JP3352298B2 - レンズ性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定装置 - Google Patents
レンズ性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定装置Info
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Description
及びそれを用いたレンズ性能測定装置に関し、特に被検
レンズのディストーション収差及び像面湾曲収差の測定
に好適なものである。
ション及び像面湾曲収差は、次のようにして測定されて
いた。図6において、5 は被検レンズ(被検レンズ)で
ある。62はレチクルであり、被検レンズ5 の光軸(Z軸)
に垂直な面内に配置されている。61は複数の基準パター
ンであり、レチクル62の面上で規則的に配列されてい
る。63は感光体であり、被検レンズ5 の光軸(Z軸) に対
して垂直な面内に配置している。64は3軸ステージであ
り、感光体63を XYZ方向へ移動する。
ャートである。これについて説明する。
パターン61を被検レンズ5 により感光体63上に投影し、
複数の基準パターン61の像を感光体63上に露光する。
により、転写された基準パターンを感光体63上に浮び上
がらせる。
61の像の絶対位置座標(Xi,Yi) (iはパターン番号) を計
測する。絶対位置座標の計測方法としては、例えば、顕
微鏡による観察が有効である。
ーンの計測位置座標(Xi,Yi) と各パターンの理想像位置
座標(X0i,Y0i) から次式により結像位置誤差 (DXi,D
Yi)、即ち、ディストーション収差の値を求める。
を行っていた。
説明する。図8は従来の像面湾曲の測定のフローチャー
トである。
と同様に、感光体63上に複数の基準パターン61の像を転
写する。
付けが終わったか否かを判定し、終わっていなければス
テップ83へ進み、終わっておればステップ85へ進む。
軸直交方向)に移動して感光体63を移動させる。この時
の移動量は、基準パターン61の像のサイズより大きくか
つ基準パターン61像の間隔よりも小さくする必要があ
る。
度は、ステージ64を Z軸方向(光軸方向)に所定量移動
して感光体63を先程の像面から所定量デフォーカスさ
せ、ステップ81へ進み、再度基準パターン61を感光体63
上に転写する。
ーカス量だけ繰り返す。
焼き付けが終了したら、感光体63を現像し、基準パター
ン61の転写像を作成する。
た異なるデフォーカス条件での基準パターン61の各像を
比較し、像面弯曲の値を得る。即ち、各像高の位置にお
いて最もシャープな像の得られるデフォーカス位置を決
定し、そのデフォーカス位置をこの像高の像面位置とす
る。基準パターン61の像の比較は、例えば、顕微鏡等に
よる観察などが有効である。
における像面湾曲収差の値を得ることができる。
来例では、焼き付け工程、現像工程、顕微鏡等による計
測工程というような複数の工程を経る必要があり、しか
も、個々の工程における処理も複雑であるために、ディ
ストーションの測定のために多大な労力と時間を要す
る。
デフォーカス条件における焼き付け像の観察から像面湾
曲の値を求めるので、さらに、多大の時間を要するとい
う問題があった。
理を必要とせず、容易に、被検レンズのディストーショ
ン収差及び像面湾曲収差の値を得ることができるレンズ
性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定装置の提
供を目的とする。
明は、それぞれ、 (1−1)干渉計より射出する単色光の平行光束を集光
レンズ設定手段によりその位置を設定した集光レンズを
介して被検レンズの像面上の1点に集光し、該被検レン
ズを透過させて該被検レンズの共役点に集光した後、球
面ミラー設定手段により該共役点に曲率中心を設定した
球面ミラーで反射することで、該被検レンズ及び該集光
レンズを再び透過させて測定光束として該干渉計へ入射
させ、該測定光束と、該干渉計の光源より射出する光束
を該干渉計若しくは該集光レンズの一部に設けた参照面
で反射させて形成した参照光束とを干渉させて得られる
該測定光束の波面情報より該被検レンズの収差を測定す
るレンズ性能測定方法であって、集光レンズ計測手段で
計測した該集光レンズの集光点の位置情報と、球面ミラ
ー計測手段で計測した該球面ミラーの曲率中心の位置情
報と、該波面情報より得た波面の傾き成分とデフォーカ
ス成分より、該被検レンズの収差を求めることを特徴と
している。
前記球面ミラーの曲率中心の位置情報と前記波面の傾き
成分とデフォーカス成分より前記被検レンズのディスト
ーション収差と像面弯曲収差を求めることを特徴として
いる。 (1−1−2) 前記干渉計より射出する単色光の平行
光束を前記集光レンズを介して前記被検レンズの像面上
の1点に集光する際、該集光する光束の主光線の方向を
主光線合致手段により該集光点の位置に応じて調整する
ことを特徴としている。 (1−1−3) 前記波面の傾き成分は前記波面情報よ
り得られる zernike係数より求めることを特徴としてい
る。 (1−1−4) 前記波面のデフォーカス成分は前記波
面情報より得られるzernike係数より求めることを特徴
としている。 (1−1−5) 前記被検レンズを前記集光レンズに対
して第1の状態に設定して波面情報を入手し、次いで該
被検レンズをその光軸を回転軸として回転して該集光レ
ンズに対して該第1の状態と異なる相対位置の第2の状
態に設定して波面情報を入手し、 該第1の状態の波面
情報より得る zernike係数と該第2の状態の波面情報よ
り得る zernike係数とから得られるレンズ成分の zerni
ke係数を用いて前記波面のデフォーカス成分を求めるこ
とを特徴としている。 (1−1−6) 最初にシステムエラー測定レンズを第
1の状態に設定し、前記集光レンズの集光点を該システ
ムエラー測定レンズの像面上の複数の測定点に設定して
波面情報を入手し、次いで該システムエラー測定レンズ
をその光軸を回転軸として回転して該第1の状態と異な
る相対位置の第2の状態に設定し、該集光レンズの集光
点を該第1の状態で測定した複数の測定点に設定して波
面情報を入手し、該第1の状態の波面情報より得る zer
nike係数と該第2の状態の波面情報より得る zernike係
数とから各測定点の設定手段の傾きエラーを求めて記憶
しておき、 前記被検レンズの測定の際は、該集光レン
ズの集光点を該システムエラー測定レンズの測定点と同
じ測定点に設定して得た波面情報より得る各測定点の z
ernike係数から各測定点の設定手段の傾きエラーを減算
して得るレンズ成分の zernike係数を用いて前記波面の
デフォーカス成分を求めることを特徴としている。 (1−1−7) 前記被検レンズを前記集光レンズに対
して第1の状態に設定して波面情報を入手し、次いで該
被検レンズをその光軸を回転軸として180度回転して
第2の状態に設定して波面情報を入手し、該第1の状態
の波面情報より得る zernike係数と該第2の状態の波面
情報より得る zernike係数の平均値として得られるレン
ズ成分の zernike係数を用いて前記波面のデフォーカス
成分を求めることを特徴としている。 (1−1−8) 最初にシステムエラー測定レンズを第
1の状態に設定し、前記集光レンズの集光点を該システ
ムエラー測定レンズの像面上の複数の測定点に設定して
波面情報を入手し、次いで該システムエラー測定レンズ
をその光軸を回転軸として180度回転して第2の状態
に設定し、該集光レンズの集光点を該第1の状態で測定
した複数の測定点に設定して波面情報を入手し、該第1
の状態の波面情報より得る zernike係数と該第2の状態
の波面情報より得る zernike係数の差の半値を各測定点
の設定手段の傾きエラーとして記憶しておき、前記被検
レンズ測定の際は、該集光レンズの集光点を該システム
エラー測定レンズの測定点と同じ測定点に設定して得た
波面情報より得る各測定点の zernike係数から各測定点
の設定手段の傾きエラーを減算して得るレンズ成分の z
ernike係数を用いて前記波面のデフォーカス成分を求め
ることを特徴としている。 (1−2) 被検レンズを透過した光の波面を測定する
段階と、この測定に用いる集光レンズと球面ミラーのそ
れぞれの前記測定時の位置を測定する段階とを有し、前
記波面の情報と前記集光レンズと球面ミラーのそれぞれ
の前記測定時の位置の情報とに基いて前記被検レンズの
性能を測定することを特徴としている。
平行光束を集光レンズ設定手段によりその位置を設定し
た集光レンズを介して被検レンズの像面上の1点に集光
し、該被検レンズを透過させて該被検レンズの共役点に
集光した後、球面ミラー設定手段により該共役点に曲率
中心を設定した球面ミラーで反射することで、該被検レ
ンズ及び該集光レンズを再び透過させて測定光束として
該干渉計へ入射させ、該測定光束と該干渉計の光源より
射出する光束を該干渉計若しくは該集光レンズの一部に
設けた参照面で反射させて形成した参照光束とを干渉さ
せて得られる該測定光束の波面情報より該被検レンズの
収差を測定するレンズ性能測定装置において、集光レン
ズ計測手段で計測した該集光レンズの集光点の位置情報
と、球面ミラー計測手段で計測した該球面ミラーの曲率
中心の位置情報と、該波面情報より得た波面の傾き成分
とデフォーカス成分より該被検レンズの収差を求めるこ
とを特徴としている。
前記球面ミラーの曲率中心の位置情報と前記波面より求
める前記被検レンズの収差はディストーション収差と像
面弯曲収差であることを特徴としている。 (2−2−2) 前記干渉計より射出する単色光の平行
光束を前記集光レンズを介して前記被検レンズの像面上
の1点に集光する際、該集光する光束の主光線の方向を
主光線合致手段により該集光点の位置に応じて調整する
ことを特徴としている。 (2−2) 被検レンズを透過した光の波面を測定する
手段と、該測定手段を構成する集光レンズと球面ミラー
のそれぞれの前記測定時の位置を測定する手段とを有
し、前記波面の情報と前記集光レンズと球面ミラーのそ
れぞれの前記測定時の位置の情報とに基いて前記被検レ
ンズの性能を測定することを特徴としている。
概略図である。図中5 は被検レンズ(結像レンズ)であ
る。28は被検レンズ5 の物体面、27は被検レンズ5 の像
面である。本実施形態は、被検レンズ5 が片テレセント
リックであるが両テレセントリックでも構わない。6 は
TSレンズ(Transmission Sphere Lens 、集光レンズ)で
あり、TSレンズ部8 内に設置している。TSレンズ6 の最
終面は参照面であり、入射光の一部を反射する。TSレン
ズ部8 はTS部駆動 Zステージ9 上に配置されており、TS
部駆動 Zステージ9 によりTSレンズ6 は Z方向に移動す
る。
ている。ミラー部29及びTS部駆動 Zステージ9 はTS部駆
動 Xステージ10上に配置されており、TS部駆動 Xステー
ジ10により X方向へ移動する。
Xステージ10はTS部駆動 Yステージ11上に配置されて
おり、TS部駆動 Yステージ11により Y方向へ移動する。
なお、TS部駆動 Yステージ11は基盤12上に設置してい
る。なお、TS部駆動 Zステージ9 、TS部駆動 Xステージ
10、TS部駆動 Yステージ11等はTS部駆動ステージ(集光
レンズ設定手段)40の一要素を構成している。
TS部駆動 Xステージ10,TS部駆動 Zステージの測距装置
であり、夫々集光レンズ計測手段の一要素を構成してお
り、TSレンズ6 の集光点である後側焦点FTS'の位置座標
(TSXi,TSYi,TSZi)を計測する。測距装置としては干渉測
長器、エンコーダ等が用いられる。なお、座標系TSX,TS
Y,TSZ の原点は被検レンズ5 の像面27が被検レンズ5 の
光軸と交わる点であり、TSZ 軸はこの光軸であり、TSX,
TSY 軸は像面27上に設定した直交する2直線である。
r、球面ミラー) であり、その凹面ミラーの曲率中心C
が被検レンズ5 の物体面28に略一致する位置に配置して
いる。RSミラー4 はRSミラー駆動 Zステージ3 上に配置
されており、RSミラー駆動 Zステージ3 により Z方向に
移動する。2 はRSミラー駆動 Xステージであり、RSミラ
ー駆動 Zステージ3 を X方向へ移動する。1 はRSミラー
駆動 Yステージであり、RSミラー駆動 Xステージ2 を Y
方向へ移動する。なお、RSミラー駆動 Zステージ3 、RS
ミラー駆動 Xステージ2 、RSミラー駆動 Yステージ1 等
はRSミラー駆動ステージ(球面ミラー設定手段)50の一
要素を構成している。RSミラー駆動ステージ50はTSレン
ズ6 の後側焦点FTS'の移動に対応してRSミラー4 を移動
する。
ージ1,2,3 の測距装置であり、夫々球面ミラー計測手段
の一要素を構成しており、RSミラー4 の曲率中心C の位
置座標(RSXi,RSYi,RSZi)を計測する。31は固定ミラーで
あり、基盤12上に配置している。なお、座標系RSX,RSY,
RSZ の原点は被検レンズ5 の物体面28が被検レンズ5の
光軸と交わる点であり、RSZ 軸はこの光軸であり、RSX,
RSY 軸は物体面28上に設定した直交する2直線である。
なお、RSX 軸とTSX 軸、RSY 軸とTSY 軸とは夫々平行で
ある。
はレーザ光源101 、レンズ102 、コリメータレンズ103
、ビームスプリッタ104 、干渉光集光レンズ105 、カ
メラ106 等が設置されている。干渉計本体19の作用を説
明する。レーザ光源101 から射出するレーザビームはレ
ンズ102、コリメータレンズ103 によって大きいビーム径
の平行光束に変換され、ビームスプリッタ104 を透過し
て干渉計本体19から射出する。そしてこの光束はTSレン
ズ6 中の参照面及びRSミラー4 で反射して干渉光として
干渉計本体19のビームスプリッタ104 へ入射し、ハーフ
ミラー104aで反射して干渉光集光レンズ105 を介してカ
メラ106 の撮像面に干渉縞を形成する。カメラ106 は干
渉縞の画像情報をホストコンピュータ(演算手段)20へ
出力する。以上が干渉計本体19の作用である。
ミラー31、30、7 、TSレンズ6 等により所謂フィゾー型
干渉計を構成している。
計本体19から射出した単色光の平行光束は固定ミラー31
により図1の紙面奥方向へと反射される。その後、ミラ
ー30により再度反射されて紙面内左方へ進み、ミラー7
により反射されて、紙面内上方へ進み、TSレンズ6 に入
射する。TSレンズ6 を透過した光束は、TSレンズ6 の後
側焦点(集光点)FTS'に集光する。
ステージ40によって被検レンズ5 の像面27上の点Pi' に
ほぼ一致するように調整している。したがって、TSレン
ズ6の後側焦点FTS'(≒Pi' )へ一旦集光した光束は被
検レンズ5 を透過して被検レンズ5 の物体面28上の共役
点Piに再度集光する。
駆動ステージ50によって光束集光点Piにほぼ一致するよ
うに調整されている。そこで光束集光点Piに集光した光
束はRSミラー4 に入射し、ここで反射されて、ほぼ同一
の光路を戻り、被検レンズ5、TSレンズ6 を透過して被
検波(測定光束)として干渉計本体19へと入射する。一
方、TSレンズ6 へ入射した光束の一部はTSレンズ6 の参
照面により反射されて、ほぼ、同一の光路を戻って、参
照波(参照光束)として干渉計本体19へ入射する。
面と参照光束の波面の干渉により、被検レンズ5 の波面
収差を表わす干渉縞が発生し、カメラ106 によって干渉
縞の強度が検出される。
Z方向に微小量スキャンする。そして各スキャン位置で
の干渉縞の強度データーをカメラ106 により測光して、
ホストコンピューター20に転送し、干渉縞の各位置にお
ける位相データー(測定光束の波面情報)を演算により
求める。これによって本実施形態では、所謂フリンジス
キャン干渉法により干渉縞の位相計測を高精度に行うこ
とを可能としている。
40により X,Y,Z方向に移動可能であるので、TSレンズ6
の後側焦点FTS'を被検レンズ5 の各画面位置及び任意の
デフォーカス位置に設定できる構成となっている。そし
てTSレンズ部8 の移動・設定と同時にRSミラー4 もRSミ
ラー駆動ステージ50により、TSレンズ6 の後側焦点位置
FTS'(≒被検レンズの像点位置Pi' )の被検レンズ5 に
よる共役点Piの位置へその曲率中心C が一致するように
移動する。この結果、被検レンズ5 の画角内の各画面位
置及び任意のデフォーカス位置においてほぼワンカラー
に近い状態で透過波面を計測することができる。
透過波面計測時のTSレンズの後側焦点(集光点)FTS'の
位置座標(TSXi,TSYi,TSZi)を、又測距装置21,22,23に
よりRSミラー4 の曲率中心C の位置座標(RSXi,RSYi,RSZ
i)を計測する。
及び像面湾曲の測定のフローチャートである。これにつ
いて説明する。
ンズ6 及びRSミラー4 を移動する。このとき、TSレンズ
6 の後側焦点FTS'とRSミラー4 の曲率中心C はほぼ共役
関係を満たすようにTS部駆動ステージ40及びRSミラー駆
動ステージ50を駆動する。
のフリンジスキャン干渉法により測定光束の波面の計測
を行う。
焦点FTS'とRSミラー4 の曲率中心Cの位置座標を計測す
る。この位置座標の計測方法としては、測定に先立って
適切なミラー等を利用して各Z ステージの座標測定点か
ら後側焦点FTS'若しくは曲率中心C までの距離、各Y ス
テージの座標測定点から各Z ステージの座標測定点まで
の距離、各X ステージの座標測定点から各Y ステージの
座標測定点までの距離を計測しておき、さらに、組立時
に測定された各ステージの動作誤差を補正すればよい。
動作誤差としては、例えば、各ステージのヨーイング、
ピッチング、ローリング等を事前に計測しておき各X,Y,
Z ステージの実際の計測位置とTSレンズ6 の後側焦点位
置FTS'若しくはRSミラー4 の曲率中心位置C との距離か
ら補正量を計算すればよい。また、補正量が小さかった
り、測定精度があまり厳しくない場合は、補正する必要
はない。
波面のティルト成分(波面の傾き成分)、デフォーカス
成分を計算する。ティルト、デフォーカス成分の計算方
法としては、例えば、測定波面データーを zernike関数
等で最小自乗法等によりフィッティングすることにより
求めることができる。
ついて求め、夫々TiltXiは測定波面から得られた X方向
のティルト成分、TiltYiは測定波面から得られた Y方向
のティルト成分、とする。
波面のデフォーカス成分とする。なお、測定波面からデ
フォーカス成分を求める方法としては、例えば、測定波
面にデフォーカス成分に相当する球面成分を付与し、各
デフォーカス状態における波面を用いて、物理光学的な
演算上より得られたコントラスト値から、最もコントラ
ストのよいデフォーカス位置を点(X,Y) における像点と
すればよい。
側焦点FTS'の位置、RSミラー4 の曲率中心C の位置及び
ステップ204 で得られた測定波面のティルト成分から次
式により理想結像位置と実際の結像位置との X方向及び
Y方向の誤差量(DXi,DYi)、即ち、ディストーションを
計算する。
ンズ6 の後側焦点FTS'のX座標、Y座標の測定値、 RSXi,RSYi は、 i番目の測定位置におけるRSミラー4 の
曲率中心C のX座標、Y座標の測定値、 ΔTSXi, ΔTSYiは、ステップ204 で得られた測定波面の
X,Y方向のティルト成分から得られるTSレンズ6 の位置
座標の補正量で次式により与えられる。
ズ6 側)の開口数、i は測定点の位置を示す番号、βは
被検レンズ5 の理想結像倍率である。)ステップ206 :各測定位置におけるベストフォーカス位
置を求める。TSレンズ6 の後側焦点FTS'及びRSミラー4
の曲率中心C の Z座標TSZi及びRSZiとステップ204 で得
られたこの測定位置Pi' における測定波面のデフォーカ
ス成分(DZ0i)から以下のようにして各測定点におけるベ
ストフォーカス位置(最良像面位置)DZi を計算する。
得られたデフォーカス成分、TSZi, RSZiは夫々点Pi' に
おけるTSレンズ6 の後側焦点FTS'及び点PiにおけるRSミ
ラー4 の曲率中心C の位置座標の計測値、TSZ0,RSZ0 は
夫々の原点(0,0) におけるTSレンズ6 の後側焦点FTS'及
びRSミラー4 の曲率中心C の位置座標の計測値であ
る。) 以上で、i 番目の測定点における測定は終了する。
したか否かを判断し、終わっていなければステップ208
へ、すべて終了したならばステップ209 へ進む。
及びRSミラー4 を移動する。そして、再度、ステップ20
2 からステップ207 の処理を実行する。
定が終了すると各測定位置においてディストーション(D
Xi,DYi) が得られているので、被検レンズ5 の画角内に
おけるディストーション収差の値が得られたことにな
る。
位置を求めているので、これを例えば光軸から像点まで
の高さに対して整理すれば被検レンズ5 の画角内におけ
る像面湾曲収差の値を得ることができる。
検レンズ5 の画面内におけるディストーション収差及び
像面湾曲収差が得られる。
の最終面であったが、参照面はここに限るものでは無
く、干渉計の光学要素の一部に設けて参照光束を得るこ
ともできる。
ある。実施形態1は、被検レンズの対象としては両テレ
セントリック或いは片テレセントリックのレンズに限定
していたが、本実施形態は、テレセントリックでない結
像レンズのディストーション収差及び像面湾曲収差の測
定を可能とするものである。
X,Y方向の移動に伴い、TSレンズ6 、ミラー7 及びミラ
ー30の光軸をTSレンズ回転駆動部301 、ミラー7 回転駆
動部302 及びミラー30回転駆動部303 により傾ける。な
お、TSレンズ回転駆動部301 、ミラー7 回転駆動部302
、ミラー30回転駆動部303 等は主光線合致手段の一要
素を構成している。つまり、被検レンズ5 の像点Pi'(X,
Y)の位置に応じてTSレンズ6 、ミラー7 及びミラー30を
傾けてTSレンズ6 からの集光光束の主光線である光軸O
TS の方向を調整し、これと像点Pi' (X,Y) における被
検レンズ5 の主光線35の方向を一致させる(主光線35の
方向は被検レンズ5 の構成データより算出する)。さら
に、主光線35が傾いていることを考慮して、TS部駆動ス
テージ40の位置計測値に補正を加える。
ックでない場合でも画面内の任意の点における波面測定
が可能となり、その結果、ディストーション収差、像面
湾曲収差の測定が容易に行える。
一部である。実施形態1においては各測定位置での像点
の決定をコントラスト計算により求めていたが、本実施
形態では像点の決定を波面フィッティングにより行う点
が異なっており、その他の構成は同じである。
ティングする。
る場合には、ステップ42へ進み、得られた zernike係数
の低次成分(例えば、2 次以下)でデフォーカス成分を
計算して像点を算出する。
ステップ43へ進み、得られた zernike係数の高次成分も
含めて(例えば、10次以下)デフォーカス成分を計算し
て像点を算出する。
形態1のコントラスト計算による方法に比べて、演算時
間の短縮が図られること及び1回の zernikeフィッティ
ングにより近軸像点又は/及び最良像点(ベストフォー
カス)を得ることができる点である。
トである。本実施形態は、TS部駆動ステージ40及びRSミ
ラー駆動ステージ50に組立上の誤差、特に、傾斜成分
(例えばZ 移動方向に対してXY平面が傾いている場合)
があってもその影響を受けずに像面湾曲測定を可能にす
るものである。
ンズ5 をTSレンズ6 に対してある設定状態(以下、これ
を第1の状態と呼び、下付字 Aを付けて区別する)で波
面測定する。
りフィッティングする。このときの結果を、 W(r,θ) = CA[1]+CA[2]・r・cos θ+ ・・・・・ (8) (ここでW(r,θ) は瞳の極座標 (r,θ) における波面収
差量、CA[i] は第1の状態における i項目の zernike係
数を示す。)とする。
軸を回転軸として、角度φだけ回転した状態で波面を測
定する。これを第2の状態と呼び、下付字 Bを付けて区
別する。
よりフィッティングする。このときの結果を、 W(r,θ) = CB[1]+CB[2]・r・cos θ+ ・・・・・ (9) (ここでW(r,θ) は瞳の極座標 (r,θ) における波面収
差量、CB[i] は第2の状態における i項目の zernike係
数を示す。)とする。
ステージの傾斜成分(CSj[i]:i は zernikeの項番号,j
=1又は2 はレンズのセッティング状態を示す記号)を求
める。第1の状態及び第2の状態におけるステージの傾
斜成分による zernike係数(これは”集光レンズ設定手
段と球面ミラー設定手段の傾きエラー”である。これ
を”設定手段の傾きエラー”と呼ぶこととする)はC
SA[i],CSB[i] であり、ステージの傾斜成分以外の zern
ike係数、即ちレンズ成分の zernike係数をCL[i] とす
れば、 CA[i] = CL[i]+CSA[i] ・・・・・(10) CB[i] = CL[i]+CSB[i] ・・・・・(11) したがって、(10)-(11) から CSA[i]-CSB[i] = CA[i]-CB[i] ・・・・・・(12) 一方、ステージの傾斜成分を平面式を用いて表せば次式
のようになる。
とき、第2の状態におけるこれに対応する測定位置(XB,
YB) は、 XB = XA・cosφ- YA・sinφ ・・・・・・(14) YB = XA・sinφ+ YA・cosφ ・・・・・・(15) となる。従って、第1の状態における点(XA,YA) 及び第
2の状態における点(XB,YB) でのステージデフォーカス
量をZA,ZB とすれば、 ZA = a・XA+b・YA ・・・・・・(16) ZB = a・XB+b・YB ・・・・・・(17) 式(14),(15) を式(17)に代入して式(16)と辺々で割れ
ば、 ZA/ZB=(a・XA+b・YA)/ {(a・cosφ+b・sinφ)・ XA+(b・cosφ-a・sinφ)・YA} = Kとおく。 ・・・・・・(18) ここで、 zernike係数の対称成分に関しては、ZA/ZB=C
SA[i]/CSB[i] であることを利用し、式(12),(18) を用
いてCSA[i]について解けば、 CSA[i] = K/(K-1)・(CA[i]-CB[i]) ・・・・(19) となり、式(19)によってステージの傾斜成分の zernike
係数(設定手段の傾きエラー)CSA[i]が求まる。
入すればレンズ成分の zernike係数CL[i] が次式により
求まる。
[i] を用いて実施形態3で説明した方法によりデフォー
カス成分を求めて像点を算出する。
定する際の回転角φを 180°とすれば、K=-1となり、以
下の様な簡単な式でレンズ成分の zernike係数CL[i] 及
びステージの傾斜成分の zernike係数CSA[i]を求めるこ
とができる。
の誤差を排除してレンズ成分のみの zernike係数CL[i]
を得ることができ、この結果を用いて Z方向の像点位置
を求めることができ、被検レンズの像面湾曲収差を求め
ることができる。
測定工数を減少することができる。
ステムエラーである設定手段の傾きエラーCSA[i]を求め
る。任意のレンズをシステムエラー測定レンズに選び、
これを該集光レンズに対して第1の状態に設定し、集光
レンズをこのレンズの像面上の各測定点に移動し、夫々
の測定点における波面情報を入手し、次いでシステムエ
ラー測定レンズをその光軸を回転軸として回転して第2
の状態に設定して同様に各測定点における波面情報を入
手し、該第1の状態の波面情報より得る各測定点の zer
nike係数と該第2の状態の波面情報より得る各測定点の
zernike係数より各測定点のステージの傾斜成分の zer
nike係数(設定手段の傾きエラー)CSA[i]を求め、記憶
しておく。
ンズの集光点をシステムエラー測定レンズの測定点と同
じ点に設定して得た波面情報より得る各測定点の zerni
ke係数から各測定点のステージの傾斜成分の zernike係
数CSA[i]を減算すれば直ちに各測定点のレンズ成分の z
ernike係数CL[i] が得られることになり、測定は1つの
状態のみで済み、2つの状態の測定は不必要となる。
傾斜成分の zernike係数CSA[i]を記憶させておき、被検
レンズ5 の測定においては第1の状態での zernike係数
(ステップ52の結果)CA[i] から (10) → CL[i] =CA[i]-CSA[i] と減算することにより、第2の状態の測定を行わなくて
もステージの傾斜成分の誤差を排除した被検レンズ5 の
レンズ成分の zernike係数CL[i] が得られ、これを用い
て各測定点のデフォーカス成分を算出し、像点を算出す
ることができる。
ティングした結果である zernike係数を用いてステージ
の傾斜成分の除去を行ったが、 zernike係数を用いない
で測定波面自体で行ってもかまわない。
数回の処理を必要とせず、容易に、被検レンズのディス
トーション収差及び像面湾曲収差の値を得ることができ
るレンズ性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定
装置を達成する。
一部
一部
ト
Claims (14)
- 【請求項1】 干渉計より射出する単色光の平行光束を
集光レンズ設定手段によりその位置を設定した集光レン
ズを介して被検レンズの像面上の1点に集光し、該被検
レンズを透過させて該被検レンズの共役点に集光した
後、球面ミラー設定手段により該共役点に曲率中心を設
定した球面ミラーで反射することで、該被検レンズ及び
該集光レンズを再び透過させて測定光束として該干渉計
へ入射させ、該測定光束と、該干渉計の光源より射出す
る光束を該干渉計若しくは該集光レンズの一部に設けた
参照面で反射させて形成した参照光束とを干渉させて得
られる該測定光束の波面情報より該被検レンズの収差を
測定するレンズ性能測定方法であって、 集光レンズ計測手段で計測した該集光レンズの集光点の
位置情報と、球面ミラー計測手段で計測した該球面ミラ
ーの曲率中心の位置情報と、該波面情報より得た波面の
傾き成分とデフォーカス成分より、該被検レンズの収差
を求めることを特徴とするレンズ性能測定方法。 - 【請求項2】 前記集光点の位置情報と前記球面ミラー
の曲率中心の位置情報と前記波面の傾き成分とデフォー
カス成分より前記被検レンズのディストーション収差と
像面弯曲収差を求めることを特徴とする請求項1のレン
ズ性能測定方法。 - 【請求項3】 前記干渉計より射出する単色光の平行光
束を前記集光レンズを介して前記被検レンズの像面上の
1点に集光する際、該集光する光束の主光線の方向を主
光線合致手段により該集光点の位置に応じて調整するこ
とを特徴とする請求項1又は2のレンズ性能測定方法。 - 【請求項4】 前記波面の傾き成分は前記波面情報より
得られる zernike係数より求めることを特徴とする請求
項1、2又は3のレンズ性能測定方法。 - 【請求項5】 前記波面のデフォーカス成分は前記波面
情報より得られるzernike係数より求めることを特徴と
する請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズ性能測
定方法。 - 【請求項6】 前記被検レンズを前記集光レンズに対し
て第1の状態に設定して波面情報を入手し、次いで該被
検レンズをその光軸を回転軸として回転して該集光レン
ズに対して該第1の状態と異なる相対位置の第2の状態
に設定して波面情報を入手し、該第1の状態の波面情報
より得る zernike係数と該第2の状態の波面情報より得
る zernike係数とから得られるレンズ成分の zernike係
数を用いて前記波面のデフォーカス成分を求めることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズ
性能測定方法。 - 【請求項7】 最初にシステムエラー測定レンズを第1
の状態に設定し、前記集光レンズの集光点を該システム
エラー測定レンズの像面上の複数の測定点に設定して波
面情報を入手し、次いで該システムエラー測定レンズを
その光軸を回転軸として回転して該第1の状態と異なる
相対位置の第2の状態に設定し、該集光レンズの集光点
を該第1の状態で測定した複数の測定点に設定して波面
情報を入手し、該第1の状態の波面情報より得る zerni
ke係数と該第2の状態の波面情報より得る zernike係数
とから各測定点の設定手段の傾きエラーを求めて記憶し
ておき、前記被検レンズの測定の際は、該集光レンズの
集光点を該システムエラー測定レンズの測定点と同じ測
定点に設定して得た波面情報より得る各測定点のzernik
e係数から各測定点の設定手段の傾きエラーを減算して
得るレンズ成分のzernike係数を用いて前記波面のデフ
ォーカス成分を求めることを特徴とする請求項1〜4の
いずれか1項に記載のレンズ性能測定方法。 - 【請求項8】 前記被検レンズを前記集光レンズに対し
て第1の状態に設定して波面情報を入手し、次いで該被
検レンズをその光軸を回転軸として180度回転して第
2の状態に設定して波面情報を入手し、該第1の状態の
波面情報より得る zernike係数と該第2の状態の波面情
報より得る zernike係数の平均値として得られるレンズ
成分の zernike係数を用いて前記波面のデフォーカス成
分を求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載のレンズ性能測定方法。 - 【請求項9】 最初にシステムエラー測定レンズを第1
の状態に設定し、前記集光レンズの集光点を該システム
エラー測定レンズの像面上の複数の測定点に設定して波
面情報を入手し、次いで該システムエラー測定レンズを
その光軸を回転軸として180度回転して第2の状態に
設定し、該集光レンズの集光点を該第1の状態で測定し
た複数の測定点に設定して波面情報を入手し、該第1の
状態の波面情報より得る zernike係数と該第2の状態の
波面情報より得る zernike係数の差の半値を各測定点の
設定手段の傾きエラーとして記憶しておき、前記被検レ
ンズ測定の際は、該集光レンズの集光点を該システムエ
ラー測定レンズの測定点と同じ測定点に設定して得た波
面情報より得る各測定点の zernike係数から各測定点の
設定手段の傾きエラーを減算して得るレンズ成分の zer
nike係数を用いて前記波面のデフォーカス成分を求める
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の
レンズ性能測定方法。 - 【請求項10】 被検レンズを透過した光の波面を測定
する段階と、この測定に用いる集光レンズと球面ミラー
のそれぞれの前記測定時の位置を測定する段階とを有
し、前記波面の情報と前記集光レンズと球面ミラーのそ
れぞれの前記測定時の位置の情報とに基いて前記被検レ
ンズの性能を測定することを特徴とするレンズ性能測定
方法。 - 【請求項11】 干渉計より射出する単色光の平行光束
を集光レンズ設定手段によりその位置を設定した集光レ
ンズを介して被検レンズの像面上の1点に集光し、該被
検レンズを透過させて該被検レンズの共役点に集光した
後、球面ミラー設定手段により該共役点に曲率中心を設
定した球面ミラーで反射することで、該被検レンズ及び
該集光レンズを再び透過させて測定光束として該干渉計
へ入射させ、該測定光束と該干渉計の光源より射出する
光束を該干渉計若しくは該集光レンズの一部に設けた参
照面で反射させて形成した参照光束とを干渉させて得ら
れる該測定光束の波面情報より該被検レンズの収差を測
定するレンズ性能測定装置において、 集光レンズ計測手段で計測した該集光レンズの集光点の
位置情報と、球面ミラー計測手段で計測した該球面ミラ
ーの曲率中心の位置情報と、該波面情報より得た波面の
傾き成分とデフォーカス成分より該被検レンズの収差を
求めることを特徴とするレンズ性能測定装置。 - 【請求項12】 前記集光点の位置情報と前記球面ミラ
ーの曲率中心の位置情報と前記波面より求める前記被検
レンズの収差はディストーション収差と像面弯曲収差で
あることを特徴とする請求項11のレンズ性能測定装
置。 - 【請求項13】 前記干渉計より射出する単色光の平行
光束を前記集光レンズを介して前記被検レンズの像面上
の1点に集光する際、 該集光する光束の主光線の方向を主光線合致手段により
該集光点の位置に応じて調整することを特徴とする請求
項11又は12のレンズ性能測定装置。 - 【請求項14】 被検レンズを透過した光の波面を測定
する手段と、該測定手段を構成する集光レンズと球面ミ
ラーのそれぞれの前記測定時の位置を測定する手段とを
有し、前記波面の情報と前記集光レンズと球面ミラーの
それぞれの前記測定時の位置の情報とに基いて前記被検
レンズの性能を測定することを特徴とするレンズ性能測
定装置。
Priority Applications (1)
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JP27643695A JP3352298B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | レンズ性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP27643695A JP3352298B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | レンズ性能測定方法及びそれを用いたレンズ性能測定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0996589A JPH0996589A (ja) | 1997-04-08 |
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CN1294403C (zh) * | 2003-09-22 | 2007-01-10 | 富士能株式会社 | 干涉计装置 |
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JP2014115077A (ja) * | 2011-03-31 | 2014-06-26 | Fujifilm Corp | レンズの面ズレ・面倒れを測定するレンズ測定方法及び装置 |
JP5876820B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2016-03-02 | 株式会社 清原光学 | レンズの光学的性能調整装置及びレンズの光学的性能調整方法 |
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