めたＳＡ１、ＳＡ２より、球面収差を評価する実測の評価値ＳＡｒｍとして、以下の式（３）より求める。
ＳＡｒｍ＝ＳＡ１−ＳＡ２ （３）
一方、被評価レンズＬの設計から、瞳に高さｈ１、ｈ２から入射した光束が位置Ｄ１、位置Ｄ２で通過するそれぞれの高さを求め、それらから評価値ＳＡｒｍに相当する設計上のＳＡｒｄを求める。評価値ＳＡｒｍと設計上のＳＡｒｄとの比較により被評価レンズＬの球面収差の状態を把握することができ、ＳＡｒｍ＝ＳＡｒｄとなることが最もよいのは勿論である。

上記の式（３）で求める評価値ＳＡｒｍは、その方法からベックの測定法を簡易化した方法と考えられ、球面収差を評価する実用的な方法である。

しかしながら、上記の評価値ＳＡｒｍを得るには、焦点Ｆ前後の位置Ｄ１、Ｄ２それぞれにおける像の高さｙ１、ｙ２、ｙ１’及びｙ２’を求める必要がある。このため、球面収差を評価する毎にＣＣＤカメラを所定の位置Ｄ１及び位置Ｄ２に移動させて位置決めし、その位置毎のチャート像を撮像するという煩雑な作業が必要であり、光学系の組み立て作業を行う場合、作業効率アップを妨げる要因である。

これまで説明した本発明に係る実施の形態は、この参考例における課題も解決できるものとなっている。

ＡＸ 光軸
Ｋ、Ｄ１、Ｄ２ 位置
ＬＳ 光源
ＰＨ ピンホール板
ＣＬ コリメータレンズ
Ｌ１、Ｌ２ 治具レンズ
Ｌｓ 被調整レンズ
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ 光束
ｂ１、ｂ２、ｈ１、ｈ２、ｙ１、ｙ２ 高さ
ｐ１、ｐ２、ｐ３ ピンホール
Ｃｐ１、Ｃｐ２、Ｍ１、Ｍ２ チャート板
Ｌ 被評価レンズ
Ｏｂｊ 対物レンズ
ＣＡ ＣＣＤカメラ
Ｅ 画像処理装置
Ｄ 表示装置
１００ 球面収差評価装置

Claims (4)

1. 結像光学系の球面収差を評価する球面収差評価方法において、
   前記結像光学系の焦点近傍に集束する光束であって、光軸から第１の高さの第１の光束と、前記第１の高さと異なる第２の高さの第２の光束を、前記結像光学系の瞳に入射させ、
   前記結像光学系を通過した前記第１の光束及び前記第２の光束により形成される像が分離して得られる位置であって、光軸に対して垂直な一つの平面の上に像を形成させ、
   前記第１の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第１の高さと、前記第２の光束により前記平面の上に形成された像の光軸からの第２の高さとの比であって、測定から求まる測定比と、設計から求まる設計比とを比較することを特徴とする球面収差評価方法。
2. 前記第１の光束により前記平面上に形成された像、及び、前記第２の光束により前記平面上に形成された像は、それぞれ少なくとも３つの光スポット像であり、
   前記第１の高さは、前記第１の光束による前記少なくとも３つの光スポット像の重心に基づいて定まる第１の円の半径であり、
   前記第２の高さは、前記第２の光束による前記少なくとも３つの光スポット像の重心に基づいて定まる第２の円の半径であることを特徴とする請求項１に記載の球面収差評価方法。
3. 前記第１の光束により形成された前記光スポット像は前記第１の円の円周を等分割する位置にあり、
   前記第２の光束により形成された前記光スポット像は前記第２の円の円周を等分割する位置にあることを特徴とする請求項２に記載の球面収差評価方法。
4. 前記光軸に沿って第３の光束を前記結像光学系に入射させ、
   前記第１の光束、前記第２の光束及び前記第３の光束により形成される像が分離して得られる位置であって、光軸に対して垂直な一つの平面の上に像を形成させ、
   前記第１の高さは、前記平面の上に形成された前記第１の光束による像、及び、前記第３の光束による像それぞれの重心の間の距離であり、
   前記第２の高さは、前記平面の上に形成された前記第２の光束による像、及び、前記第３の光束による像それぞれの重心の間の距離であることを特徴とする請求項１に記載の球面収差評価方法。

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