JP4167778B2 - 光学要素の収差評価方法 - Google Patents
光学要素の収差評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4167778B2 JP4167778B2 JP21217099A JP21217099A JP4167778B2 JP 4167778 B2 JP4167778 B2 JP 4167778B2 JP 21217099 A JP21217099 A JP 21217099A JP 21217099 A JP21217099 A JP 21217099A JP 4167778 B2 JP4167778 B2 JP 4167778B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- points
- order
- sharing
- optical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置用の光学ヘッド等の光学要素の収差を評価する方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
一般に、光学要素の収差を評価する従来の方法は、２つの工程（段階）を必要とする。第１の工程は、２つの分割されたイメージのシェアリングパターンからオリジナル波面を再生する工程である。次に、第２の工程は、再生された波面から複数の収差を求める工程である。
【０００３】
具体的に、図１９は、光学要素３０２の収差を求める装置３００を示す。光学要素の収差を求める場合、光学要素３０２からの光は第１のビームスプリッタ３０４に送られ、そこで、第１の光３０６と第２の光３０８に分割される。第１のビームスプリッタ３０４を透過した第１の光３０６は第１のミラー３１０で反射れた後、第２のビームスプリッタ３１２を介して受像部３１４に送られる。第１のビームスプリッタ３０４で反射した第２の光３０８は第２のミラー３１６と第２のビームスプリッタ３１２で反射して受像部３１４に送られる。第２のミラー３１６は、第１の光３０６と第２の光３０８が互いに受像部３１４上でずれてシェアリング干渉像又はシェアリングパターンをその上に形成するように、配置されている。次に、シェアリング干渉像又はシェアリングパターンがイメージプロセッサ３１６で解析されて光学要素の収差が求められる。
【０００４】
上記構成によれば、オリジナル波面がシェアリング干渉像又はシェアリングパターンから求められ、そこでは収差を評価するために多くの工程を必要とし、そのために多くの時間がかかる。また、二次のオーダの行列を解析する必要があり、それは非常に多くの計算過程を要する。同様に、シェアリング干渉像からオリジナル波面を求める計算は、多数の工数を要し、そのために時間がかかるものである。また、光は２つに分割され、分割された２つのの光は受像部３１４上で正確に重ね合わさなければならない。しかし、そのためにはそれぞれの光の経路を安定して保持しなければならず、それは装置を大型化することになる。
【０００５】
図２０は、調整すべき光学要素の収差を求めるための、別の従来の装置３１８を示す。この装置によれば、光３２２は、光学要素３２０の対物レンズ３２４を介して透明板３２６に送られる。次に、光３２２は、収束レンズ３２８によって光スポットとして受像部３３０上に結像され、受像部３３０は受像したイメージに対応した一連の信号を形成する。この信号は信号プロセッサ３３２に送られ、そこで受像したイメージの光強度の分布が求められる。光強度の分布は、光学要素３２０の収差を求めるために利用され、求められた収差は光学要素３２０の調整に利用される。
【０００６】
しかし、本形態では、結像された光のスポットは、大きく拡大しなければならない。そのため、受像部３２８の視野は非常に狭い。これは、イメージスポットが僅かでもずれると、光スポットが受像部の視野からはずれ、収差の検出ができないことを意味する。また、スポット光は位相情報を含まず、そのために収差を正確に求めることが困難であった。
【０００７】
【発明の概要】
そこで、本発明の目的は、光学要素の収差を容易に求めることができる優れた方法と装置を提供することである。
【０００８】
その目的の沿って、光学要素の収差を評価する方法では、光は光学要素に透過され、次に、例えば０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。とりわけ、第１と第２の光（例えば、０次と＋１次、０次と−１次、−１次と＋１次のオーダの回折光）が重ね合わされて、これら第１と第２の光のシェアリング干渉像が形成される。次に、シェアリング干渉像中の第１と第２の点で光強度が検出される。ここで、第１の点と第２の点の光強度は変化する。次に、第１と第２の点の間の光強度の位相差が求められる。これらの位相差を利用し、光学要素の収差が求められる。
【０００９】
本発明の他の形態では、シェアリング領域に複数の点を決定する。具体的に、決定されるのは第１から第７の点である。第１の点は、第１の回折光と第２の回折光の軸を連結する第１の線の中央である。第２の点は、第１の点で第１の線を通る第２の線上に位置している。第３の点は第２の線上に位置し、第２の点と第３の点が第１の線に対して対称に位置する。第４の点と第５の点は第２の線上に第１の線の両側に対称に位置しており、第４の転と第５の点はそれぞれ第１の線から所定距離だけ離れている。第６の点と第７の点は第１の線の両側に位置し、これら第６と第７の点は第１の線から上記所定距離だけ離れている。
【００１０】
本発明の他の形態において、その方法は光学要素のコマ収差を求める複数の工程を有する。ここでは、第１の点と第２の点の間の光強度の第１の位相差Ｐｈ（１）を求める。同様に、第２の点と第３の点の間の光強度の第２の位相差Ｐｈ（２）と、第４の点と第５の点の間の光強度の第３の位相差Ｐｈ（３）と、第６の点と第７の点の光強度の第４の位相差Ｐｈ（４）を求める。これらの位相差を用い、コマ収差の大きさが、次式から求めた位相差により求められる。
位相差＝|Ｐｈ（１）−Ｐｈ（２）|/２
また、コマ収差の方向は、次式から求めた位相差により求められる。
位相差＝|Ｐｈ（４）−Ｐｈ（３）|/２
本発明の他の形態では、光学要素の非点収差を求める。非点収差を求めるには、回折格子を３つの方向に方向付ける。それぞれの方向に関し、光は光学要素を介して送られ、そして回折格子を案内され、第１と第２の回折光が得られる。第２と第３の回折光が互いに重ね合わされてシェアリング干渉像が形成される。次に、光の強度が、シェアリング干渉像中の第１と第２の点で求められる。第１の点と第２の点は、第１の回折光と第２の回折光の中心を結ぶ別の線の中点を通る線上に且つ上記別の線に対称に位置する。この状態で、光の強度を変化する。また、第１の点と第２の点の間の光強度の差が求められ、これは光学要素の非点収差を評価するために利用される。
【００１１】
光学要素の収差を評価する装置は、反射型又は透過型の回折格子を有する。回折格子には複数の溝が形成されており、光学要素からの光が回折されて回折光が得られる。回折光は第１の光と第２の光を含み、それらの光は部分的に重なり合ってシェアリング干渉像が形成される。光の軸にほぼ垂直な方向に回折格子を移動する機構が設けてある。次に、シェアリング干渉像が受像部により受像される。シェアリング干渉像中の複数の点のそれぞれで光強度の位相が求められ、収差の評価に利用される。
【００１２】
光学要素の収差を評価する別の装置は、一対の第１と第２の透過型回折格子を有する。第１の回折格子と第２の回折格子にはそれぞれ、光を０次回折光以外の回折光に回折するために複数の平行なスリットが形成されている。第１と第２の回折格子は互いに平行に配置されている。スリットは、２つの回折像を部分的に重ね合わせたシェアリング干渉像を形成するために所定の方向に向けられている。上記所定の方向と所定の角度をなす別の方向に第１の回折格子を移動するための機構が設けてある。また、シェアリング干渉像を受像するための受像部と、上記シェアリング干渉像の複数の点で光強度の位相を求めるために処理装置が設けてある。
また、光学要素の収差を補正する装置は、光学要素の収差を補正する機構を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
（１）第１実施形態
図１は、光学要素における種々の収差を評価するための、本発明に係る光学システム１の第１実施形態を示す。この目的に対応して、光学システム１は、符号１０で示す光学装置を有する。光学装置１０は、デジタルビデオディスクの再生装置等の光学式記録再生装置に搭載される光学アセンブリ又は光学ヘッドであって、図示しない適当な支持部に支持された光学要素又は光学レンズ１２を備えている。光学装置１０はまた、光１６を放出する光源１４を有する。光源１４としては、レーザを生成して放出するレーザ源１４を含むのが好ましい。例えば複数の光学要素からなる変調器１８が、光をコリメート光２０に変調するために設けてあり、この変調された光はレンズ１２の光軸２２に沿って送られる。光軸２２上であって、変調器１８とレンズ１２との間には、ビームスプリッタ２４が設けてある。
【００１５】
コリメートされた光はビームスプリッタ２４を通りレンズ１２に送られる。一方、レンズ１２から反対方向に向けてビームスプリッタ２４に入射する別の光２６は、このビームスプリッタ２４によって、コリメートされた光２０に垂直な別の方向に向けて送られる。
【００１６】
ビームスプリッタで反射された光２６を受像するために、光学システム１は受像部２８を有する。受像部２８は、撮像素子（ＣＣＤ）を構成する多数の受光要素からなり、それぞれの受光要素は受像したイメージを連続したイメージ信号に変換する。受像部２８は信号プロセッサ（信号処理部）３０に電気的に接続されている。信号プロセッサ３０はまた、ＣＲＴ又はＬＣＤのようなイメージ表示部３４を有するイメージ表示ユニット３２に接続されており、受像部２８で受像されたイメージが表示部３４で再生されるようにしてある。イメージ表示ユニット３２は、表示されたイメージ上に線を引いたり、表示されたイメージ中の点を特定するために、キーボード、マウス等の入力装置に接続されている。
【００１７】
また、光学システム１は、反射型の回折格子４０を有する。この回折格子４０は平坦な面４２を有し、この面には多数の小さな溝４４が平行に形成されている。回折格子４０は、装置１０によって再生される光学ディスクの一部であってもよい。表面４２が光を反射できるように、その表面には適当な金属からなる反射性の薄い膜がコーティングされている。
【００１８】
回折格子４０は、適当な支持部４６に支持されており、表面４２が所定の小さな隙間を介してレンズ１２に対向している。この隙間は、コリメートされた光２０をレンズ１２が回折格子４０の表面４２上に正確に焦点合わせできるように、決定される。
【００１９】
回折格子支持部４６は、回折格子４０と共に、適当な駆動機構４０に駆動連結されており、レンズの光軸２２に垂直な矢印５０で示す基準方向に往復移動できると共に、レンズ１２に対して矢印５２で示す方向にレンズ光軸２２を中心として回転できるようにしてある。
【００２０】
光学システム１がレンズ１２の収差を評価するだけのものである場合、このシステム１はレンズ１２が着脱できるように設計するのが好ましい。他方、装置１０をＤＶＤ等の光学装置に内蔵する場合、この装置１０が該装置の収差を評価する光学システム１に着脱自在に設けてもよい。
【００２１】
以上のように構成された光学システム１の動作において、回折格子４０は格子支持部４０上に配置されて固定される。次に、駆動機構４８が起動し、回折格子４０は方向５０に搬送される。その間、光源１４は光１６を放出する。放出された光は変調器１８でコリメート光２０に変調される。次に、コリメート光２０はビームスプリッタ２４を透過し、そしてレンズ１２に到達し、レンズ１２の焦点位置を通過する溝３８に結像される。結像された光は溝３８で回折され、反射してレンズ１２に戻される。
【００２２】
反射した光は、０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光を含む。本実施形態では、回折格子４０の回折角は、とりわけ０次と±１次のオーダの回折光がレンズ１２に入射されて該レンズ１２の開口部又は瞳の一部を共有するように設計されている。当業者に明らかなように、回折角は入射光の波長と溝４４の間隔により決めることができる。
【００２３】
０次と±１次の回折光は互いに干渉し、干渉縞（シェアリング干渉像又はシェアリングパターン）を形成する。このシェアリング干渉像は、レンズ１２に含まれる種々の収差（以下に詳細に説明する。）を反映している。次に、０次と１次のオーダの回折光はレンズ１２でコリメートされ、ビームスプリッタ２４で反射されて光受像部２８に送られる。光受像部２８は受像した像に対応した信号を作成する。その信号は信号プロセッサ３０に送られ、表示部３４に表示される像の信号に処理される。
【００２４】
図２は、表示部３４に表示される典型的な像を示す。表示された像は、シェアリングパターン６０を有する。このシェアリング干渉像６０は、０次と＋１次のオーダの円形回折光の像６２、６４からなり、これらの像を部分的に重ねてシェアリング領域６６を形成している。シェアリングパターン６０において、アルファベット（Ｏ）と（Ｏ’）は円形像６２と６４のそれぞれの中心を表している。符号６８で示す線はシェアリング軸又はシェリング方向を示し、符号７０で示す別の線はシェアリング軸に垂直で且つ円形像６２、６４の中心（Ｏ）と（Ｏ’）の中点を横切る線又は方向を示す。なお、基準方向５０に対する回折格子４０の回転により、シェアリングパターン６０はシェアリング軸６６と共に、図３Ｂと図３Ｃに示すように、表示部３４上で回転する。これらの図において、θ２とθ３は、基準方向５０に対するシェアリング軸６８の回転角を示す。
【００２５】
シェアリング領域６６における任意の点の光強度は、回折格子４０の移動と共に変化する。また、シェアリング領域６６におけるある点の光強度の変化は特定に位相を有し、それは別の点の位相と異なる。したがって、レンズ１２の収差を評価するために、選択された２点間の光強度の位相差が用いられる。これについては、後に詳細に説明する。
【００２６】
次に、装置１０の収差評価について説明する。上述のように、収差は、シェアリング領域６６における複数の選択された点で光強度の位相差を検出することで評価される。光強度の位相差を求めるために、位相シフト法が採用されており、この位相シフト法では予め決められた複数の点で光強度が検出され、その間回折格子が基準方向に移動する。この位相シフト法については（Optical Shop Testing, ed. D. Malacara (John Wiley and Sons, New York, 1978)，p.414に詳細に説明されている。
【００２７】
本発明にかかる収差評価を理解するために本発明で取り扱われる収差のそれぞれについて簡単に説明する。具体的に、図４Ａから７Ｃには、２つの回折された像のシェアリング干渉により生ずるデフォーカス、球面収差、コマ収差及び非点収差を含む波面が示されている。それらの図面においてλは受像部２８で受像された光の位相を示す。また、θはシェアリング軸と基準方向とのなす角度を示す。
【００２８】
まず、図４Ａから４Ｃにおいて、実線によって示されるとともにデフォーカスによって生ずる干渉縞を含むデフォーカスの波面はシェアリング軸に対して対称に表れる。デフォーカスによる波面は以下の式（１）によってξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фdefocus=Ｋ（ξ2＋η2） （１）
Фdefocus:デフォーカスによる波面の関数
K ：定数
【００２９】
この式は回折された像のシェアリングにより生じる干渉縞がシェアリング軸に対して垂直に伸びることを示す。すなわち、シェアリング軸の片側における一点の光強度変化はシェアリング軸の反対側に対称に設けた別の点の位相と同一の位相を有する。
【００３０】
次に、図５Ａから５Ｃに示すように、実線によって表され、球面収差によって生じる干渉縞を含む波面はシェアリング軸に対して対称に表れる。球面収差による波面は以下の式（２）によって、ξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фspherical aberration=Ｑ（ξ2＋η2）2 （２）
Фspherical aberration：球面収差による波面の関数
Ｑ：定数
【００３１】
この式は、球面収差により生ずる干渉縞が、基準方向とは無関係に、シェアリング軸６８と垂直ライン７０に対して対称に存在することを示す。また、球面収差は、垂直ライン７０上の２つの点の間の光強度に位相差を生じない。同様に、球面収差による位相差は、シェアリング軸６８に対称に位置する２つの点の光強度変化の間には存在しない。
【００３２】
図６Ａから図６Ｃに示すように、コマ収差による波面は、以下の式（３）によって、ξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фcomma=Ｒ（ξ2＋η2）η （３）
Фcomma：コマ収差による波面の関数
Ｒ：定数
【００３３】
この式（３）は、コマ収差がη方向（必要に応じてコマ方向という。）に依存することを意味する。一般的に、コマ方向はシェアリング方向６８と異なる。コマ方向を求めるためには、コマを２つの成分（シェアリング方向の第１コマ成分と、垂直方向７０の第２コマ成分）に分解する必要がある。次に、第１コマ成分と第２コマ成分の大きさを求め、それを用いたベクトル解析によりコマ方向を求める。
【００３４】
コマ方向がシェアリング軸６８に一致する場合、図６Ａに示すように、コマ収差による干渉縞はシェアリング軸６８に対して対称に表れる。これは、シェアリング軸６８上に位置すると共に、対称な干渉縞の中央に対称に位置する２つの点の間の光強度の位相差が、第２コマ収差にのみ依存することを意味する。他方、コマ方向がシェアリング方向６８に垂直な場合、図６Ｃに示すように、コマ収差による干渉縞は、シェアリング方向６８と垂直方向７０に対して対称に表れる。これは、垂直ライン７０上に位置する２点の間の光強度の位相差が、第１コマ成分にのみ依存することを意味する。参考のために、図６Ｂは、シェアリング軸６８を基準方向７０に対して４５°回転したときのコマ収差による干渉縞を示す。
【００３５】
図７Ａから図７Ｃは、非点収差による干渉縞を示す。非点収差は、次式（４）によりη軸の座標で表される。
Фastigmatism=Ｓη2 （４）
Фastigmatism：非点収差による波面の関数
Ｓ：定数
【００３６】
この式（４）は、非点収差は方向ηにのみ依存することを意味する。したがって、２つの回折像がξ方向にシェアリングされた場合、図７Ｃに示すように、いかなる干渉縞も現れることはない。これに対し、回折像がξ方向以外の方向にシェアリングされた場合、図７Ｂに示すように、干渉縞は方向ξに平行に伸びるように表れる。また、η方向にシェアリングした場合、隣接する干渉縞の距離が、図７Ａに示すように、最小となる。
【００３７】
次に、再び図２を参照すると、コマ収差と非点収差の求め方について以下に詳細に説明する。この目的に対応して、シェアリングパターン６０のシェアリング領域６６には複数の点が設定される。点の設定は、キーボードやマウス等の適当な入力装置３６を用いて表示部上で行なうことができる。具体的に、点（Ｂ１）と（Ｂ２）が、中点（Ａ）の両側で且つシェアリング軸６８の両側で、中点（Ａ）から所定距離（Ｌ１）をあけて、垂直ライン７０上に選択される。同様に、点（Ｃ１）と（Ｃ２）が、中点（Ａ）の両側に、この中点（Ａ）から所定距離（Ｌ２）をあけて、垂直ライン７０上に設定される。本実施形態では、（Ｌ１）は（Ｌ２）と異なるが、（Ｌ１）は（Ｌ２）と同一であってもよい。また、別の点（Ｄ１）と（Ｄ２）が、シェアリング軸６８の両側に対称に、シェアリング軸６８から距離（Ｌ２）をあけ、垂直ライン７０の片側に、垂直ライン７０から距離（Ｌ３）をあけて設定される。
【００３８】
次に、設定された点（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｄ１）及び（Ｄ２）のそれぞれで、光強度の変化が検出される。これは、受像部２８の対応するＣＣＤ要素から送られる信号の強度を検出することで行なわれる。続いて、検出された強度変化を用い、信号又は強度の位相が各点について求められる。
【００３９】
点（Ｂ１）と（Ｂ２）の間の光強度の位相差は、シェアリング軸６８に対称な垂直ライン７０上の２点の間の位相差に対応し、その位相差は非点収差（デフォーカス、球面収差、コマ収差以外）にのみ依存する。
【００４０】
点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差は、デフォーカスの影響を与えるものでない。これは、点（Ａ）と（Ｂ１）はシェアリング方向に垂直な線上に位置しているので、それらの間の光強度の位相差はコマ収差の第２成分に無関係である。このことは、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差が、コマ方向の第１コマ成分と非点収差の合計に対応したものであることを意味する。なお、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の距離は、点（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の距離の半分である。これは、非点収差により生じる、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差は、点（Ｂ１）と（Ｂ２）の間の位相差の半分であることを意味する。したがって、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差と、点（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の光強度の位相差との差が、コマ方向の第１コマ成分の大きさを表す。
点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差は、非点収差からも生じる。点（Ｄ１）と（Ｄ２）はシェアリング軸６８に対称に位置しているので、それらの間の光強度の位相差は、デフォーカス、球面収差、コマ方向の第１コマ成分に無関係であるが、コマ方向に垂直な方向の第２コマ成分と非点収差に関係する。なお、点（Ｄ１）と（Ｄ２）の間の距離は、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の距離に等しく、そのために非点収差による点（Ｄ１）と（Ｄ２）の間の光強度の位相差は、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差に等しい。したがって、点（Ｄ１）と（Ｄ２）との間の光強度の位相差と、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差との差が、コマ方向に垂直な方向の第２コマ成分を表す。
【００４１】
そのため、第１コマ成分と第２コマ成分の大きさは、以下の式（５）と（６）で示される。
ＰＤ１＝|ph(A)-ph(B1)|−|ph(B1)-ph(B２)|/2 （５）
ＰＤ２＝|ph(D1)-ph(D2)|−|ph(C1)-ph(C２)| （６）
ＰＤ１：第１コマ成分
ＰＤ２：第２コマ成分
ph(A)：点Ａの光強度の位相
ph(B1)：点Ｂ１の光強度の位相
ph(C1)：点Ｃ１の光強度の位相
ph(C2)：点Ｃ２の光強度の位相
ph(D1)：点Ｄ１の光強度の位相
ph(D2)：点Ｄ２の光強度の位相
また、コマ方向は、ＰＤ１とＰＤ２の位相差を用いたベクトル解析により求めることができる。
【００４２】
以上のように、コマ収差は、２つの回折像のシェアリング領域における選択された複数の点の位相差から、シェアリング干渉像のオリジナル波面を再現することなく、評価できる。
【００４３】
なお、点（Ｃ１）と（Ｃ２）はそれぞれ点（Ｂ１）と（Ｂ２）からシフトしているが、これらの点（Ｃ１）と（Ｃ２）はそれぞれ点（Ｂ１）と（Ｂ２）上に位置させてもよい。
【００４４】
図３Ａから図３Ｃを参照し、非点収差の求め方について詳細に説明する。図３Ａはシェアリング干渉像を示し、そこではシェアリング軸が回折格子の移動する基準方向に一致している。図３Ｂは、シェアリング軸６８を角度θ２（０＜θ２＜９０°）だけ回転したときのシェアリング干渉像を示す。他方、図３Ｃは、シェアリング軸６８を基準方向に対して直角θ２（９０°）だけ回転したときの別のシェアリング干渉像を示す。これらの図において、（Ｅ１）と（Ｅ２）は、垂直ライン７０上に位置し、シェアリング軸６８に対称に配置され、シェアリング軸６８から所定距離（Ｌ７）だけ離れた点を示す。
【００４５】
本実施形態の場合、点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差は以下の式（７）で示される。
ＰＤR1-R2＝|ph(E1)-ph(E2)| （７）
ＰＤR1-R2：点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差
ph(E1)：点（Ｅ１）での光強度の位相
ph(E2)：点（Ｅ２）での光強度の位相
【００４６】
この式を用い、非点収差の大きさは、以下の式（８）、（９）及び（１０）に示すように、基準方向と９０°、１８０°、又は２７０°以外の角度を形成する２つのシェアリング方向Ｘ１、Ｘ２に関する２つのシェアリング干渉像から求めることができる。
ＰＤX1(R1-R2)＝|phX1(E1)-phX1(E2)| （８）
ＰＤX2(R1-R2)＝|phX2(E1)-phX2(E2)| （９）
ここで、
ＰＤX1(R1-R2)：方向Ｘ１に関するＥ１とＥ２の間の位相差
ＰＤX2(R1-R2)：方向Ｘ２に関するＥ１とＥ２の間の位相差
Ｍastigmatism=ＰＤX1(R1-R2)−ＰＤX2(R1-R2) （１０）
ここで、Ｍastigmatism：非点収差の大きさ
他方、非点収差の方法は、上述の式と以下の式、すなわち式（８）、（９）及び（１１）から位相差を用いたベクトル解析により求められる。
ＰＤX3(R1-R2)＝|phX3(E1)-phX3(E2)| （１１）
ここで、ＰＤX3(R1-R2)：方向Ｘ３に関するＥ１とＥ２の間の位相差
【００４７】
なお、３つの方向Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、方向Ｘ１とＸ２、Ｘ２とＸ３及びＸ３とＸ１の間の角度の少なくとも一つが９０°、１８０°、２７０°でないように決定すべきである。
その理由について説明する。具体的に、位相差ＰＤX1(R1-R2)とＰＤX2(R1-R2)との位相差は、デフォーカス、球面収差、コマ収差以外の、非点収差のみを含む。また、非点収差はシェアリング方向によって変化する。その結果、例えばある方向にシェアリングした場合には非点収差を生じないが、上記ある方向に垂直な別の方向にした別のシェアリングはシェアリング方向に垂直に伸びる最も近接した干渉縞を生じる。そのため、点（Ｅ１）と（Ｅ２）の間の光強度には位相差を生じない。
【００４８】
そのため、非点収差により生じる、点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差は、基準方向と９０°、１８０°又は２７０°以外の角度を形成する２つの方向を選択し、それらの２つの方向にそれぞれ回折像をシェアリングすることで、求めることができる。その角度は、検出結果から方向依存性を排除するために、４５°とするのが好ましい。
【００４９】
それら２つの方向について式（８）と式（９）から求められるＰＤX1(R1-R2)とＰＤX2(R1-R2)が同一の場合、２つの方向Ｘ１とＸ２の間の中央を通る第３の方向Ｘ３は、非点収差の存在する方向又は非点収差の存在しない方向として特定される。したがって、非点収差の存在する方向を求めるためには、上記２つの方向と９０°、１８０°又は２７０°の角度形成することがないように、第３のシェアリング方向を求める。
【００５０】
したがって、３つの方向を決める場合、これら３つの方向の少なくとも一つは、残る２つの方向のいずれか一方と９０°、１８０°又は２７０°の角度を形成しないようにすることが必要である。これは、仮に３つの方向のそれぞれが残る方向の一方と９０°、１８０°又は２７０°の角度を形成すると、３つのシェアリング方向の２つの方向が同一のシェアリング方向に一致し、結果的に２つのシェアリング方向だけを与えることになるからである。
【００５１】
以上のようにして３つのシェアリング方向が決まると、３つのシェアリング方向の２つについて上述の式により２つのＭastigmatismの合計からレンズの非点収差の大きさが得られる。また、３つの位相差を用い、ベクトル解析により非点収差の方向が求まる。以上のように、光学装置の非点収差はオリジナル波面を求めることなく評価できる。
【００５２】
上記実施形態では、０次と＋１次のオーダの回折光を用いてレンズの非点収差を求めたが、＋１次と-１次のオーダの回折光又は０次と-１次の回折光を用いて非点収差を求めても良い。（図８参照）また、３つの回折光（例えば、０次、＋１次、−１次のオーダの回折光）をレンズ１２に透過し、０次と＋１次の回折光と、０次と−１次の回折光をレンズ１２の異なる領域で互いに重ねてもよい。（図９参照）これらの場合、球面収差と非点収差は、上述と同様に求めることができる。
【００５３】
また、基準方向に対してシェアリング軸を変化するために、駆動機構４８にはレンズ１２の光軸２２を中心として回折格子を回転する機能を設けてもよいが、基準方向に対するシェアリング方向を変更するために図１０に示す反射型の回折板を用いてもよい。回折板８０は３つの回折格子８２、８４及び８６を有し、これらはいずれも多数の溝が異なる方向に平行に形成されている。例えば、回折格子８４と８６の溝は回折格子８２の溝と＋４５°、−４５°をそれぞれなしている。また、回折板８０は、基準方向に垂直な方向に移動して３つの格子８２から８６の一つを選択的にレンズ１２の焦点に位置させるように支持される。
【００５４】
（２）第２実施形態
図１１は、レンズの非点収差を評価する別のシステム１Ａを示す。反射型の回折格子に代えて、本実施形態のシステム１Ａは、透過型の回折格子９Ｃを備えており、レンズ１２からの光は０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。回折格子９０の近傍であってレンズ１２から離れた場所には、別のレンズ９２が設けてあり、０次と＋１次、０次と−１次、＋１次と−１次、または０次と±１次のオーダの回折光がレンズ９２に送られ、このレンズ９２の開口部又は瞳の一部をそれらの光がシェアリングするようにしてある。これは、入射光の波長と回折格子９０の溝間隔で決まる、回折格子９０の回折角により調整できる。受像部２８は、レンズ９２からの光を受像するように配置されている。透過型の回折格子９０は反射型回折格子の場所で用いられ、光分離装置（ビームスプリッタ）を設ける必要はない。
【００５５】
動作を説明する。回折格子９０が適当な駆動機構により基準方向に移動する。光源１４からの光又はレーザ１６は、変調器１８とレンズを透過し、回折格子９０上に結像される。回折格子９０で、光は０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。とりわけ、０次と＋１次、０次と−１次、＋１次と−１次、または０次と±１次のオーダの回折光がレンズを介して受像部２８に送られる。受像部２８は、受像イメージに対応した信号を作成し、該信号を信号プロセッサ３０に送る。信号プロセッサは、上記信号からイメージ信号に変換され、このイメージ信号を用いて受像したイメージが表示ユニット３２の表示部３４に表示される。次に、表示された像を用い、レンズの収差が上述のようにして評価される。この場合、シェアリング方向は駆動機構４８により、又は透過型の回折格子を使用することで、変更される。
【００５６】
図１２に示すように、図１０に示す反射型の回折板と同様の透過型の回折板９３を用いてもよい。透過型の回折板９３は３つの回折格子を有し、それらはいずれも多数のスリットが固有の方向に形成されている。例えば、図１０に示す反射型の回折板と同様に、第２と第３の回折格子の溝は、第１の回折格子の溝と＋４５°、−４５°をなす。
【００５７】
（３）第３実施形態
図１３は回折ユニット９４を有するシステム１Ｂの一部の他の形態を示す。回折ユニット９４は一対の第１と第２の透過型の回折格子９４１と９４２を有する。第１と第２の回折格子９４１と９４２はそれぞれ所定の間隔を空けて溝が形成されており、入力された光を、０次の回折光を除く、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折することが出来る。第１と第２の回折格子９４と９４は、それらの溝をある方向に向けて、レンズ１２に隣接して平行にかつレンズ１２の光軸２２に垂直に配置されている。また、第２の回折格子９４２は支持部９６により支持され光軸２２に垂直な基準方向５０に移動する。第１と第２の回折格子９４１と９４２は駆動機構９８に支持され光軸２２を中心として共に回転できるようにしてある。
【００５８】
以上のように構成されたシステム１Ｂの動作において第２の回折格子９４２は光軸２２に垂直に基準方向５０に移動し、その間光がレンズに透過されてコリメートされる。このコリメートされた光は第１の回折格子９４１に透過されそこでその光は±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００５９】
次に、第２の回折格子９４２で＋１次と−１次のオーダの回折光はそれぞれ±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００６０】
第２の回折格子からの−１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの＋１次のオーダの回折光から得られた光は光軸２２に平行に伸びる。同様に第２の回折格子９４２からの＋１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの−１次のオーダの回折光より得られた光もまた、光軸２２に平行に伸びる。しかしながら、第２の回折格子９４２からの＋１次と−１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの−１次と＋１次のオーダの回折光から得られた光は光軸２２に垂直な方向にわずかにシフトされており、シェアリング干渉像を形成する。このシェアリング干渉像は受像部２８により受像され、上述のようにレンズ１２の収差を評価するために利用される。また、回折格子９４１と９４２は非点収差を評価するために光軸２２を中心として同時に回転される。
この構成はそのシステムの光学的構造を相当簡略化できるので、このようなシステムにとって非常に有効である。
【００６１】
回折格子９４１と９４２は光軸２２を中心として回転し、シェアリング軸の方向を変更するが、図１４に示すように、３つの回折格子を備えた回折格子９４１と９４２は透過型回折板９４１’と９４２’に置きかえても良い。この場合、回折格子を交換するために回折ユニットを移動する機構が必要である。
【００６２】
（４）第４実施形態
図１５は、ＤＶＤ等の光学装置とともに使用される光学ヘッド１０１のコマ収差と非点収差を評価し補正できるシステム１００を示す。この光学ヘッド１０１０はレーザビームのような光１０４を放出するためにレーザ発生装置のようなレーザ源１０２を有する。放出された光１０４はコリメータレンズ１０６でコリメートされる。次に、コリメートされた光１０４はビームスプリッタ１０８とミラー１１０に反射されて対物レンズ１１２に送られ、そこで透明なカバープレート１１４を介して、反射型の回折格子１１４に結像される。回折格子１１６は駆動機構１２０によって符号１１８で示す方向に移動される。また、非点収差を評価するために回折格子１１６は機構１２０によって対物レンズ１１２の光軸を中心として符号１１２で示す方向に回転される。回折されそして反射された光（特に０次と＋１次のオーダ、０次と−１次のオーダ、または＋１次と−１次のオーダの回折光）は対物レンズ１１２、ミラー１１０及びビームスプリッタ１０８を介して受像部１２４に送られる。受像部１２４は光電変換素子（ＣＣＤ）の小さな光受像要素を有し、これらの要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。次にイメージ信号は信号プロセッサ１２６に送られ、そこで表示部１２８に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。表示されたシェアリング干渉像を用いてシステムのコマ収差と非点収差が上述したプロセスにより評価される。
【００６３】
コマ収差は対物レンズ１１２の軸と光源からの光の光軸との間の角と、及び／または、光軸に垂直に伸びるＸ−Ｙ平面上での光源１０２の位置を調整することにより補正される。そのために、対物レンズ１１２はこの対物レンズ１１２の角度または傾斜を調整できる機構１３０によって支持されている。また、光源１０２はＸ−Ｙ平面における位置を移動するために機構１３２によって支持されている。
【００６４】
他方、非点収差はコリメータレンズ１０６をその軸方向（すなわち、Ｚ方向）に移動してコリメートされた光の平行度を調整することで補正される。そのために、コリメータレンズ１０６はこのコリメータレンズ１０６をＺ方向に移動できる機構１３４によって支持されている。
【００６５】
これに代えて、コマ収差はＸ−Ｙ平面におけるコリメータレンズ１０６を移動することにより及び／またはビームスプリッタ１０８とミラー１１０のようなｌ光学要素の反射角を変更することにより調整できる。また非点収差は光源１０２及び／または対物レンズ１１２を軸方向（すなわちＺ方向）に移動することで、またはビームスプリッタ１０８の位置を移動することで調整できる。
また、回折格子１１６は図１０に示す反射型の回折板に置き換えてもよい。この場合、回折板はシェアリング方向を変更するために方向１１６に垂直に移動する。
さらに回折格子とカバーガラスは光学ディスクの一部に置き換えてもよい。
さらにまた、カバーガラス１１４は回折格子１１６の上に設けてあるが、それは削除してもよい。この場合、システムは対物レンズが光を回折格子１１６に適当に結像するように設計する。
そして、上記システムは、光が物体上で光スポットとして形成されるレーザビーム式記録装置（ＬＢＲ）、レーザ加工装置、レーザ顕微鏡のようないかなる光学装置の調整に適用できる。
【００６６】
（５）第５実施形態
図１６は、ＤＶＤ等の光学装置と共に使用される光学ヘッド１５２のコマ収差と非点収差を評価し補正する別のシステム１５０を示す。光学ヘッド１５２は、支持機構１５３に固定的に支持されており、レーザビーム等の光１５６を放出するレーザ発生装置等のレーザ源１５４を有する。また、放出された光１５６をコリメートするためのコリメートレンズ１５８と多数の平行なスリットが形成された透過型の回折格子１６２にコリメートされた光１５６を結像するための対物レンズ１６０が設けてある。この回折格子１６２は透過型の回折板に置き換えてもよい。また、透明なカバーガラス１６４が回折格子１６２の片面に設けてあるがそれは削除することができる。
【００６７】
ヘッド１５２に対する回折格子１６２の位置は光学ヘッド及び製品中の光学ディスクに必要とされる位置的な条件を満足するように調整される。
【００６８】
回折格子１６２は駆動機構１６８によって符号１６６によって示される方向に移動する。また、非点収差を評価するために回折格子１６２は機構１６８によって対物レンズ１６０の光軸を中心として符号１７０で示す方向に回転される。
回折格子１６２に結像された光１５６は±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。次に回折光は別のレンズ１７２に送られる。本実施形態では、０次と＋１次のオーダの回折光または０次と−１次のオーダの回折光がレンズ１７２に透過され、そのレンズ１７０で部分的に重ね合わさってシェアリングパターンを形成する。このシェアリングパターンは光電変換素子（ＣＣＤ）の小さな光受像要素を有する受像部１７４で受像され、その受像要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。次にイメージ信号は信号プロセッサ１７６に送られ、そこで表示部１７８に表示するシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。続いて表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド１５２のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００６９】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ１６０の角度を調整することにより、及び／または光軸に垂直な面（すなわちＸ−Ｙ平面）で光源１５４を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド１５２を支持する支持機構１５３は対物レンズ１６０の角度を変更するように移動すべく設計されている。また、光源１５４はこの光源１５４をＸ方向とＹ方向に移動できる別の機構１８２によって支持されている。
他方、非点収差はコリメータレンズ１５８を光軸に沿って移動し、それにより対物レンズ１６０に送られる光の平行度を調整することにより補正できる。
【００７０】
（６）第６実施形態
図１７はＤＶＤ等の光学装置とともに使用される光学ヘッド２０１のコマ収差と非点収差を評価し補正する別のシステム２００を示す。この光学ヘッド２０１は支持機構２０２によって固定的に支持されており、レーザビームのような光２０４を放出するためのレーザ発生装置のような光源２０３を有する。ヘッド２０１にはコリメータレンズ２０５、ビームスプリッタ２０６、及び対物レンズ２０８が設けられ、光源２０３から放出された光２０４はコリメータレンズ２０５及び対物レンズ２０８を介して送られミラー２１０上に結像される。ヘッド２０１に対するミラーの位置は実際の製品において光学ディクスと光学ヘッド２０１に必要な位置的条件を満足するように調整される。そのミラー２１０は光学ディスクの一部に置き換えてもよいし、対物レンズ２０８に対向する表面にカバーガラスを設けてもよい。
【００７１】
ミラー２１０によって反射された光２０４は対物レンズ２０８とビームスプリッタ２０６を介して符号２１２で示す回折格子ユニットに送られる。回折格子ユニット２１２に送られる光２０４はコリメートされている。
【００７２】
回折格子ユニット２１２は図１３に示すように平行に配置された２つの対向する透過型の回折格子２１４と２１６を有する。したがって、コリメートされた光２０４は第１の回折格子によって±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。回折された光はそれぞれ第２の回折格子によって同様に±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００７３】
また、第１の回折格子２１４はその回折格子に入ってくる光に垂直に符号２１８で示す方向に移動するように機構２２０によって支持されている。また、第１と第２の回折格子２１４と２１６は光軸を中心として回転できるように機構２２０によって支持されている。
【００７４】
回折格子２１４と２１６はそれぞれ上述した３つの回折格子を備えた透過型の回折板に置き換えてもよい。その場合に、回折板は回折格子を変更するために光軸に垂直に移動する。
【００７５】
回折格子２１４と２１６により第１の回折格子２１４からの−１次のオーダの回折光より得られた第２の回折格子２１６からの＋１次のオーダの回折光と、第１の回折格子からの＋１次のオーダの回折光から得られた第２の回折格子２１６の−１次のオーダの回折光が部分的に重なり合いシェアリングパターンを形成する。それら回折格子及びそれらの位置は第２の回折格子２１２からの重ね合わされる＋１次と−１次のオーダの回折光が互いに平行に移動するように決定される。
【００７６】
次に、光電変換素子（ＣＣＤ）における小さな受像要素を有する受像部２２２に受像される。そして、上記受像要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。イメージ信号は信号プロセッサ２２４に送られそこで表示部２２６に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。そして、表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド２０１のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００７７】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ２０８の角度を調整することにより及び／または、光軸に垂直な平面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）で光源を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド２０１を支持する支持機構２０２は対物レンズ２０８の角度を変更すべく移動するように設計されており、また、光源２０３はこの光源２０３をＸ方向とＹ方向に移動できる別の機構２２８によって支持されている。
【００７８】
他方、非点収差はコリメータレンズ２０５を光軸に沿って移動し、これにより対物レンズ２０８に送られる光の平行度を調整することにより補正できる。そのために、コリメータレンズ２０５はこのコリメータレンズ２０５を光軸に沿って移動することができる機構２３０によって支持されている。
【００７９】
（７）第７実施形態
図１８はＤＶＤ等の光学装置とともに利用される光学ヘッド２５２のコマ収差と非点収差を評価し補正するための別のシステム２５０を示す。光学ヘッド２５２は支持機構２５４によって固定的に支持されており、レーザビーム等の光２５８を放出するレーザ発生装置等の光源２５６を有する。また、ヘッド２５２にはコリメータレンズ２６０と対物レンズ２６２が設けてあり、光源２５６から放出された光２５８がコリメータレンズ２６０と対物レンズ２６２を介して送られるようにしてある。
【００８０】
このシステムは対物レンズ２６２から送られた光をコリメートされた光に変調する別のレンズ２６４を有する。次に、コリメートされた光は格子ユニット２６６に送られる。
【００８１】
格子ユニット２６６は図１３に示すように平行に配置された２つの対向する透過型の回折格子２６８と２７０を有する。そして、コリメートされた光２５８は第１の回折格子によって±１次、±２次のオーダの回折光に回折される。次に、回折された光はそれぞれ第２の回折格子によって±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００８２】
また、第１の回折格子２６８はこの回折格子に入射される光に垂直に符号２７４に示す方向に移動するように機構２７２によって支持されている。また、第１と第２の回折格子２６８と２７０は符号２７６で示す光軸を中心として回転できるように機構を２７２によって支持されている。
【００８３】
回折格子２６８と２７０はそれぞれ上述した３つの回折格子を備えた透過型の回折板に置き換えてもよい。この場合、回折板は回折格子を交換するために光軸に垂直に移動する。
【００８４】
これら２つの回折格子２６８と２７０によれば、第２の回折格子２７０から得られた＋１次のオーダの回折光であってそれ以前に第１の回折格子２６８の−１次のオーダの回折光から得られた光と第２の回折格子２７０から得られた−１次の回折光であって、それ以前に第１の回折格子２６８の＋１次のオーダの回折光から得られた光とが部分的に重ね合わされてシェアリングパターンを形成する。回折格子及びそれらの位置は第２の回折格子２７０から得られた＋１次と−１次のオーダの回折光が互いに平行に移動するように決定される。
【００８５】
次に、シェアリングパターンは光電変換素子（ＣＣＤ）における小さな受像要素を有する受像部２７８によって受像される。また、受像要素は受像した光を一連のイメージ信号に変換する。次に、イメージ信号は信号処理部２８０に送られ、そこで、表示部２８２に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。その後、表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド２５２のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００８６】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ２６２の角度を調整することにより及び／または、光軸に垂直な面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）で光源２５６を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド２５２は対物レンズ２６２の角度を変更することができる機構２８２によって支持されている。また、光源２５６はこの光源２５６をＸ方向とＹ方向に移動することができる。別の機構２８４によって支持されている。
【００８７】
非点収差は光軸に沿ってコリメータレンズ２６２を移動し、これにより対物レンズ２６２に送られる光の平行度を調整することによって補正できる。そのために、コリメータレンズ２６０はこのコリメータレンズ２６０を光軸に沿って移動できる機構２８６に支持されている。
【００８８】
以上のように本発明に係る方法と装置によれば、シェアリングパターンは簡単な構成によって形成できる。また、コマ収差と非点収差はオリジナル波面を求めることなくシェアリング領域における複数の点の間の光強度の位相差を求めることで評価し補正できる。さらに、シェアリングパターンを高倍率に拡大する必要はないし、そのために目的の像、またはシェアリングパターンは受像部の視野内に容易に位置させることができ、それにより、システムは収差を非常に正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る第１の実施形態の、光学要素の収差を評価する装置を示す。
【図２】 図２は、２つの回折光のシェアリング干渉像と、光学要素のコマ収差を求めるシェアリング領域における複数の点を示す。
【図３】 図３Ａから図３Ｃは、２つのシェアリング干渉像と、光学要素の非点収差を求めるシェアリング領域における複数の点を示す。
【図４】 図４Ａから図４Ｃは、デフォーカスにより生じる波面を示す。
【図５】 図５Ａから図５Ｃは、球面収差により生じる波面を示す。
【図６】 図６Ａから図６Ｃは、コマ収差により生じる波面を示す。
【図７】 図７Ａから図７Ｃは、非点収差により生じる波面を示す。
【図８】 図８は、本発明に係る他の形態の、光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図９】 図９は、本発明に係る、光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１０】 図１０は、３つの異なる格子を有する格子プレートを示す。
【図１１】 図１１は、本発明に係る別の光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１２】 図１２は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１３】 図１３は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１４】 図１４は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１５】 図１５は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する装置を示す。
【図１６】 図１６は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１７】 図１７は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１８】 図１８は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１９】 図１９は、光学要素の収差を評価する従来の装置である。
【図２０】 図２０は、光学要素の収差を評価する別の従来の装置である。
【符号の説明】
１…光学システム、１０…光学装置、１２…レンズ、１４…光源、１８…変長器、２４…ビームスプリッタ、２６…光、２８…受像部、３０…信号プロセッサ、３２…表示ユニット、３４…表示部、４０…回折格子、４８…駆動機構。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置用の光学ヘッド等の光学要素の収差を評価する方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
一般に、光学要素の収差を評価する従来の方法は、２つの工程（段階）を必要とする。第１の工程は、２つの分割されたイメージのシェアリングパターンからオリジナル波面を再生する工程である。次に、第２の工程は、再生された波面から複数の収差を求める工程である。
【０００３】
具体的に、図１９は、光学要素３０２の収差を求める装置３００を示す。光学要素の収差を求める場合、光学要素３０２からの光は第１のビームスプリッタ３０４に送られ、そこで、第１の光３０６と第２の光３０８に分割される。第１のビームスプリッタ３０４を透過した第１の光３０６は第１のミラー３１０で反射れた後、第２のビームスプリッタ３１２を介して受像部３１４に送られる。第１のビームスプリッタ３０４で反射した第２の光３０８は第２のミラー３１６と第２のビームスプリッタ３１２で反射して受像部３１４に送られる。第２のミラー３１６は、第１の光３０６と第２の光３０８が互いに受像部３１４上でずれてシェアリング干渉像又はシェアリングパターンをその上に形成するように、配置されている。次に、シェアリング干渉像又はシェアリングパターンがイメージプロセッサ３１６で解析されて光学要素の収差が求められる。
【０００４】
上記構成によれば、オリジナル波面がシェアリング干渉像又はシェアリングパターンから求められ、そこでは収差を評価するために多くの工程を必要とし、そのために多くの時間がかかる。また、二次のオーダの行列を解析する必要があり、それは非常に多くの計算過程を要する。同様に、シェアリング干渉像からオリジナル波面を求める計算は、多数の工数を要し、そのために時間がかかるものである。また、光は２つに分割され、分割された２つのの光は受像部３１４上で正確に重ね合わさなければならない。しかし、そのためにはそれぞれの光の経路を安定して保持しなければならず、それは装置を大型化することになる。
【０００５】
図２０は、調整すべき光学要素の収差を求めるための、別の従来の装置３１８を示す。この装置によれば、光３２２は、光学要素３２０の対物レンズ３２４を介して透明板３２６に送られる。次に、光３２２は、収束レンズ３２８によって光スポットとして受像部３３０上に結像され、受像部３３０は受像したイメージに対応した一連の信号を形成する。この信号は信号プロセッサ３３２に送られ、そこで受像したイメージの光強度の分布が求められる。光強度の分布は、光学要素３２０の収差を求めるために利用され、求められた収差は光学要素３２０の調整に利用される。
【０００６】
しかし、本形態では、結像された光のスポットは、大きく拡大しなければならない。そのため、受像部３２８の視野は非常に狭い。これは、イメージスポットが僅かでもずれると、光スポットが受像部の視野からはずれ、収差の検出ができないことを意味する。また、スポット光は位相情報を含まず、そのために収差を正確に求めることが困難であった。
【０００７】
【発明の概要】
そこで、本発明の目的は、光学要素の収差を容易に求めることができる優れた方法と装置を提供することである。
【０００８】
その目的の沿って、光学要素の収差を評価する方法では、光は光学要素に透過され、次に、例えば０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。とりわけ、第１と第２の光（例えば、０次と＋１次、０次と−１次、−１次と＋１次のオーダの回折光）が重ね合わされて、これら第１と第２の光のシェアリング干渉像が形成される。次に、シェアリング干渉像中の第１と第２の点で光強度が検出される。ここで、第１の点と第２の点の光強度は変化する。次に、第１と第２の点の間の光強度の位相差が求められる。これらの位相差を利用し、光学要素の収差が求められる。
【０００９】
本発明の他の形態では、シェアリング領域に複数の点を決定する。具体的に、決定されるのは第１から第７の点である。第１の点は、第１の回折光と第２の回折光の軸を連結する第１の線の中央である。第２の点は、第１の点で第１の線を通る第２の線上に位置している。第３の点は第２の線上に位置し、第２の点と第３の点が第１の線に対して対称に位置する。第４の点と第５の点は第２の線上に第１の線の両側に対称に位置しており、第４の転と第５の点はそれぞれ第１の線から所定距離だけ離れている。第６の点と第７の点は第１の線の両側に位置し、これら第６と第７の点は第１の線から上記所定距離だけ離れている。
【００１０】
本発明の他の形態において、その方法は光学要素のコマ収差を求める複数の工程を有する。ここでは、第１の点と第２の点の間の光強度の第１の位相差Ｐｈ（１）を求める。同様に、第２の点と第３の点の間の光強度の第２の位相差Ｐｈ（２）と、第４の点と第５の点の間の光強度の第３の位相差Ｐｈ（３）と、第６の点と第７の点の光強度の第４の位相差Ｐｈ（４）を求める。これらの位相差を用い、コマ収差の大きさが、次式から求めた位相差により求められる。
位相差＝|Ｐｈ（１）−Ｐｈ（２）|/２
また、コマ収差の方向は、次式から求めた位相差により求められる。
位相差＝|Ｐｈ（４）−Ｐｈ（３）|/２
本発明の他の形態では、光学要素の非点収差を求める。非点収差を求めるには、回折格子を３つの方向に方向付ける。それぞれの方向に関し、光は光学要素を介して送られ、そして回折格子を案内され、第１と第２の回折光が得られる。第２と第３の回折光が互いに重ね合わされてシェアリング干渉像が形成される。次に、光の強度が、シェアリング干渉像中の第１と第２の点で求められる。第１の点と第２の点は、第１の回折光と第２の回折光の中心を結ぶ別の線の中点を通る線上に且つ上記別の線に対称に位置する。この状態で、光の強度を変化する。また、第１の点と第２の点の間の光強度の差が求められ、これは光学要素の非点収差を評価するために利用される。
【００１１】
光学要素の収差を評価する装置は、反射型又は透過型の回折格子を有する。回折格子には複数の溝が形成されており、光学要素からの光が回折されて回折光が得られる。回折光は第１の光と第２の光を含み、それらの光は部分的に重なり合ってシェアリング干渉像が形成される。光の軸にほぼ垂直な方向に回折格子を移動する機構が設けてある。次に、シェアリング干渉像が受像部により受像される。シェアリング干渉像中の複数の点のそれぞれで光強度の位相が求められ、収差の評価に利用される。
【００１２】
光学要素の収差を評価する別の装置は、一対の第１と第２の透過型回折格子を有する。第１の回折格子と第２の回折格子にはそれぞれ、光を０次回折光以外の回折光に回折するために複数の平行なスリットが形成されている。第１と第２の回折格子は互いに平行に配置されている。スリットは、２つの回折像を部分的に重ね合わせたシェアリング干渉像を形成するために所定の方向に向けられている。上記所定の方向と所定の角度をなす別の方向に第１の回折格子を移動するための機構が設けてある。また、シェアリング干渉像を受像するための受像部と、上記シェアリング干渉像の複数の点で光強度の位相を求めるために処理装置が設けてある。
また、光学要素の収差を補正する装置は、光学要素の収差を補正する機構を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
（１）第１実施形態
図１は、光学要素における種々の収差を評価するための、本発明に係る光学システム１の第１実施形態を示す。この目的に対応して、光学システム１は、符号１０で示す光学装置を有する。光学装置１０は、デジタルビデオディスクの再生装置等の光学式記録再生装置に搭載される光学アセンブリ又は光学ヘッドであって、図示しない適当な支持部に支持された光学要素又は光学レンズ１２を備えている。光学装置１０はまた、光１６を放出する光源１４を有する。光源１４としては、レーザを生成して放出するレーザ源１４を含むのが好ましい。例えば複数の光学要素からなる変調器１８が、光をコリメート光２０に変調するために設けてあり、この変調された光はレンズ１２の光軸２２に沿って送られる。光軸２２上であって、変調器１８とレンズ１２との間には、ビームスプリッタ２４が設けてある。
【００１５】
コリメートされた光はビームスプリッタ２４を通りレンズ１２に送られる。一方、レンズ１２から反対方向に向けてビームスプリッタ２４に入射する別の光２６は、このビームスプリッタ２４によって、コリメートされた光２０に垂直な別の方向に向けて送られる。
【００１６】
ビームスプリッタで反射された光２６を受像するために、光学システム１は受像部２８を有する。受像部２８は、撮像素子（ＣＣＤ）を構成する多数の受光要素からなり、それぞれの受光要素は受像したイメージを連続したイメージ信号に変換する。受像部２８は信号プロセッサ（信号処理部）３０に電気的に接続されている。信号プロセッサ３０はまた、ＣＲＴ又はＬＣＤのようなイメージ表示部３４を有するイメージ表示ユニット３２に接続されており、受像部２８で受像されたイメージが表示部３４で再生されるようにしてある。イメージ表示ユニット３２は、表示されたイメージ上に線を引いたり、表示されたイメージ中の点を特定するために、キーボード、マウス等の入力装置に接続されている。
【００１７】
また、光学システム１は、反射型の回折格子４０を有する。この回折格子４０は平坦な面４２を有し、この面には多数の小さな溝４４が平行に形成されている。回折格子４０は、装置１０によって再生される光学ディスクの一部であってもよい。表面４２が光を反射できるように、その表面には適当な金属からなる反射性の薄い膜がコーティングされている。
【００１８】
回折格子４０は、適当な支持部４６に支持されており、表面４２が所定の小さな隙間を介してレンズ１２に対向している。この隙間は、コリメートされた光２０をレンズ１２が回折格子４０の表面４２上に正確に焦点合わせできるように、決定される。
【００１９】
回折格子支持部４６は、回折格子４０と共に、適当な駆動機構４０に駆動連結されており、レンズの光軸２２に垂直な矢印５０で示す基準方向に往復移動できると共に、レンズ１２に対して矢印５２で示す方向にレンズ光軸２２を中心として回転できるようにしてある。
【００２０】
光学システム１がレンズ１２の収差を評価するだけのものである場合、このシステム１はレンズ１２が着脱できるように設計するのが好ましい。他方、装置１０をＤＶＤ等の光学装置に内蔵する場合、この装置１０が該装置の収差を評価する光学システム１に着脱自在に設けてもよい。
【００２１】
以上のように構成された光学システム１の動作において、回折格子４０は格子支持部４０上に配置されて固定される。次に、駆動機構４８が起動し、回折格子４０は方向５０に搬送される。その間、光源１４は光１６を放出する。放出された光は変調器１８でコリメート光２０に変調される。次に、コリメート光２０はビームスプリッタ２４を透過し、そしてレンズ１２に到達し、レンズ１２の焦点位置を通過する溝３８に結像される。結像された光は溝３８で回折され、反射してレンズ１２に戻される。
【００２２】
反射した光は、０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光を含む。本実施形態では、回折格子４０の回折角は、とりわけ０次と±１次のオーダの回折光がレンズ１２に入射されて該レンズ１２の開口部又は瞳の一部を共有するように設計されている。当業者に明らかなように、回折角は入射光の波長と溝４４の間隔により決めることができる。
【００２３】
０次と±１次の回折光は互いに干渉し、干渉縞（シェアリング干渉像又はシェアリングパターン）を形成する。このシェアリング干渉像は、レンズ１２に含まれる種々の収差（以下に詳細に説明する。）を反映している。次に、０次と１次のオーダの回折光はレンズ１２でコリメートされ、ビームスプリッタ２４で反射されて光受像部２８に送られる。光受像部２８は受像した像に対応した信号を作成する。その信号は信号プロセッサ３０に送られ、表示部３４に表示される像の信号に処理される。
【００２４】
図２は、表示部３４に表示される典型的な像を示す。表示された像は、シェアリングパターン６０を有する。このシェアリング干渉像６０は、０次と＋１次のオーダの円形回折光の像６２、６４からなり、これらの像を部分的に重ねてシェアリング領域６６を形成している。シェアリングパターン６０において、アルファベット（Ｏ）と（Ｏ’）は円形像６２と６４のそれぞれの中心を表している。符号６８で示す線はシェアリング軸又はシェリング方向を示し、符号７０で示す別の線はシェアリング軸に垂直で且つ円形像６２、６４の中心（Ｏ）と（Ｏ’）の中点を横切る線又は方向を示す。なお、基準方向５０に対する回折格子４０の回転により、シェアリングパターン６０はシェアリング軸６６と共に、図３Ｂと図３Ｃに示すように、表示部３４上で回転する。これらの図において、θ２とθ３は、基準方向５０に対するシェアリング軸６８の回転角を示す。
【００２５】
シェアリング領域６６における任意の点の光強度は、回折格子４０の移動と共に変化する。また、シェアリング領域６６におけるある点の光強度の変化は特定に位相を有し、それは別の点の位相と異なる。したがって、レンズ１２の収差を評価するために、選択された２点間の光強度の位相差が用いられる。これについては、後に詳細に説明する。
【００２６】
次に、装置１０の収差評価について説明する。上述のように、収差は、シェアリング領域６６における複数の選択された点で光強度の位相差を検出することで評価される。光強度の位相差を求めるために、位相シフト法が採用されており、この位相シフト法では予め決められた複数の点で光強度が検出され、その間回折格子が基準方向に移動する。この位相シフト法については（Optical Shop Testing, ed. D. Malacara (John Wiley and Sons, New York, 1978)，p.414に詳細に説明されている。
【００２７】
本発明にかかる収差評価を理解するために本発明で取り扱われる収差のそれぞれについて簡単に説明する。具体的に、図４Ａから７Ｃには、２つの回折された像のシェアリング干渉により生ずるデフォーカス、球面収差、コマ収差及び非点収差を含む波面が示されている。それらの図面においてλは受像部２８で受像された光の位相を示す。また、θはシェアリング軸と基準方向とのなす角度を示す。
【００２８】
まず、図４Ａから４Ｃにおいて、実線によって示されるとともにデフォーカスによって生ずる干渉縞を含むデフォーカスの波面はシェアリング軸に対して対称に表れる。デフォーカスによる波面は以下の式（１）によってξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фdefocus=Ｋ（ξ2＋η2） （１）
Фdefocus:デフォーカスによる波面の関数
K ：定数
【００２９】
この式は回折された像のシェアリングにより生じる干渉縞がシェアリング軸に対して垂直に伸びることを示す。すなわち、シェアリング軸の片側における一点の光強度変化はシェアリング軸の反対側に対称に設けた別の点の位相と同一の位相を有する。
【００３０】
次に、図５Ａから５Ｃに示すように、実線によって表され、球面収差によって生じる干渉縞を含む波面はシェアリング軸に対して対称に表れる。球面収差による波面は以下の式（２）によって、ξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фspherical aberration=Ｑ（ξ2＋η2）2 （２）
Фspherical aberration：球面収差による波面の関数
Ｑ：定数
【００３１】
この式は、球面収差により生ずる干渉縞が、基準方向とは無関係に、シェアリング軸６８と垂直ライン７０に対して対称に存在することを示す。また、球面収差は、垂直ライン７０上の２つの点の間の光強度に位相差を生じない。同様に、球面収差による位相差は、シェアリング軸６８に対称に位置する２つの点の光強度変化の間には存在しない。
【００３２】
図６Ａから図６Ｃに示すように、コマ収差による波面は、以下の式（３）によって、ξ軸とη軸の座標で表すことができる。
Фcomma=Ｒ（ξ2＋η2）η （３）
Фcomma：コマ収差による波面の関数
Ｒ：定数
【００３３】
この式（３）は、コマ収差がη方向（必要に応じてコマ方向という。）に依存することを意味する。一般的に、コマ方向はシェアリング方向６８と異なる。コマ方向を求めるためには、コマを２つの成分（シェアリング方向の第１コマ成分と、垂直方向７０の第２コマ成分）に分解する必要がある。次に、第１コマ成分と第２コマ成分の大きさを求め、それを用いたベクトル解析によりコマ方向を求める。
【００３４】
コマ方向がシェアリング軸６８に一致する場合、図６Ａに示すように、コマ収差による干渉縞はシェアリング軸６８に対して対称に表れる。これは、シェアリング軸６８上に位置すると共に、対称な干渉縞の中央に対称に位置する２つの点の間の光強度の位相差が、第２コマ収差にのみ依存することを意味する。他方、コマ方向がシェアリング方向６８に垂直な場合、図６Ｃに示すように、コマ収差による干渉縞は、シェアリング方向６８と垂直方向７０に対して対称に表れる。これは、垂直ライン７０上に位置する２点の間の光強度の位相差が、第１コマ成分にのみ依存することを意味する。参考のために、図６Ｂは、シェアリング軸６８を基準方向７０に対して４５°回転したときのコマ収差による干渉縞を示す。
【００３５】
図７Ａから図７Ｃは、非点収差による干渉縞を示す。非点収差は、次式（４）によりη軸の座標で表される。
Фastigmatism=Ｓη2 （４）
Фastigmatism：非点収差による波面の関数
Ｓ：定数
【００３６】
この式（４）は、非点収差は方向ηにのみ依存することを意味する。したがって、２つの回折像がξ方向にシェアリングされた場合、図７Ｃに示すように、いかなる干渉縞も現れることはない。これに対し、回折像がξ方向以外の方向にシェアリングされた場合、図７Ｂに示すように、干渉縞は方向ξに平行に伸びるように表れる。また、η方向にシェアリングした場合、隣接する干渉縞の距離が、図７Ａに示すように、最小となる。
【００３７】
次に、再び図２を参照すると、コマ収差と非点収差の求め方について以下に詳細に説明する。この目的に対応して、シェアリングパターン６０のシェアリング領域６６には複数の点が設定される。点の設定は、キーボードやマウス等の適当な入力装置３６を用いて表示部上で行なうことができる。具体的に、点（Ｂ１）と（Ｂ２）が、中点（Ａ）の両側で且つシェアリング軸６８の両側で、中点（Ａ）から所定距離（Ｌ１）をあけて、垂直ライン７０上に選択される。同様に、点（Ｃ１）と（Ｃ２）が、中点（Ａ）の両側に、この中点（Ａ）から所定距離（Ｌ２）をあけて、垂直ライン７０上に設定される。本実施形態では、（Ｌ１）は（Ｌ２）と異なるが、（Ｌ１）は（Ｌ２）と同一であってもよい。また、別の点（Ｄ１）と（Ｄ２）が、シェアリング軸６８の両側に対称に、シェアリング軸６８から距離（Ｌ２）をあけ、垂直ライン７０の片側に、垂直ライン７０から距離（Ｌ３）をあけて設定される。
【００３８】
次に、設定された点（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｄ１）及び（Ｄ２）のそれぞれで、光強度の変化が検出される。これは、受像部２８の対応するＣＣＤ要素から送られる信号の強度を検出することで行なわれる。続いて、検出された強度変化を用い、信号又は強度の位相が各点について求められる。
【００３９】
点（Ｂ１）と（Ｂ２）の間の光強度の位相差は、シェアリング軸６８に対称な垂直ライン７０上の２点の間の位相差に対応し、その位相差は非点収差（デフォーカス、球面収差、コマ収差以外）にのみ依存する。
【００４０】
点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差は、デフォーカスの影響を与えるものでない。これは、点（Ａ）と（Ｂ１）はシェアリング方向に垂直な線上に位置しているので、それらの間の光強度の位相差はコマ収差の第２成分に無関係である。このことは、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差が、コマ方向の第１コマ成分と非点収差の合計に対応したものであることを意味する。なお、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の距離は、点（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の距離の半分である。これは、非点収差により生じる、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差は、点（Ｂ１）と（Ｂ２）の間の位相差の半分であることを意味する。したがって、点（Ａ）と（Ｂ１）との間の光強度の位相差と、点（Ｂ１）と（Ｂ２）との間の光強度の位相差との差が、コマ方向の第１コマ成分の大きさを表す。
点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差は、非点収差からも生じる。点（Ｄ１）と（Ｄ２）はシェアリング軸６８に対称に位置しているので、それらの間の光強度の位相差は、デフォーカス、球面収差、コマ方向の第１コマ成分に無関係であるが、コマ方向に垂直な方向の第２コマ成分と非点収差に関係する。なお、点（Ｄ１）と（Ｄ２）の間の距離は、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の距離に等しく、そのために非点収差による点（Ｄ１）と（Ｄ２）の間の光強度の位相差は、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差に等しい。したがって、点（Ｄ１）と（Ｄ２）との間の光強度の位相差と、点（Ｃ１）と（Ｃ２）との間の光強度の位相差との差が、コマ方向に垂直な方向の第２コマ成分を表す。
【００４１】
そのため、第１コマ成分と第２コマ成分の大きさは、以下の式（５）と（６）で示される。
ＰＤ１＝|ph(A)-ph(B1)|−|ph(B1)-ph(B２)|/2 （５）
ＰＤ２＝|ph(D1)-ph(D2)|−|ph(C1)-ph(C２)| （６）
ＰＤ１：第１コマ成分
ＰＤ２：第２コマ成分
ph(A)：点Ａの光強度の位相
ph(B1)：点Ｂ１の光強度の位相
ph(C1)：点Ｃ１の光強度の位相
ph(C2)：点Ｃ２の光強度の位相
ph(D1)：点Ｄ１の光強度の位相
ph(D2)：点Ｄ２の光強度の位相
また、コマ方向は、ＰＤ１とＰＤ２の位相差を用いたベクトル解析により求めることができる。
【００４２】
以上のように、コマ収差は、２つの回折像のシェアリング領域における選択された複数の点の位相差から、シェアリング干渉像のオリジナル波面を再現することなく、評価できる。
【００４３】
なお、点（Ｃ１）と（Ｃ２）はそれぞれ点（Ｂ１）と（Ｂ２）からシフトしているが、これらの点（Ｃ１）と（Ｃ２）はそれぞれ点（Ｂ１）と（Ｂ２）上に位置させてもよい。
【００４４】
図３Ａから図３Ｃを参照し、非点収差の求め方について詳細に説明する。図３Ａはシェアリング干渉像を示し、そこではシェアリング軸が回折格子の移動する基準方向に一致している。図３Ｂは、シェアリング軸６８を角度θ２（０＜θ２＜９０°）だけ回転したときのシェアリング干渉像を示す。他方、図３Ｃは、シェアリング軸６８を基準方向に対して直角θ２（９０°）だけ回転したときの別のシェアリング干渉像を示す。これらの図において、（Ｅ１）と（Ｅ２）は、垂直ライン７０上に位置し、シェアリング軸６８に対称に配置され、シェアリング軸６８から所定距離（Ｌ７）だけ離れた点を示す。
【００４５】
本実施形態の場合、点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差は以下の式（７）で示される。
ＰＤR1-R2＝|ph(E1)-ph(E2)| （７）
ＰＤR1-R2：点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差
ph(E1)：点（Ｅ１）での光強度の位相
ph(E2)：点（Ｅ２）での光強度の位相
【００４６】
この式を用い、非点収差の大きさは、以下の式（８）、（９）及び（１０）に示すように、基準方向と９０°、１８０°、又は２７０°以外の角度を形成する２つのシェアリング方向Ｘ１、Ｘ２に関する２つのシェアリング干渉像から求めることができる。
ＰＤX1(R1-R2)＝|phX1(E1)-phX1(E2)| （８）
ＰＤX2(R1-R2)＝|phX2(E1)-phX2(E2)| （９）
ここで、
ＰＤX1(R1-R2)：方向Ｘ１に関するＥ１とＥ２の間の位相差
ＰＤX2(R1-R2)：方向Ｘ２に関するＥ１とＥ２の間の位相差
Ｍastigmatism=ＰＤX1(R1-R2)−ＰＤX2(R1-R2) （１０）
ここで、Ｍastigmatism：非点収差の大きさ
他方、非点収差の方法は、上述の式と以下の式、すなわち式（８）、（９）及び（１１）から位相差を用いたベクトル解析により求められる。
ＰＤX3(R1-R2)＝|phX3(E1)-phX3(E2)| （１１）
ここで、ＰＤX3(R1-R2)：方向Ｘ３に関するＥ１とＥ２の間の位相差
【００４７】
なお、３つの方向Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、方向Ｘ１とＸ２、Ｘ２とＸ３及びＸ３とＸ１の間の角度の少なくとも一つが９０°、１８０°、２７０°でないように決定すべきである。
その理由について説明する。具体的に、位相差ＰＤX1(R1-R2)とＰＤX2(R1-R2)との位相差は、デフォーカス、球面収差、コマ収差以外の、非点収差のみを含む。また、非点収差はシェアリング方向によって変化する。その結果、例えばある方向にシェアリングした場合には非点収差を生じないが、上記ある方向に垂直な別の方向にした別のシェアリングはシェアリング方向に垂直に伸びる最も近接した干渉縞を生じる。そのため、点（Ｅ１）と（Ｅ２）の間の光強度には位相差を生じない。
【００４８】
そのため、非点収差により生じる、点（Ｅ１）と（Ｅ２）との間の光強度の位相差は、基準方向と９０°、１８０°又は２７０°以外の角度を形成する２つの方向を選択し、それらの２つの方向にそれぞれ回折像をシェアリングすることで、求めることができる。その角度は、検出結果から方向依存性を排除するために、４５°とするのが好ましい。
【００４９】
それら２つの方向について式（８）と式（９）から求められるＰＤX1(R1-R2)とＰＤX2(R1-R2)が同一の場合、２つの方向Ｘ１とＸ２の間の中央を通る第３の方向Ｘ３は、非点収差の存在する方向又は非点収差の存在しない方向として特定される。したがって、非点収差の存在する方向を求めるためには、上記２つの方向と９０°、１８０°又は２７０°の角度形成することがないように、第３のシェアリング方向を求める。
【００５０】
したがって、３つの方向を決める場合、これら３つの方向の少なくとも一つは、残る２つの方向のいずれか一方と９０°、１８０°又は２７０°の角度を形成しないようにすることが必要である。これは、仮に３つの方向のそれぞれが残る方向の一方と９０°、１８０°又は２７０°の角度を形成すると、３つのシェアリング方向の２つの方向が同一のシェアリング方向に一致し、結果的に２つのシェアリング方向だけを与えることになるからである。
【００５１】
以上のようにして３つのシェアリング方向が決まると、３つのシェアリング方向の２つについて上述の式により２つのＭastigmatismの合計からレンズの非点収差の大きさが得られる。また、３つの位相差を用い、ベクトル解析により非点収差の方向が求まる。以上のように、光学装置の非点収差はオリジナル波面を求めることなく評価できる。
【００５２】
上記実施形態では、０次と＋１次のオーダの回折光を用いてレンズの非点収差を求めたが、＋１次と-１次のオーダの回折光又は０次と-１次の回折光を用いて非点収差を求めても良い。（図８参照）また、３つの回折光（例えば、０次、＋１次、−１次のオーダの回折光）をレンズ１２に透過し、０次と＋１次の回折光と、０次と−１次の回折光をレンズ１２の異なる領域で互いに重ねてもよい。（図９参照）これらの場合、球面収差と非点収差は、上述と同様に求めることができる。
【００５３】
また、基準方向に対してシェアリング軸を変化するために、駆動機構４８にはレンズ１２の光軸２２を中心として回折格子を回転する機能を設けてもよいが、基準方向に対するシェアリング方向を変更するために図１０に示す反射型の回折板を用いてもよい。回折板８０は３つの回折格子８２、８４及び８６を有し、これらはいずれも多数の溝が異なる方向に平行に形成されている。例えば、回折格子８４と８６の溝は回折格子８２の溝と＋４５°、−４５°をそれぞれなしている。また、回折板８０は、基準方向に垂直な方向に移動して３つの格子８２から８６の一つを選択的にレンズ１２の焦点に位置させるように支持される。
【００５４】
（２）第２実施形態
図１１は、レンズの非点収差を評価する別のシステム１Ａを示す。反射型の回折格子に代えて、本実施形態のシステム１Ａは、透過型の回折格子９Ｃを備えており、レンズ１２からの光は０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。回折格子９０の近傍であってレンズ１２から離れた場所には、別のレンズ９２が設けてあり、０次と＋１次、０次と−１次、＋１次と−１次、または０次と±１次のオーダの回折光がレンズ９２に送られ、このレンズ９２の開口部又は瞳の一部をそれらの光がシェアリングするようにしてある。これは、入射光の波長と回折格子９０の溝間隔で決まる、回折格子９０の回折角により調整できる。受像部２８は、レンズ９２からの光を受像するように配置されている。透過型の回折格子９０は反射型回折格子の場所で用いられ、光分離装置（ビームスプリッタ）を設ける必要はない。
【００５５】
動作を説明する。回折格子９０が適当な駆動機構により基準方向に移動する。光源１４からの光又はレーザ１６は、変調器１８とレンズを透過し、回折格子９０上に結像される。回折格子９０で、光は０次、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。とりわけ、０次と＋１次、０次と−１次、＋１次と−１次、または０次と±１次のオーダの回折光がレンズを介して受像部２８に送られる。受像部２８は、受像イメージに対応した信号を作成し、該信号を信号プロセッサ３０に送る。信号プロセッサは、上記信号からイメージ信号に変換され、このイメージ信号を用いて受像したイメージが表示ユニット３２の表示部３４に表示される。次に、表示された像を用い、レンズの収差が上述のようにして評価される。この場合、シェアリング方向は駆動機構４８により、又は透過型の回折格子を使用することで、変更される。
【００５６】
図１２に示すように、図１０に示す反射型の回折板と同様の透過型の回折板９３を用いてもよい。透過型の回折板９３は３つの回折格子を有し、それらはいずれも多数のスリットが固有の方向に形成されている。例えば、図１０に示す反射型の回折板と同様に、第２と第３の回折格子の溝は、第１の回折格子の溝と＋４５°、−４５°をなす。
【００５７】
（３）第３実施形態
図１３は回折ユニット９４を有するシステム１Ｂの一部の他の形態を示す。回折ユニット９４は一対の第１と第２の透過型の回折格子９４１と９４２を有する。第１と第２の回折格子９４１と９４２はそれぞれ所定の間隔を空けて溝が形成されており、入力された光を、０次の回折光を除く、±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折することが出来る。第１と第２の回折格子９４と９４は、それらの溝をある方向に向けて、レンズ１２に隣接して平行にかつレンズ１２の光軸２２に垂直に配置されている。また、第２の回折格子９４２は支持部９６により支持され光軸２２に垂直な基準方向５０に移動する。第１と第２の回折格子９４１と９４２は駆動機構９８に支持され光軸２２を中心として共に回転できるようにしてある。
【００５８】
以上のように構成されたシステム１Ｂの動作において第２の回折格子９４２は光軸２２に垂直に基準方向５０に移動し、その間光がレンズに透過されてコリメートされる。このコリメートされた光は第１の回折格子９４１に透過されそこでその光は±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００５９】
次に、第２の回折格子９４２で＋１次と−１次のオーダの回折光はそれぞれ±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００６０】
第２の回折格子からの−１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの＋１次のオーダの回折光から得られた光は光軸２２に平行に伸びる。同様に第２の回折格子９４２からの＋１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの−１次のオーダの回折光より得られた光もまた、光軸２２に平行に伸びる。しかしながら、第２の回折格子９４２からの＋１次と−１次のオーダの回折光であって第１の回折格子９４１からの−１次と＋１次のオーダの回折光から得られた光は光軸２２に垂直な方向にわずかにシフトされており、シェアリング干渉像を形成する。このシェアリング干渉像は受像部２８により受像され、上述のようにレンズ１２の収差を評価するために利用される。また、回折格子９４１と９４２は非点収差を評価するために光軸２２を中心として同時に回転される。
この構成はそのシステムの光学的構造を相当簡略化できるので、このようなシステムにとって非常に有効である。
【００６１】
回折格子９４１と９４２は光軸２２を中心として回転し、シェアリング軸の方向を変更するが、図１４に示すように、３つの回折格子を備えた回折格子９４１と９４２は透過型回折板９４１’と９４２’に置きかえても良い。この場合、回折格子を交換するために回折ユニットを移動する機構が必要である。
【００６２】
（４）第４実施形態
図１５は、ＤＶＤ等の光学装置とともに使用される光学ヘッド１０１のコマ収差と非点収差を評価し補正できるシステム１００を示す。この光学ヘッド１０１０はレーザビームのような光１０４を放出するためにレーザ発生装置のようなレーザ源１０２を有する。放出された光１０４はコリメータレンズ１０６でコリメートされる。次に、コリメートされた光１０４はビームスプリッタ１０８とミラー１１０に反射されて対物レンズ１１２に送られ、そこで透明なカバープレート１１４を介して、反射型の回折格子１１４に結像される。回折格子１１６は駆動機構１２０によって符号１１８で示す方向に移動される。また、非点収差を評価するために回折格子１１６は機構１２０によって対物レンズ１１２の光軸を中心として符号１１２で示す方向に回転される。回折されそして反射された光（特に０次と＋１次のオーダ、０次と−１次のオーダ、または＋１次と−１次のオーダの回折光）は対物レンズ１１２、ミラー１１０及びビームスプリッタ１０８を介して受像部１２４に送られる。受像部１２４は光電変換素子（ＣＣＤ）の小さな光受像要素を有し、これらの要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。次にイメージ信号は信号プロセッサ１２６に送られ、そこで表示部１２８に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。表示されたシェアリング干渉像を用いてシステムのコマ収差と非点収差が上述したプロセスにより評価される。
【００６３】
コマ収差は対物レンズ１１２の軸と光源からの光の光軸との間の角と、及び／または、光軸に垂直に伸びるＸ−Ｙ平面上での光源１０２の位置を調整することにより補正される。そのために、対物レンズ１１２はこの対物レンズ１１２の角度または傾斜を調整できる機構１３０によって支持されている。また、光源１０２はＸ−Ｙ平面における位置を移動するために機構１３２によって支持されている。
【００６４】
他方、非点収差はコリメータレンズ１０６をその軸方向（すなわち、Ｚ方向）に移動してコリメートされた光の平行度を調整することで補正される。そのために、コリメータレンズ１０６はこのコリメータレンズ１０６をＺ方向に移動できる機構１３４によって支持されている。
【００６５】
これに代えて、コマ収差はＸ−Ｙ平面におけるコリメータレンズ１０６を移動することにより及び／またはビームスプリッタ１０８とミラー１１０のようなｌ光学要素の反射角を変更することにより調整できる。また非点収差は光源１０２及び／または対物レンズ１１２を軸方向（すなわちＺ方向）に移動することで、またはビームスプリッタ１０８の位置を移動することで調整できる。
また、回折格子１１６は図１０に示す反射型の回折板に置き換えてもよい。この場合、回折板はシェアリング方向を変更するために方向１１６に垂直に移動する。
さらに回折格子とカバーガラスは光学ディスクの一部に置き換えてもよい。
さらにまた、カバーガラス１１４は回折格子１１６の上に設けてあるが、それは削除してもよい。この場合、システムは対物レンズが光を回折格子１１６に適当に結像するように設計する。
そして、上記システムは、光が物体上で光スポットとして形成されるレーザビーム式記録装置（ＬＢＲ）、レーザ加工装置、レーザ顕微鏡のようないかなる光学装置の調整に適用できる。
【００６６】
（５）第５実施形態
図１６は、ＤＶＤ等の光学装置と共に使用される光学ヘッド１５２のコマ収差と非点収差を評価し補正する別のシステム１５０を示す。光学ヘッド１５２は、支持機構１５３に固定的に支持されており、レーザビーム等の光１５６を放出するレーザ発生装置等のレーザ源１５４を有する。また、放出された光１５６をコリメートするためのコリメートレンズ１５８と多数の平行なスリットが形成された透過型の回折格子１６２にコリメートされた光１５６を結像するための対物レンズ１６０が設けてある。この回折格子１６２は透過型の回折板に置き換えてもよい。また、透明なカバーガラス１６４が回折格子１６２の片面に設けてあるがそれは削除することができる。
【００６７】
ヘッド１５２に対する回折格子１６２の位置は光学ヘッド及び製品中の光学ディスクに必要とされる位置的な条件を満足するように調整される。
【００６８】
回折格子１６２は駆動機構１６８によって符号１６６によって示される方向に移動する。また、非点収差を評価するために回折格子１６２は機構１６８によって対物レンズ１６０の光軸を中心として符号１７０で示す方向に回転される。
回折格子１６２に結像された光１５６は±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。次に回折光は別のレンズ１７２に送られる。本実施形態では、０次と＋１次のオーダの回折光または０次と−１次のオーダの回折光がレンズ１７２に透過され、そのレンズ１７０で部分的に重ね合わさってシェアリングパターンを形成する。このシェアリングパターンは光電変換素子（ＣＣＤ）の小さな光受像要素を有する受像部１７４で受像され、その受像要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。次にイメージ信号は信号プロセッサ１７６に送られ、そこで表示部１７８に表示するシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。続いて表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド１５２のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００６９】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ１６０の角度を調整することにより、及び／または光軸に垂直な面（すなわちＸ−Ｙ平面）で光源１５４を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド１５２を支持する支持機構１５３は対物レンズ１６０の角度を変更するように移動すべく設計されている。また、光源１５４はこの光源１５４をＸ方向とＹ方向に移動できる別の機構１８２によって支持されている。
他方、非点収差はコリメータレンズ１５８を光軸に沿って移動し、それにより対物レンズ１６０に送られる光の平行度を調整することにより補正できる。
【００７０】
（６）第６実施形態
図１７はＤＶＤ等の光学装置とともに使用される光学ヘッド２０１のコマ収差と非点収差を評価し補正する別のシステム２００を示す。この光学ヘッド２０１は支持機構２０２によって固定的に支持されており、レーザビームのような光２０４を放出するためのレーザ発生装置のような光源２０３を有する。ヘッド２０１にはコリメータレンズ２０５、ビームスプリッタ２０６、及び対物レンズ２０８が設けられ、光源２０３から放出された光２０４はコリメータレンズ２０５及び対物レンズ２０８を介して送られミラー２１０上に結像される。ヘッド２０１に対するミラーの位置は実際の製品において光学ディクスと光学ヘッド２０１に必要な位置的条件を満足するように調整される。そのミラー２１０は光学ディスクの一部に置き換えてもよいし、対物レンズ２０８に対向する表面にカバーガラスを設けてもよい。
【００７１】
ミラー２１０によって反射された光２０４は対物レンズ２０８とビームスプリッタ２０６を介して符号２１２で示す回折格子ユニットに送られる。回折格子ユニット２１２に送られる光２０４はコリメートされている。
【００７２】
回折格子ユニット２１２は図１３に示すように平行に配置された２つの対向する透過型の回折格子２１４と２１６を有する。したがって、コリメートされた光２０４は第１の回折格子によって±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。回折された光はそれぞれ第２の回折格子によって同様に±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００７３】
また、第１の回折格子２１４はその回折格子に入ってくる光に垂直に符号２１８で示す方向に移動するように機構２２０によって支持されている。また、第１と第２の回折格子２１４と２１６は光軸を中心として回転できるように機構２２０によって支持されている。
【００７４】
回折格子２１４と２１６はそれぞれ上述した３つの回折格子を備えた透過型の回折板に置き換えてもよい。その場合に、回折板は回折格子を変更するために光軸に垂直に移動する。
【００７５】
回折格子２１４と２１６により第１の回折格子２１４からの−１次のオーダの回折光より得られた第２の回折格子２１６からの＋１次のオーダの回折光と、第１の回折格子からの＋１次のオーダの回折光から得られた第２の回折格子２１６の−１次のオーダの回折光が部分的に重なり合いシェアリングパターンを形成する。それら回折格子及びそれらの位置は第２の回折格子２１２からの重ね合わされる＋１次と−１次のオーダの回折光が互いに平行に移動するように決定される。
【００７６】
次に、光電変換素子（ＣＣＤ）における小さな受像要素を有する受像部２２２に受像される。そして、上記受像要素は受像したイメージを一連のイメージ信号に変換する。イメージ信号は信号プロセッサ２２４に送られそこで表示部２２６に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。そして、表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド２０１のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００７７】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ２０８の角度を調整することにより及び／または、光軸に垂直な平面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）で光源を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド２０１を支持する支持機構２０２は対物レンズ２０８の角度を変更すべく移動するように設計されており、また、光源２０３はこの光源２０３をＸ方向とＹ方向に移動できる別の機構２２８によって支持されている。
【００７８】
他方、非点収差はコリメータレンズ２０５を光軸に沿って移動し、これにより対物レンズ２０８に送られる光の平行度を調整することにより補正できる。そのために、コリメータレンズ２０５はこのコリメータレンズ２０５を光軸に沿って移動することができる機構２３０によって支持されている。
【００７９】
（７）第７実施形態
図１８はＤＶＤ等の光学装置とともに利用される光学ヘッド２５２のコマ収差と非点収差を評価し補正するための別のシステム２５０を示す。光学ヘッド２５２は支持機構２５４によって固定的に支持されており、レーザビーム等の光２５８を放出するレーザ発生装置等の光源２５６を有する。また、ヘッド２５２にはコリメータレンズ２６０と対物レンズ２６２が設けてあり、光源２５６から放出された光２５８がコリメータレンズ２６０と対物レンズ２６２を介して送られるようにしてある。
【００８０】
このシステムは対物レンズ２６２から送られた光をコリメートされた光に変調する別のレンズ２６４を有する。次に、コリメートされた光は格子ユニット２６６に送られる。
【００８１】
格子ユニット２６６は図１３に示すように平行に配置された２つの対向する透過型の回折格子２６８と２７０を有する。そして、コリメートされた光２５８は第１の回折格子によって±１次、±２次のオーダの回折光に回折される。次に、回折された光はそれぞれ第２の回折格子によって±１次、±２次・・・のオーダの回折光に回折される。
【００８２】
また、第１の回折格子２６８はこの回折格子に入射される光に垂直に符号２７４に示す方向に移動するように機構２７２によって支持されている。また、第１と第２の回折格子２６８と２７０は符号２７６で示す光軸を中心として回転できるように機構を２７２によって支持されている。
【００８３】
回折格子２６８と２７０はそれぞれ上述した３つの回折格子を備えた透過型の回折板に置き換えてもよい。この場合、回折板は回折格子を交換するために光軸に垂直に移動する。
【００８４】
これら２つの回折格子２６８と２７０によれば、第２の回折格子２７０から得られた＋１次のオーダの回折光であってそれ以前に第１の回折格子２６８の−１次のオーダの回折光から得られた光と第２の回折格子２７０から得られた−１次の回折光であって、それ以前に第１の回折格子２６８の＋１次のオーダの回折光から得られた光とが部分的に重ね合わされてシェアリングパターンを形成する。回折格子及びそれらの位置は第２の回折格子２７０から得られた＋１次と−１次のオーダの回折光が互いに平行に移動するように決定される。
【００８５】
次に、シェアリングパターンは光電変換素子（ＣＣＤ）における小さな受像要素を有する受像部２７８によって受像される。また、受像要素は受像した光を一連のイメージ信号に変換する。次に、イメージ信号は信号処理部２８０に送られ、そこで、表示部２８２に表示されるシェアリング干渉像のイメージ信号に処理される。その後、表示されたシェアリング干渉像を用いてヘッド２５２のコマ収差と非点収差が上述した位相シフト法により評価される。
【００８６】
コマ収差は光軸に対する対物レンズ２６２の角度を調整することにより及び／または、光軸に垂直な面（すなわち、Ｘ−Ｙ平面）で光源２５６を移動することにより補正できる。そのために、ヘッド２５２は対物レンズ２６２の角度を変更することができる機構２８２によって支持されている。また、光源２５６はこの光源２５６をＸ方向とＹ方向に移動することができる。別の機構２８４によって支持されている。
【００８７】
非点収差は光軸に沿ってコリメータレンズ２６２を移動し、これにより対物レンズ２６２に送られる光の平行度を調整することによって補正できる。そのために、コリメータレンズ２６０はこのコリメータレンズ２６０を光軸に沿って移動できる機構２８６に支持されている。
【００８８】
以上のように本発明に係る方法と装置によれば、シェアリングパターンは簡単な構成によって形成できる。また、コマ収差と非点収差はオリジナル波面を求めることなくシェアリング領域における複数の点の間の光強度の位相差を求めることで評価し補正できる。さらに、シェアリングパターンを高倍率に拡大する必要はないし、そのために目的の像、またはシェアリングパターンは受像部の視野内に容易に位置させることができ、それにより、システムは収差を非常に正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る第１の実施形態の、光学要素の収差を評価する装置を示す。
【図２】 図２は、２つの回折光のシェアリング干渉像と、光学要素のコマ収差を求めるシェアリング領域における複数の点を示す。
【図３】 図３Ａから図３Ｃは、２つのシェアリング干渉像と、光学要素の非点収差を求めるシェアリング領域における複数の点を示す。
【図４】 図４Ａから図４Ｃは、デフォーカスにより生じる波面を示す。
【図５】 図５Ａから図５Ｃは、球面収差により生じる波面を示す。
【図６】 図６Ａから図６Ｃは、コマ収差により生じる波面を示す。
【図７】 図７Ａから図７Ｃは、非点収差により生じる波面を示す。
【図８】 図８は、本発明に係る他の形態の、光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図９】 図９は、本発明に係る、光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１０】 図１０は、３つの異なる格子を有する格子プレートを示す。
【図１１】 図１１は、本発明に係る別の光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１２】 図１２は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１３】 図１３は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１４】 図１４は、本発明に係る光学要素の収差を評価する別の装置を示す。
【図１５】 図１５は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する装置を示す。
【図１６】 図１６は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１７】 図１７は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１８】 図１８は、本発明に係る、光学要素の収差を評価し補正する別の装置を示す。
【図１９】 図１９は、光学要素の収差を評価する従来の装置である。
【図２０】 図２０は、光学要素の収差を評価する別の従来の装置である。
【符号の説明】
１…光学システム、１０…光学装置、１２…レンズ、１４…光源、１８…変長器、２４…ビームスプリッタ、２６…光、２８…受像部、３０…信号プロセッサ、３２…表示ユニット、３４…表示部、４０…回折格子、４８…駆動機構。
Claims (4)
- 光学要素のコマ収差を評価する方法であって、
（ａ）上記光学要素に光を透過させる工程と、
（ｂ）上記光を回折格子で回折して回折次数の異なる第１と第２の回折光を得る工程と、（ｃ）上記第１と第２の回折光を重ねてシェアリング干渉像を形成する工程と、
（ｄ）上記シェアリング干渉像に複数の点を求める工程とを有し、
上記複数の点には、
上記第１と第２の回折光の軸を結ぶ第１の線の中点である第１の点と、
上記第１の点で上記第１の線を横切る第２の線上に位置する第２の点と、
上記第２の線上に位置し、上記第２の点から上記第１の線に対して対称に位置する第３の点と、
上記第２の線上に位置すると共に上記第１の線の両側に対称に位置し、上記第１の線から所定の距離をあけて配置されている第４と第５の点と、
上記第１の線の両側に配置され、上記第１の線から上記所定の距離だけあけて配置されている第６と第７の点が含まれており、
上記方法はまた、
（ｅ）上記第１から第５の点の光強度を求める工程と、
（ｆ）上記光学要素の光軸に垂直な方向に上記回折格子を移動させて上記シェアリング干渉像における上記第１から第５の点の光強度を変化させる工程と、
（ｇ）上記第１から第７の点のそれぞれの光強度の位相を求める工程と、
（ｈ）上記第１から第７の点における上記位相から上記光学要素のコマ収差を評価する工程と、を含む光学要素の収差評価方法。 - 上記工程（ｈ）は、
上記第１と第２の点の間の光強度の第１の位相差Ｐｈ（１）と、
上記第２と第３の点の間の光強度の第２の位相差Ｐｈ（２）と、
上記第４と第５の点の間の光強度の第３の位相差Ｐｈ（３）と、
上記第６と第７の点の間の光強度の第４の位相差Ｐｈ（４）とを求める工程を含み、
上記工程（ｈ）は、
次式
位相差＝|Ｐｈ（１）−Ｐｈ（２）|/２
から得られた位相差よりコマ収差の大きさを求める工程と、
次式
位相差＝|Ｐｈ（４）−Ｐｈ（３）|/２
から得られた位相差よりコマ収差の方向を求める工程とを含む請求項１の光学要素の収差評価方法。 - 光学要素の非点収差を評価する方法であって、
（ａ）上記光学要素に光を透過する工程と、
（ｂ）上記光を上記回折格子で回折して回折次数の異なる第１と第２の回折光を得る工程と、
（ｃ）上記第１と第２の光を重ねてシェアリング干渉像を形成する工程と、
（ｄ）上記シェアリング干渉像における第１と第２の点であって、上記第１と第２の点は上記第１と第２の回折光の中心を結ぶ線の中央を横切る線上にあって上記中心を結ぶ線に対して対称に位置する点で光強度を検出する工程と、
（ｅ）上記光学要素の光軸に垂直な方向に上記回折格子を移動させて上記シェアリング干渉像における上記第１と第２の点の光強度を変化させる工程と、
（ｆ）上記第１と第２の点の間の光強度の位相差を求める工程を実行する工程と、を含み、
間の角度の少なくとも一つが９０°、１８０°、２７０°でない３つの方向に関して、それぞれ得られた上記位相差から上記光学要素の非点収差を評価する、光学要素の収差評価方法。 - 上記３つの方向のうちの２つの方向における上記位相差から上記非点収差の大きさを求める請求項３の光学要素の収差評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21217099A JP4167778B2 (ja) | 1998-07-27 | 1999-07-27 | 光学要素の収差評価方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21098598 | 1998-07-27 | ||
| JP10-210985 | 1998-07-27 | ||
| JP21217099A JP4167778B2 (ja) | 1998-07-27 | 1999-07-27 | 光学要素の収差評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000105168A JP2000105168A (ja) | 2000-04-11 |
| JP4167778B2 true JP4167778B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=26518368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21217099A Expired - Lifetime JP4167778B2 (ja) | 1998-07-27 | 1999-07-27 | 光学要素の収差評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4167778B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002090605A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズ調整装置及びレンズ調整方法 |
| FR3057064B1 (fr) * | 2016-09-30 | 2021-04-23 | Phasics | Procede et dispositif d'analyse d'une onde electromagnetique en haute definition |
| FR3071065B1 (fr) * | 2017-09-08 | 2020-10-02 | Dcns | Dispositif de controle d'isolement et/ou de continuite d'au moins un cable electrique et procede de controle associe |
| CN114486194A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 体全息光栅衍射波前测量系统及其测量方法 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP21217099A patent/JP4167778B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000105168A (ja) | 2000-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6809829B1 (en) | Method and apparatus for evaluating aberrations of optical element and method and apparatus for adjusting optical unit and lens | |
| US5625613A (en) | Super-resolution scanning optical system by incoherently superimposing two beams | |
| EP0311340B1 (en) | Optical pickup head | |
| US7680013B2 (en) | Optical information recording and reproducing apparatus | |
| EP1471507A2 (en) | A method for recording and reproducing holographic data and an apparatus therefor | |
| EP1708182A2 (en) | Hologram recorder | |
| KR100704731B1 (ko) | 광학 주사장치 | |
| US20080130430A1 (en) | Optical recording apparatus, optical recording method, recording medium, and reproducing method | |
| US6538749B1 (en) | Method and apparatus for evaluating aberrations of optical element for use with optical device by using phase differences determined by overlapping two diffracted lights to form a sharing image | |
| JPH0422442B2 (ja) | ||
| JP3730831B2 (ja) | 収差測定装置及び調整装置 | |
| US5361149A (en) | Optimized design method for holographic optical element and apparatus using such holographic optical element | |
| JP4167778B2 (ja) | 光学要素の収差評価方法 | |
| JP3667149B2 (ja) | レンズの評価方法、レンズの評価装置、及びレンズの調整装置 | |
| EP1916653A1 (en) | Holographic information recording and reproducing apparatus | |
| JP6076618B2 (ja) | 光学的分解能向上装置 | |
| JPH0792925B2 (ja) | 光デイスク装置の光ヘツド | |
| JP2005135539A (ja) | 光ヘッドおよびそれを用いた光学的情報記録再生装置 | |
| JP3989656B2 (ja) | 光学ユニットの調整方法、光学ユニットの調整装置 | |
| JP2017083473A (ja) | 光学的分解能向上装置 | |
| US20090279153A1 (en) | Hologram recording/reproducing device, hologram recording/reproducing method, and hologram recording medium | |
| JP2002202450A (ja) | 組レンズの調整方法及びその装置 | |
| JP2002329338A (ja) | 光ヘッドの調整方法及び装置 | |
| JP2902417B2 (ja) | 波面収差測定用干渉装置 | |
| JPH05100615A (ja) | ホログラム再生法及び再生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070703 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070831 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080708 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080804 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4167778 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 5 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |