JP3086013B2 - 光学性能測定方法および装置 - Google Patents

光学性能測定方法および装置

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JP3086013B2 JP03185260A JP18526091A JP3086013B2 JP 3086013 B2 JP3086013 B2 JP 3086013B2 JP 03185260 A JP03185260 A JP 03185260A JP 18526091 A JP18526091 A JP 18526091A JP 3086013 B2 JP3086013 B2 JP 3086013B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学系の性能を測定する
方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光学系の光学性能の測定方法、特にMT
F(空間周波数特性)について測定する方法としては、
干渉計により被検光学系の透過波面収差を測定し、その
波面収差からMTFを求める方法が知られており、その
一般的方法として、従来は「位相変調干渉法を用いた表
面形状計測」(「オプトロニクス」1989年11月
号、42〜47頁)に記載されている。
【0003】図7はこの方法に使用されている従来の光
学性能測定装置であり、光源から出射したレーザービー
ムaは、光路途中のビームスプリッターeにより2分さ
れ、一方は、被検光学系dを透過し反射鏡jで反射し物
体光として再び光路を戻る。2分された他方の光は精度
良く作られた参照鏡cで反射され参照光となる。そし
て、物体光と参照光はビームスプリッターeで重合わさ
れて干渉する。このとき、回折の影響を抑えるためにこ
れらの光を結像レーザーfに通過させた後、二次元の撮
像素子gに干渉縞を投影させる。撮像素子gで測定され
た干渉縞の強度情報は、コンピューターiに送られる
が、この強度情報はコントローラーhの制御により駆動
する位相変調素子bにより参照鏡cの位置を変化させた
ものであり、これにより強度情報は光路長を変化させた
状態においての情報となっている。この情報に基づいて
コンピューターiが位相を計算し、被検光学系の透過波
面収差を計算する。
【0004】図8はこの透過波面収差からMTFを算出
するアルゴリズムであり、波面収差をフーリエ変換する
ことにより点像強度分布を求め、さらにフーリエ変換し
てOTF(光学的伝達関数)を求める。そしてこのOT
Fの振幅情報を求めることによりMTFを求めることが
できる。従って上述した一連の処理により、被検光学系
の透過波面収差からMTFを求め、被検光学系の光学性
能を評価することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では被検光学系の透過波面収差だけからMTFを求め
るものであり、被検光学系のフレア成分が考慮されてい
ない。このため、被検光学系の光学性能を精度良く、正
確に測定することができない問題があった。
【0006】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、被検光学系の光学性能を高精度に、正確に測定
することができる光学性能測定方法およびその装置に関
する。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】図1は本発明
の光学性能測定装置1の基本構成を示し、被検光学系の
透過波面収差を測定する干渉計部2と、被検光学系のフ
レア率を測定するフレア測定部3と、前記透過波面収差
から被検光学系のMTFを算出し、このMTFと前記フ
レア率とからフレア率を考慮したMTFを算出する演算
部4と、この演算部で算出されたMTFを表示する表示
部5とを備えている。
【0008】上記構成において、干渉計部2で被検光学
系の透過波面収差を測定し、フレア測定部3で被検光学
系のフレア率を測定する。そして、これらの測定値にも
とついて演算部4がフレア率を考慮したMTFを算出
し、算出した値を表示部5が表示する。図2は演算部4
に処理のフローチャートを示し、干渉計部2で測定され
た被検光学系の透過波面収差6からOTF7を求める。
このOTFの振幅情報を求めることによりMTF8を求
める。さらに、フレア測定部3で測定されたフレア率E
に基づき、MTF8の値M0に対してフレア率を考慮し
たMTF9の値Mを式M=2×M0/(2+E×(1+
M0))により求める。
【0009】
【実施例1】図3および図4は本発明の実施例1を示
し、図1および図2と同一要素は同一の符号を付して対
応させてある。図3は光学性能測定装置1の構成を示
し、干渉計部2と、フレア測定部3と、演算部としての
コンピュータ4と、表示部としてのモニター5とを備え
ている。干渉計部2はトワイマングリーン型構造が使用
されており、レーザー光源11と、レーザー光源11の
光源を広げるビームエキスパンダー12と、ビームエキ
スパンダー12からの光線を2光束に分けるビームスプ
リッター13と、ビームスプリッター13の一方の光路
に設けられた反射鏡15と、ビームスプリッター13の
他方の光路に設けられた参照鏡24とを備えている。被
検光学系25はビームスプリッター13の一方の光路に
おける反射鏡15の前側に挿入される。また、他方の光
路の参照鏡24は精度良く作成されていると共に、コン
トローラー18により駆動される位相変調素子14を備
えており、同素子14により参照鏡24は光路長が変化
するように光路内で移動する。そして、この参照鏡24
で反射した参照光と、被検光学系25を通り、反射鏡1
5で反射した物体光とはビームスプリッター13で重ね
合わせられて干渉し、結像レンズ16を介して二次元の
撮像素子17に入射し、同素子17に干渉縞が投影され
る。撮像素子17では干渉縞の強度を測定し、その強度
情報がコンピューター4に送られる。なお、結像レンズ
16は回折の影響を抑制するために設けられるものであ
る。
【0010】前記フレア測定部3は干渉計2のレーザー
光源11と同一波長の光を出射する光源19と、光源1
9からの光を平行光束とするコンデンサーレンズ20
と、コンデンサーレンズ20からの光が照射する標本2
1と、結像レンズ22と、結像レンズ22からの光が集
光する光電検出器23とを備えている。ここで標本21
はガラス板からなり、その中心に黒点塗装が施されてい
る。また、光電検出器23は集光した光が入射するピン
ホールが中心に設けられ、その検出信号をコンピュータ
ー4に送出する。このようなフレア測定部3に対し、被
検光学系25は標本21と結像22との間の光路内に挿
入される。
【0011】上記構造による光学性能測定は、まず被検
光学系25を干渉計部2における図示の位置に挿入し、
レーザー光源11から光を出射することにより行う。こ
のレーザー光源11の光線はビームエキスパンダー12
により広げられた後、光路途中のビームスプリッター1
3により2分され、一方は被検光学系25を透過し反射
鏡15で反射し物体光として再び光路を戻る。2分され
た他方の光は精度良く作られた参照鏡24で反射され参
照光となる。これらの物体光と参照光はビームスプリッ
ター13で重合わされて干渉する。このとき、回折の影
響を抑えるための結像レンズ16を通した後、2次元の
撮像素子17に干渉縞を投影する。撮像素子17で測定
された干渉縞の強度情報は、コンピューター4に送られ
る。このとき、送られる強度情報はコントローラー18
を通じた位相変調素子14の駆動で参照鏡24の位置を
変化させたものであり、光路長を変化させた状態におい
ての情報である。この情報に基づいてコンピューター4
が位相を計算し、被検光学系25の透過波面収差を計算
する。次に被検光学系25を干渉計部2から取り出し、
フレア測定部3における図示位置に配置し、光源19か
ら光を出射する。この光源19からの光はコンデンサー
レンズ20を通って標本21に照射する。この標本21
の中心の黒点を被検光学系25から結像レンズ22を通
し、光電検出器23に投影する。この標本21上の黒点
の輝度情報と、何の塗装もしてない位置での輝度情報を
光電検出器23で検出し、コンピューター4に送出し、
コンピューター4がフレア率を計算する。そして、コン
ピューター4ではフレア率を考慮したMTFを算出し、
算出した値をモニター5が表示する。
【0012】図4はコンピューターによる演算処理のフ
ローチャートを示し、まず干渉計部2で測定された被検
光学系25の透過波面収差6の値をフーリエ変換して、
点像強度分布10を算出し、この点像強度分布10をさ
らにフーリエ変換してOTF7を算出する。そして、こ
のOTF7の振幅情報を求めることによりMTFのM0
値8を求める。さらに、このMTFのM0値8に対して
フレア測定部3で測定されたフレア率Eを考慮したMT
FのM値をM=2×M0/(2+E×(1+M0))に
より算出する。
【0013】従って、このような本実施例では、被検光
学系のフレア成分を考慮したMTFを算出するため、被
検光学系のMTFを正確に測定することができる。ま
た、本実施例では、この演算をコンピューター4で統一
して行うことができるため、構成を簡単にすることがで
きる。
【0014】
【実施例2】図5は本発明の実施例2の構成を示し、実
施例1と同一の要素は同一の符号で対応させ、重複する
説明を省略する。この実施例2では干渉計部2をフィゾ
ー型構成としたものであり、ビームスプリッター13と
被検光学計25との間に参照板26が配置されている。
参照板26は片面に反射防止コーティングが施されたガ
ラス板からなり、その外周側にはコントローラ18によ
り駆動される位相変調素子14が取り付けられている。
【0015】上記構成において、被検光学計25を干渉
計部2の図示の位置に配置して測定を行う。レーザー光
源11の光線はビームエキスパンダー12により広げら
れた後、光路途中のビームスプリッター13及び参照板
26に導かれる。このとき、光は参照板26を透過する
と共に反射するが、参照板26の透過光は被検光学系2
5を透過し、反射鏡15で反射し物体光として再び光路
を戻る。一方、参照板26の反射光は、参照光となる。
これらの物体光と参照光は重合わされて干渉する。そし
て、回折の影響を抑えるための結像レーザー16から二
次元の撮像素子17に干渉縞が投影される。この撮像素
子17で測定された干渉縞の強度情報はコンピューター
4に送られるが、このとき送られる強度情報はコントロ
ーラ18を通じた位相変調素子14の駆動で参照板26
の位置を変化させたものであり、光路長を変化させた状
態においての情報である。この情報に基づいてコンピュ
ーター4が位相を計算し、被検光学系25の透過波面収
差を計算する。次に、被検光学系25を干渉計部2から
取り出し、フレア測定部3の図示位置に配置してフレア
率を測定するが、この測定は実施例1と同様なため説明
を省略する。
【0016】本実施例によれば、実施例1に加えて、参
照光と物体光が共通光路となるため振動の影響や、参照
光路により誤差の影響を低減できるメリットがある。
【0017】
【実施例3】図6は本発明の実施例3を示し、実施例2
と同一の要素は同一の符号で対応させてある。この実施
例3では干渉計部2の光路と、フレア測定部3の光路と
が直交するように配置される。そして、これらの光路の
交差点部分に被検光学系25が配置される。被検光学系
25は回転治具27に保持された状態で図示位置に配置
され、回転治具27の回転により、干渉計部2の光路か
らフレア測定部3の光路に切り替えることが可能となっ
ている。従って、この実施例3では、干渉計部2とフレ
ア測定部3との間で被検光学系25を移し替える必要が
なくなり、その着脱操作が不要となるため、測定を迅速
に行うことができる。
【0018】
【発明の効果】本発明は被検光学系のフレア成分を考慮
したMTFを測定できるため、高精度の測定を行いこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示すブロック図。
【図2】演算部での処理を示すフローチャート。
【図3】本発明の実施例1の構成を示す光路図。
【図4】実施例1の演算処理を示すフローチャート。
【図5】本発明の実施例2の構成を示す光路図。
【図6】本発明の実施例3の構成を示す光路図。
【図7】従来装置の構成を示す光路図。
【図8】従来装置の演算処理のフローチャート。
【符号の説明】
1 光学性能測定装置 2 干渉計部 3 フレア測定部 4 演算部 5 表示部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/02 G01B 9/00 - 11/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検光学系の透過波面収差から被検光学
    系のMTF値M0を測定すると共に、前記被検光学系の
    フレア率Eを測定し、式M=2×M0/(2+E×(1
    +M0))によりフレア率を考慮したMTF値Mを算出
    することを特徴とする光学性能測定方法。
  2. 【請求項2】 被検光学系の透過波面収差を測定する干
    渉計部と、被検光学系のフレア率を測定するフレア測定
    部、前記透過波面収差から被検光学系のMTFを算出
    し、このMTFと前記フレア率とからフレア率を考慮し
    たMTFを算出する演算部と、この演算部で算出された
    MTFを表示する表示部とを備えていることを特徴とす
    る光学性能測定装置。
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FR2472601A1 (fr) * 1979-12-27 1981-07-03 Rhone Poulenc Ind Procede de fabrication de compositions de polissage a base de cerium
CA2594385C (en) * 2005-01-11 2012-11-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for ciphering/deciphering a signal in a communication system

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