JP4881085B2 - Optical adjustment method of optical element - Google Patents

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本発明は、レンズその他の光学素子の光学的な調整方法に関する。 The present invention relates to a method for optically adjusting a lens or other optical element.

レンズの光学的な調整の結果を評価する方法として、干渉縞解析を利用したものがある。この評価方法では、あらかじめ光学的調整を行ったレンズを、周知の干渉計にセットし、このレンズからの反射光と参照面からの反射光とにより得られる干渉縞から光学素子の波面収差を求め、これによりレンズの光学的な調整の結果を定量的に評価していた。
特開2000−214048号公報
As a method for evaluating the result of optical adjustment of the lens, there is a method using interference fringe analysis. In this evaluation method, a lens that has been optically adjusted in advance is set in a known interferometer, and the wavefront aberration of the optical element is obtained from interference fringes obtained from the reflected light from this lens and the reflected light from the reference surface. Thus, the result of optical adjustment of the lens was quantitatively evaluated.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-214048

しかしながら、上述の従来の評価方法では、干渉縞解析に時間を要するため、通常の光学素子で繰り返し行われる光学的な調整について、調整を行うごとに評価を行うことは困難であった。したがって、干渉縞解析を用いた評価は、光学的な調整がすべて終了した後に、行われるにとどまっていた。すなわち、干渉縞解析の結果をフィードバックして、光学素子の再調整を行うことは困難であった。 However, in the above-described conventional evaluation method, since it takes time to analyze interference fringes, it is difficult to evaluate the optical adjustment repeatedly performed by a normal optical element every time the adjustment is performed. Therefore, the evaluation using the interference fringe analysis was only performed after all the optical adjustments were completed. That is, it is difficult to readjust the result of interference fringe analysis and readjust the optical element.

上記課題を解決するために、本発明の光学的調整方法は、基準平面板の参照面によって反射された反射光と、基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検光学素子を透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検光学素子及び前記基準平面板の参照面を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することにより被検光学素子の光学性能を測定する方法であって、入射光に対する参照面の傾斜角度を設定するステップと、該設定された傾斜角度の前記参照面からの反射光と、被検光学素子を透過した被検光と、により、空間キャリアを持つ干渉縞を実時間に形成する干渉縞形成ステップと、前記干渉縞形成ステップにおいて形成された干渉縞を実時間に解析する干渉縞解析ステップと、前記干渉縞解析ステップにおける解析結果に基づいて、前記被検光学素子の光学的な調整を連続的に行う光学的調整ステップと、を備え、前記干渉縞形成ステップによる干渉縞の形成中に、前記干渉縞解析ステップにおける干渉縞の解析と前記光学的調整ステップにおける被検光学素子の調整とを連続して所要回数実行することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the optical adjustment method of the present invention transmits reflected light reflected by a reference surface of a standard flat plate and a test optical element disposed at a predetermined position after passing through the standard flat plate. This is a method for measuring the optical performance of the test optical element by observing the interference fringes obtained by the test light that is folded back by the concave mirror and transmitted again through the test optical element and the reference plane of the reference plane plate. The step of setting the inclination angle of the reference surface with respect to the incident light, the reflected light from the reference surface of the set inclination angle, and the test light transmitted through the test optical element have a spatial carrier. an interference fringe formation step of forming an interference pattern in real time, an interference fringe analysis step of analyzing the interference fringes formed in the interference fringes formed step to real time, the analysis result of the interference fringe analysis step Based on the optical adjustment step of performing optical adjustment of the test optical element continuously provided with, during the formation of interference fringes due to the interference fringes formed step, analysis of the interference fringes in the interference fringe analysis step And the adjustment of the optical element to be tested in the optical adjustment step are continuously executed a required number of times .

上記解析結果はツェルニケ展開され、展開後の多項式の少なくとも一つの係数に基づいて光学調整を行うとよい。 The analysis result may be Zernike expanded, and optical adjustment may be performed based on at least one coefficient of the expanded polynomial.

本発明によると、入射光に対して参照面を所定角度傾けることで、参照面の位置を変化させて複数の干渉縞画像を得ることと同じ効果が得られるので、干渉縞解析を短時間で行うことを可能となる。そして、干渉縞形成ステップによる干渉縞の形成中に、干渉縞解析ステップにおける干渉縞の解析と光学的調整ステップにおける被検光学素子の調整とを連続して所要回数実行することにより、干渉縞解析の結果を利用した光学的調整を繰り返し行うことができる。すなわち、繰り返される調整がすべて完了した後の光学的調整評価を行うことができるだけでなく、繰り返し行われる調整のそれぞれについて、干渉縞解析の結果を利用して、実時間に評価を行うことができる。 According to the present invention, by tilting the reference surface by a predetermined angle with respect to the incident light, the same effect as obtaining a plurality of interference fringe images by changing the position of the reference surface can be obtained. It becomes possible to do . Then, during the formation of the interference fringes in the interference fringe formation step, the interference fringe analysis is performed by continuously executing the interference fringe analysis in the interference fringe analysis step and the adjustment of the optical element to be tested in the optical adjustment step as many times as necessary. The optical adjustment using the result can be repeated. That is, not only can optical evaluation be performed after all repeated adjustments have been completed, but each of the repeated adjustments can be evaluated in real time using the results of interference fringe analysis. .

以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態では、被検レンズ80を光学的調整の対象としたが、これ以外の光学素子にも本発明を適用することができる。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the test lens 80 is an object of optical adjustment, but the present invention can also be applied to other optical elements.

まず、本発明に係る光学的調整方法の実施に用いる光学的調整装置について説明する。この光学的調整装置は、光学的調整部10と、干渉縞形成部20と、干渉縞解析部42と、を備える。 First, an optical adjustment device used for carrying out the optical adjustment method according to the present invention will be described. The optical adjustment device includes an optical adjustment unit 10, an interference fringe forming unit 20, and an interference fringe analysis unit 42.

図1に示す光学的調整部10は、被検レンズ80を保持する保持部11と、保持部を駆動する調整駆動部12と、を備える。保持部11は、例えば電動XYZθステージであって、被検レンズ80の配置、傾きを調整することができる。この保持部11は、これに接続された調整駆動部12から与えられた駆動電流に応じて動作する。調整駆動部12は、これに接続された制御部43から出力された制御信号に基づいて、所定の駆動電流を保持部11に供給する。この保持部11においては、後述する干渉縞の解析結果に基づいて、被検レンズ80の光学的な調整を行うことができる。例えば、被検レンズ80が複数のレンズからなるレンズ系である場合に、任意のレンズを水平方向(図1の矢印)に移動させることにより、このレンズ系の偏芯を調整することができる。この保持部11としては、周知のレンズ保持装置を用いることができる。 The optical adjustment unit 10 shown in FIG. 1 includes a holding unit 11 that holds a test lens 80 and an adjustment driving unit 12 that drives the holding unit. The holding unit 11 is, for example, an electric XYZθ stage, and can adjust the arrangement and inclination of the test lens 80. The holding unit 11 operates according to the drive current supplied from the adjustment drive unit 12 connected thereto. The adjustment drive unit 12 supplies a predetermined drive current to the holding unit 11 based on the control signal output from the control unit 43 connected thereto. In the holding unit 11, optical adjustment of the test lens 80 can be performed based on an analysis result of interference fringes described later. For example, when the test lens 80 is a lens system composed of a plurality of lenses, the eccentricity of the lens system can be adjusted by moving an arbitrary lens in the horizontal direction (arrow in FIG. 1). A known lens holding device can be used as the holding unit 11.

干渉縞形成部20は、周知の干渉計を用いることができ、本実施形態では、図1に示すように、半導体レーザ(LD)(光源)21、干渉縞観察用CCD(charge coupled device)41、及び光学系30を備えるものを用いる。なお、光学系30は、コリメータレンズ31、ミラー32、ハーフミラー34、集光レンズ35、基準平面板36、ピンホール37、及び反射基準凹面鏡38により構成される。 As the interference fringe forming unit 20, a known interferometer can be used. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a semiconductor laser (LD) (light source) 21 and an interference fringe observation CCD (charge coupled device) 41 are used. , And an optical system 30 is used. The optical system 30 includes a collimator lens 31, a mirror 32, a half mirror 34, a condenser lens 35, a reference plane plate 36, a pinhole 37, and a reflection reference concave mirror 38.

半導体レーザ21はドライバ22によって駆動され、基準光として所定のレーザ光を射出する。ドライバ22はこれに接続された制御部43から出力された制御信号に基づいて、半導体レーザ21に対して駆動電流を供給する。半導体レーザ21から出射するレーザ光の進行方向には、半導体レーザ21側から順にコリメータレンズ31、及び、ミラー32が配置されている。半導体レーザ21から出射したレーザ光はコリメータレンズ31により平行光化されて、その光路に対して45度傾けて配置されたミラー32で反射されることにより、進行方向が90度曲げられる。 The semiconductor laser 21 is driven by a driver 22 and emits a predetermined laser beam as reference light. The driver 22 supplies a drive current to the semiconductor laser 21 based on a control signal output from the control unit 43 connected thereto. In the traveling direction of the laser light emitted from the semiconductor laser 21, a collimator lens 31 and a mirror 32 are arranged in order from the semiconductor laser 21 side. Laser light emitted from the semiconductor laser 21 is collimated by a collimator lens 31 and reflected by a mirror 32 disposed at an inclination of 45 degrees with respect to the optical path, whereby the traveling direction is bent by 90 degrees.

ミラー32による反射光の光路上には、ミラー32側から順にハーフミラー34、基準平面板36、被検レンズ80、反射基準凹面鏡38が配置される。ミラー32により反射された光は、その光路に対して45度傾けて配置されたハーフミラー34を透過して、基準平面板36に入射する。 On the optical path of the reflected light by the mirror 32, a half mirror 34, a reference plane plate 36, a lens 80 to be tested, and a reflection reference concave mirror 38 are arranged in this order from the mirror 32 side. The light reflected by the mirror 32 is transmitted through a half mirror 34 disposed at an inclination of 45 degrees with respect to the optical path, and is incident on a reference plane plate 36.

基準平面板36は、表面を高精度に研磨された平面ガラス板であって、ハーフミラー34から遠い面には参照面36aが設けられている。参照面36aは基準平面板36に入射した光の一部を透過し、残りを反射する性質を有している。この性質を利用して、参照面36aにより反射した光と、参照面36aを透過した後に被検レンズを透過し、反射基準凹面鏡により反射した光との干渉縞を得ることが可能となる。 The reference flat plate 36 is a flat glass plate whose surface is polished with high accuracy, and a reference surface 36 a is provided on a surface far from the half mirror 34. The reference surface 36a has a property of transmitting part of the light incident on the reference flat plate 36 and reflecting the rest. Using this property, it is possible to obtain interference fringes between the light reflected by the reference surface 36a and the light that has passed through the reference surface 36a and then passed through the lens to be examined and reflected by the reflection standard concave mirror.

参照面36aによる反射光は、ハーフミラー34で反射された後に、集光レンズ35を経て、その光路上に配置されたピンホール37を通ってCCD41に入射する。なお、CCD41に代えて、ほかのイメージングデバイス(例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor))を用いることもできる。 The reflected light from the reference surface 36 a is reflected by the half mirror 34, passes through the condenser lens 35, and then enters the CCD 41 through the pinhole 37 disposed on the optical path. Instead of the CCD 41, other imaging devices (for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)) can be used.

一方、参照面36aを透過した光は、被検レンズ80を透過した後に反射基準凹面鏡38で反射され、基準平面板36を再び透過する。この透過光は、ハーフミラー34で反射された後に、集光レンズ35、ピンホール37を経てCCD41に入射する。この光と参照面36aによる反射光とが干渉することにより干渉縞が形成される。形成された干渉縞はCCD41で電気信号に変換され、干渉縞解析部42に入力される。 On the other hand, the light that has passed through the reference surface 36 a passes through the lens 80 to be examined, is reflected by the reflective reference concave mirror 38, and passes through the reference flat plate 36 again. The transmitted light is reflected by the half mirror 34 and then enters the CCD 41 through the condenser lens 35 and the pinhole 37. This light and the reflected light from the reference surface 36a interfere to form interference fringes. The formed interference fringes are converted into electrical signals by the CCD 41 and input to the interference fringe analysis unit 42.

基準平面板36は、支持装置(例えば電動θステージ)51に保持されている。この支持装置51は基準平面板駆動部52を介して制御部43に接続されている。制御部43から出力された駆動信号を受けた基準平面板駆動部52は、支持装置51に対して所定の駆動電流を供給し、これにより支持装置51は、基準平面板36の光軸(参照面36aに直交する方向)を基準平面板36への入射光の進行方向に対して任意の角度(所定角度)θだけ傾斜させることができる。このように基準平面板36(参照面36a)を傾斜させることにより、傾斜角度に応じた干渉縞(空間キャリア、tilt縞)が発生し、この干渉縞を、基準平面板36が傾斜していないときに発生していた被検レンズ80の形状を表す干渉縞に重ねて得られる干渉縞を解析することにより、被検レンズ80の位相分布を得ることができる。 The reference flat plate 36 is held by a support device (for example, an electric θ stage) 51. The support device 51 is connected to the control unit 43 via a reference plane plate driving unit 52. The reference plane plate drive unit 52 that has received the drive signal output from the control unit 43 supplies a predetermined drive current to the support device 51, and the support device 51 thereby causes the optical axis (reference) of the reference plane plate 36 . The direction perpendicular to the surface 36a can be inclined by an arbitrary angle (predetermined angle) θ with respect to the traveling direction of the incident light on the reference plane plate 36. By inclining the reference plane plate 36 (reference surface 36a) in this way, interference fringes (space carriers, tilt fringes) corresponding to the inclination angle are generated, and the reference plane plate 36 is not inclined. The phase distribution of the test lens 80 can be obtained by analyzing the interference fringes obtained by superimposing the interference fringes representing the shape of the test lens 80 that sometimes occurred.

図2に示すように、干渉縞解析部42は、その内部にA/D変換器421、フレームメモリ422、D/A変換器423、及び演算部424を備えている。干渉縞解析部42としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができるが、A/D変換器421、フレームメモリ422、D/A変換器423、及び演算部424、をそれぞれ独立の装置として構成してもよい。 As shown in FIG. 2, the interference fringe analysis unit 42 includes an A / D converter 421, a frame memory 422, a D / A converter 423, and a calculation unit 424 therein. For example, a personal computer can be used as the interference fringe analysis unit 42, but the A / D converter 421, the frame memory 422, the D / A converter 423, and the calculation unit 424 are configured as independent devices. Also good.

A/D変換器421には、CCD41から、各画素に蓄積された信号電荷(干渉縞画像信号)が順次入力される。このA/D変換器421においては、入力されたアナログ信号がそれぞれ、デジタル信号(干渉縞画像データ)に変換される。この干渉縞画像データは、A/D変換器421に接続されたフレームメモリ422においてCCD41の画素に対応したアドレスに記憶される。 Signal charges (interference fringe image signals) accumulated in each pixel are sequentially input from the CCD 41 to the A / D converter 421. In the A / D converter 421, each input analog signal is converted into a digital signal (interference fringe image data). The interference fringe image data is stored at an address corresponding to the pixel of the CCD 41 in the frame memory 422 connected to the A / D converter 421.

フレームメモリ422に記憶された干渉縞画像データは、フレームメモリ422に接続されたD/A変換器423によってアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、干渉縞解析部42の外部に設けられた出力部44(例えば、モニタ、CRTディスプレイ、液晶ディスプレイ、プリンタ)上に表示される。出力部44上の表示により従来の干渉縞解析を行うことができる。 The interference fringe image data stored in the frame memory 422 is converted into an analog signal by the D / A converter 423 connected to the frame memory 422. The converted analog signal is displayed on an output unit 44 (for example, a monitor, a CRT display, a liquid crystal display, or a printer) provided outside the interference fringe analysis unit 42. Conventional interference fringe analysis can be performed by the display on the output unit 44.

一方、フレームメモリ422には演算部424も接続されている。この演算部424では、以下に述べる空間的位相シフト法を用いてフレームメモリ422から出力された干渉縞画像データを解析することにより、被検レンズ80の位相分布を求めることができ、これにより波面収差その他の被検レンズ80の表面状態を解析することができる。さらに、干渉縞解析の解析結果としての波面収差を用いて、被検レンズ80の光学的な調整を行うことができる。 On the other hand, a calculation unit 424 is also connected to the frame memory 422. The arithmetic unit 424 can obtain the phase distribution of the test lens 80 by analyzing the interference fringe image data output from the frame memory 422 using the spatial phase shift method described below, and thereby the wavefront. It is possible to analyze aberrations and other surface conditions of the test lens 80. Furthermore, optical adjustment of the test lens 80 can be performed using wavefront aberration as an analysis result of interference fringe analysis.

演算部424には制御部43が接続されており、制御部43には、入力部45(例えばキーボード、マウス)、基準平面板駆動部52及び調整駆動部12が接続されている。制御部43では、演算部424(干渉縞解析部42)又は入力部45から入力された信号に基づいて、基準平面板駆動部52又は調整駆動部12に対して、基準平面板36の姿勢変更又は被検レンズ80の光学的調整に必要な制御信号を出力する。基準平面板駆動部52では、この制御信号に基づいて、支持装置51に対して、基準平面板36の姿勢を変更するのに必要な駆動電流を供給する。調整駆動部12では、制御部43からの制御信号に基づいて、保持部11に対して、被検レンズ80の光学的調整を行うのに必要な駆動電流を供給する。 A control unit 43 is connected to the calculation unit 424, and an input unit 45 (for example, a keyboard and a mouse), a reference plane plate driving unit 52, and an adjustment driving unit 12 are connected to the control unit 43. The control unit 43 changes the attitude of the reference plane plate 36 with respect to the reference plane plate drive unit 52 or the adjustment drive unit 12 based on a signal input from the calculation unit 424 (interference fringe analysis unit 42) or the input unit 45. Alternatively, a control signal necessary for optical adjustment of the test lens 80 is output. Based on this control signal, the reference plane plate driving unit 52 supplies a driving current necessary for changing the attitude of the reference plane plate 36 to the support device 51. The adjustment driving unit 12 supplies a driving current necessary for optical adjustment of the test lens 80 to the holding unit 11 based on a control signal from the control unit 43.

ここで、空間的位相シフト法を用いた解析手法について説明する。
基準平面板36の光軸を基準平面板36への入射光の進行方向に対して角度θ(半導体レーザ21の波長λに依存した所定の角度)だけ傾斜させると、演算部424による演算により、フレームメモリ422から出力された干渉縞画像データに基づいて、干渉縞のある1周期分に着目すれば、次式Aで表される空間的な信号強度分布I(x)を算出することができる。なお、この式Aでは、1次元の表示のためyを省略してある。
<式A>
I(x)=a+b・cos[φ+2πνx]
ここで、aは平均強度分布、bは振幅、νは空間キャリアの空間周波数、φはある点における初期位相である。
Here, an analysis method using the spatial phase shift method will be described.
When the optical axis of the reference plane plate 36 is inclined by an angle θ (a predetermined angle depending on the wavelength λ of the semiconductor laser 21) with respect to the traveling direction of the incident light on the reference plane plate 36, the calculation by the calculation unit 424 Based on the interference fringe image data output from the frame memory 422, if attention is paid to one period with interference fringes, a spatial signal intensity distribution I (x) represented by the following expression A can be calculated. . In Formula A, y is omitted for one-dimensional display.
<Formula A>
I (x) = a + b · cos [φ + 2πνx]
Here, a is the average intensity distribution, b is the amplitude, ν is the spatial frequency of the spatial carrier, and φ is the initial phase at a certain point.

式(A)について、a,bが一定の値をとると見なし、初期位相φは、上述の4つの画素の信号強度をそれぞれI0、I1、I2、I3とすると、次式Bで表される。
<式B>

Figure 0004881085
この式により被検レンズ80の各点における位相を求めることができ、2次元的にこれを繰り返せば、被検レンズ80の波面収差を定量的に求めることができる。 Regarding the formula (A), assuming that a and b have constant values, the initial phase φ is expressed by the following formula B where the signal strengths of the four pixels described above are I 0 , I 1 , I 2 , and I 3 , respectively. It is represented by
<Formula B>
Figure 0004881085
With this equation, the phase at each point of the test lens 80 can be obtained, and if this is repeated two-dimensionally, the wavefront aberration of the test lens 80 can be obtained quantitatively.

一方、初期位相を算出する手法としては、干渉縞1周期分(2π)走査される分だけ基準平面板36と被検レンズ80との間隔をそれらの光軸方向に移動させると同時に、干渉縞が2π/N(Nは整数)だけ走査されるごとに合計N回画像を取り込み、各画像の明るさの変化から初期位相を算出するものがある(時間的位相シフト法又はフリンジスキャン法)。しかしながら、この手法では、基準平面板36と被検レンズ80との間隔を変更する機構が必要であるとともに、画像をN回取り込まなければならない。 On the other hand, as a method for calculating the initial phase, the distance between the reference plane plate 36 and the test lens 80 is moved in the optical axis direction by the amount scanned by one period (2π) of the interference fringes, and at the same time, the interference fringes. In some cases, each time is scanned by 2π / N (N is an integer), an image is captured N times in total, and an initial phase is calculated from a change in brightness of each image (temporal phase shift method or fringe scan method). However, in this method, a mechanism for changing the distance between the reference plane plate 36 and the lens 80 to be examined is necessary, and an image has to be captured N times.

これに対して、本実施形態においては、画像を取り込むのは1回で済み、かつ、基準平面板36の傾斜角度を決めれば基準平面板36と被検レンズ80との間隔を変更する必要がない。したがって、低コストかつ短時間で干渉縞解析を行うことができ、干渉縞解析の度に被検レンズ80の波面収差その他の情報を得ることが可能である。これにより、微調整を繰り返すことの多い被検レンズ80の光学的調整において、実時間に干渉縞解析を行って波面収差の定量的な情報を得ることができるため、最終的な調整結果だけでなく、途中の微調整結果についても随時評価することができる。すなわち、実体的には、干渉縞解析を行うとともに、光学的調整と、その結果(経過)の評価を一体的かつ連続的に行うことができる。 On the other hand, in the present embodiment, it is only necessary to capture an image once, and if the inclination angle of the reference plane plate 36 is determined, it is necessary to change the interval between the reference plane plate 36 and the test lens 80. Absent. Therefore, interference fringe analysis can be performed at low cost and in a short time, and it is possible to obtain wavefront aberration and other information of the test lens 80 each time the interference fringe analysis is performed. As a result, in the optical adjustment of the test lens 80 that often repeats fine adjustment, interference fringe analysis can be performed in real time to obtain quantitative information of wavefront aberration, so that only the final adjustment result can be obtained. In addition, the result of fine adjustment in the middle can be evaluated at any time. In other words, practically, interference fringe analysis can be performed, and optical adjustment and evaluation of the result (progress) can be performed integrally and continuously.

ここで、実時間に干渉縞解析を行うとは、出力部44を通じて観察者が観察できる周期よりも、早い周期(例えば、干渉縞解析部42の駆動周期1周期分の時間(例えば1/500秒))で解析を行うことを意味する。このような周期(速度)で干渉縞解析を行うと、例えば、出力部44がインターレース処理を行うものである場合は、1フレームを表示する時間(NTSC方式では1/30秒)が、干渉縞解析部42の駆動周期1周期分の時間よりもはるかに長いため、この出力部44を観察している者にとっては、自らが行った作業と同時に干渉縞解析が行われているように感じることとなる。 Here, performing the interference fringe analysis in real time means that the period is faster than the period in which the observer can observe through the output unit 44 (for example, a time corresponding to one drive period of the interference fringe analysis unit 42 (for example, 1/500). ))). When interference fringe analysis is performed at such a period (speed), for example, when the output unit 44 performs interlace processing, the time for displaying one frame (1/30 seconds in the NTSC system) is the interference fringe. Since it is much longer than the drive period of the analysis unit 42, the person who observes the output unit 44 feels that interference fringe analysis is being performed simultaneously with the work he / she has performed. It becomes.

なお、上述のように求めた位相から算出される波面収差は、干渉縞解析に用いられるが、演算部424において波面収差をツェルニケ(Zernike)展開すると、より詳細な解析を行うことができる。すなわち、ツェルニケ展開後の多項式の各係数は、被検レンズ80の収差の情報を収差の種類毎に詳細に示すものであって、その数が多いほど得られる情報は多くなる。したがって、これら係数を解析すると、被検レンズ80の収差をより詳細に解析することができる。 Note that the wavefront aberration calculated from the phase obtained as described above is used for interference fringe analysis. However, if the wavefront aberration is expanded by Zernike in the calculation unit 424, more detailed analysis can be performed. In other words, each coefficient of the polynomial after Zernike expansion indicates the aberration information of the lens 80 to be measured in detail for each type of aberration, and the larger the number, the more information that can be obtained. Therefore, when these coefficients are analyzed, the aberration of the test lens 80 can be analyzed in more detail.

つづいて、被検レンズ80の干渉縞解析及び光学的調整の動作の流れについて、図3を参照しつつ説明する。
まず、基準平面板36に垂直に入射した光のうち、基準平面板36を透過し反射基準凹面鏡38により反射し再び基準平面板36を透過した光と、基準平面板36で反射された光と、が同じ光路をたどってCCD41に入射するように、半導体レーザ21、CCD41、及び光学系30の各構成要素を配置して、干渉縞解析及び光学的調整の動作を開始する(ステップS100)。同じ光路をたどって入射したか否かの確認は周知の方法により行うためここではその説明は省略する。
Next, the flow of the operation of interference fringe analysis and optical adjustment of the test lens 80 will be described with reference to FIG.
First, of the light perpendicularly incident on the reference plane plate 36, the light transmitted through the reference plane plate 36, reflected by the reflective reference concave mirror 38, and again transmitted through the reference plane plate 36, and the light reflected by the reference plane plate 36 The components of the semiconductor laser 21, the CCD 41, and the optical system 30 are arranged so as to follow the same optical path and enter the CCD 41, and the operation of interference fringe analysis and optical adjustment is started (step S100). Since it is confirmed by a well-known method whether or not it has entered along the same optical path, the description thereof is omitted here.

続いて、操作者が入力部45を操作して傾斜角度値θを入力すると、制御部43は基準平面板駆動部52に制御信号を出力し、これを受けた基準平面板駆動部52は支持装置51に対して、基準平面板36が入射光の光路に対して角度θだけ傾斜するのに必要な駆動電流を供給する(ステップS101)。これにより、基準平面板36は、入射光の光路に対して角度θだけ傾斜する姿勢をとる。 Subsequently, when the operator operates the input unit 45 to input the tilt angle value θ, the control unit 43 outputs a control signal to the reference plane plate drive unit 52, and the reference plane plate drive unit 52 that receives the control signal supports it. A drive current necessary for the reference flat plate 36 to be inclined by an angle θ with respect to the optical path of the incident light is supplied to the device 51 (step S101). As a result, the reference flat plate 36 is inclined at an angle θ with respect to the optical path of the incident light.

次に、ドライバ22を動作させることにより、半導体レーザ21から基準光を出射する(ステップS102)。この出射光は、コリメータレンズ31を経てミラー32で反射され、ハーフミラー34を透過して基準平面板36へ入射する。この入射光のうちの一部は、基準平面板36の参照面36aで反射されて、ハーフミラー34で反射された後に、集光レンズ35及びピンホール37を経てCCD41に入射する。参照面36aで反射されなかった光は、被検レンズ80を透過した後に反射基準凹面鏡38に入射し、被検レンズ80が正しく配置されていれば入射光と同じ光路をたどるように反射する。反射基準凹面鏡38からの反射光は、再び被検レンズ80及び基準平面板36を透過し、ハーフミラー34で反射された後に、集光レンズ35及びピンホール37を経てCCD41に入射する(ステップS103)。このように、CCD41には、参照面36aによる反射光と、基準平面板36の透過した後に、被検レンズ80を透過して反射基準凹面鏡38で反射された光と、が入射し、これらの光により干渉縞が実時間に形成される。 Next, the reference light is emitted from the semiconductor laser 21 by operating the driver 22 (step S102). The emitted light is reflected by the mirror 32 through the collimator lens 31, passes through the half mirror 34, and enters the reference flat plate 36. A part of the incident light is reflected by the reference surface 36 a of the reference plane plate 36, reflected by the half mirror 34, and then enters the CCD 41 through the condenser lens 35 and the pinhole 37. The light that has not been reflected by the reference surface 36a passes through the test lens 80 and then enters the reflection reference concave mirror 38. If the test lens 80 is correctly arranged, the light is reflected so as to follow the same optical path as the incident light. The reflected light from the reflective reference concave mirror 38 passes through the test lens 80 and the reference flat plate 36 again, is reflected by the half mirror 34, and then enters the CCD 41 through the condenser lens 35 and the pinhole 37 (step S103). ). As described above, the CCD 41 receives the reflected light from the reference surface 36a and the light that has been transmitted through the reference plane plate 36 and then transmitted through the lens 80 and reflected by the reflective reference concave mirror 38. Interference fringes are formed in real time by light.

ここで、実時間に干渉縞が形成されるとは、上述の実時間での干渉縞解析と同様に、出力部44を通じて観察者が観察できる周期よりも、早い周期で干渉縞が形成されることを意味する。 Here, the formation of interference fringes in real time means that the interference fringes are formed at a period earlier than the period in which the observer can observe through the output unit 44, as in the above-described interference fringe analysis in real time. Means that.

形成された干渉縞は、出力部44上の表示により解析することができる一方、干渉縞解析部42において位相を算出することにより詳細かつ定量的な解析を行うこともできる(ステップS104)。干渉縞の形成、出力部44への表示、及び、干渉縞解析部42における位相の算出は、操作者が干渉縞形成部20の動作を停止しない限り連続的に行われ、位相分布(波面収差)の算出結果は、制御部43内の記憶領域(不図示)に保存される。なお、位相を算出する必要がない場合は、参照面の傾斜角度θをゼロとして、参照面の傾斜角度に応じて発生する干渉縞をなくすと、参照面36aによる反射光と透過光との干渉縞のみを出力部44上に表示することにより解析が容易となるため、好ましい。 The formed interference fringes can be analyzed by display on the output unit 44, and detailed and quantitative analysis can also be performed by calculating the phase in the interference fringe analysis unit 42 (step S104). The formation of the interference fringes, the display on the output unit 44, and the calculation of the phase in the interference fringe analysis unit 42 are performed continuously unless the operator stops the operation of the interference fringe forming unit 20, and the phase distribution (wavefront aberration) ) Is stored in a storage area (not shown) in the control unit 43. If it is not necessary to calculate the phase, the interference between the reflected light and the transmitted light by the reference surface 36a can be obtained by setting the reference surface inclination angle θ to zero and eliminating the interference fringes generated according to the reference surface inclination angle. Displaying only the stripes on the output unit 44 is preferable because analysis becomes easy.

光学的調整は、干渉縞の形成中及び/又は干渉縞の解析中に、操作者が入力部45を操作することにより、制御部43が調整駆動部12に制御信号を出力し、これを受けた調整駆動部12が保持部11に対して被検レンズ80の光学的調整を行うための駆動電流を供給することにより、随時行うことができる。光学的調整を行っている間も、被検レンズ80には基準平面板36を透過した光が入射しており、干渉縞の形成及び干渉縞解析を継続することができる。操作者が光学的調整の結果の評価を希望するとき(ステップS105でYES)は、操作者が入力部45を操作することにより、その操作時点で制御部43の記憶領域に保存された位相分布(波面収差)の算出結果が参照される(ステップS106)。この位相分布、又は、前回の評価時の位相分布からの変化により、被検レンズ80の光学的調整を定量的に評価することができる。 In the optical adjustment, the operator operates the input unit 45 during the formation of interference fringes and / or analysis of the interference fringes, so that the control unit 43 outputs a control signal to the adjustment drive unit 12 and receives it. The adjustment driving unit 12 can supply the driving current for optically adjusting the test lens 80 to the holding unit 11 at any time. During the optical adjustment, the light transmitted through the reference plane plate 36 is incident on the lens 80 to be tested, and the formation of interference fringes and the analysis of interference fringes can be continued. When the operator wants to evaluate the result of the optical adjustment (YES in step S105), the operator operates the input unit 45, so that the phase distribution stored in the storage area of the control unit 43 at the time of the operation. The calculation result of (wavefront aberration) is referred to (step S106). The optical adjustment of the test lens 80 can be quantitatively evaluated based on the phase distribution or the change from the phase distribution at the previous evaluation.

光学的調整の評価終了後、又は、光学的調整の評価を希望しない間(ステップS105でNO)において、操作者が干渉縞解析の継続を希望しないとき(ステップS107でNO)は、操作者が入力部45を操作することにより、光学的調整装置の動作を停止する(ステップS108)。これに対して、操作者が光学的調整装置の動作停止のための操作をしない間(ステップS107でYES)は、基準光の出射を継続し(ステップS102)、CCD41に入射した干渉縞の解析が継続される(ステップS103、104)。この間も、操作者の希望に応じて、随時光学的調整結果の評価が行われる。 When the operator does not wish to continue the interference fringe analysis after the evaluation of the optical adjustment is completed or while the evaluation of the optical adjustment is not desired (NO in step S105), the operator By operating the input unit 45, the operation of the optical adjustment device is stopped (step S108). In contrast, while the operator does not perform an operation for stopping the operation of the optical adjustment device (YES in step S107), the emission of the reference light is continued (step S102), and the interference fringes incident on the CCD 41 are analyzed. Is continued (steps S103 and S104). During this time, the optical adjustment result is evaluated as needed according to the wishes of the operator.

本実施形態に係る光学的調整装置では、光学的調整結果の評価結果に応じて、自動的に光学的調整を行わせることもできる。すなわち、制御部43の記憶領域には、あらかじめ、被検レンズ80の仕様に基づいた光学的調整の許容範囲に関するデータが保存されており、制御部43が、これらのデータと光学的調整結果の評価結果を比較して、光学的調整結果が許容範囲内にないと判断したときは、許容範囲内に入るように保持部11を動作させるべく、制御部43から調整駆動部12へ制御信号が出力され、これを受けた調整駆動部12は、保持部11に対して被検レンズ80を構成するレンズの位置、傾きを変更する。このように調整された結果を、次の干渉縞解析により再び評価し、被検レンズ80の仕様に基づいた光学的調整の許容範囲に入るか否かを判断し、入るまで光学的調整を繰り返すことにより、光学的調整を行うことができる。本発明では、空間的位相シフト法により干渉縞解析を短時間で行うことができるため、干渉縞解析の結果を利用した光学的調整を容易に繰り返し行うことができる。 The optical adjustment device according to the present embodiment can automatically perform optical adjustment according to the evaluation result of the optical adjustment result. That is, in the storage area of the control unit 43, data related to the allowable range of optical adjustment based on the specifications of the lens 80 to be tested is stored in advance, and the control unit 43 stores these data and the optical adjustment result. When the evaluation results are compared and it is determined that the optical adjustment result is not within the allowable range, a control signal is sent from the control unit 43 to the adjustment driving unit 12 to operate the holding unit 11 so as to be within the allowable range. The adjustment driving unit 12 that has received the output changes the position and inclination of the lens constituting the lens 80 to be tested with respect to the holding unit 11. The result adjusted in this way is evaluated again by the next interference fringe analysis, it is determined whether or not the optical adjustment is within the allowable range based on the specification of the lens 80 to be tested, and the optical adjustment is repeated until it enters. Therefore, optical adjustment can be performed. In the present invention, since the interference fringe analysis can be performed in a short time by the spatial phase shift method, the optical adjustment using the result of the interference fringe analysis can be easily repeated.

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be improved or changed within the scope of the purpose of the improvement or the idea of the present invention.

本発明の実施形態に係る光学的調整方法に用いる光学的調整装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical adjustment apparatus used for the optical adjustment method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る解析部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the analysis part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光学的調整方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the optical adjustment method which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光学的調整部
11 保持部
12 調整駆動部
20 干渉縞形成部
21 半導体レーザ
30 光学系
36 基準平面板
36a 参照面
38 反射基準凹面鏡
41 CCD
42 干渉縞解析部
43 制御部
44 出力部
45 入力部
80 被検レンズ(光学素子)
422 フレームメモリ
424 演算部
θ 傾斜角度(所定角度)


DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical adjustment part 11 Holding | maintenance part 12 Adjustment drive part 20 Interference fringe formation part 21 Semiconductor laser 30 Optical system 36 Reference plane board 36a Reference surface 38 Reflection reference concave mirror 41 CCD
42 Interference fringe analysis unit 43 Control unit 44 Output unit 45 Input unit 80 Test lens (optical element)
422 Frame memory 424 Calculation unit θ Inclination angle (predetermined angle)


Claims (2)

基準平面板の参照面によって反射された反射光と、基準平面板を透過した後に、所定位置に配置した被検光学素子を透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検光学素子及び前記基準平面板の参照面を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することにより被検光学素子の光学性能を測定する方法であって、
入射光に対する参照面の傾斜角度を設定するステップと、
該設定された傾斜角度の前記参照面からの反射光と、被検光学素子を透過した被検光と、により、空間キャリアを持つ干渉縞を実時間に形成する干渉縞形成ステップと、
前記干渉縞形成ステップにおいて形成された干渉縞を実時間に解析する干渉縞解析ステップと、
前記干渉縞解析ステップにおける解析結果に基づいて、前記被検光学素子の光学的な調整を連続的に行う光学的調整ステップと、
を備え、
前記干渉縞形成ステップによる干渉縞の形成中に、前記干渉縞解析ステップにおける干渉縞の解析と前記光学的調整ステップにおける被検光学素子の調整とを連続して所要回数実行することを特徴とする光学素子の光学的調整方法。
The reflected light reflected by the reference plane of the reference plane plate and the reference plane plate are transmitted, then the test optical element arranged at a predetermined position is transmitted and folded back by the concave mirror, and again the test optical element and the reference plane plate A method of measuring optical performance of a test optical element by observing interference fringes obtained by test light transmitted through a reference surface,
Setting an inclination angle of the reference surface with respect to incident light;
An interference fringe forming step for forming an interference fringe having a spatial carrier in real time by the reflected light from the reference surface at the set inclination angle and the test light transmitted through the test optical element ;
An interference fringe analysis step for analyzing the interference fringes formed in the interference fringe formation step in real time;
Based on the analysis result in the interference fringe analysis step, an optical adjustment step of continuously performing optical adjustment of the optical element to be tested,
With
During the formation of the interference fringes by the interference fringe forming step, the analysis of the interference fringes in the interference fringe analysis step and the adjustment of the optical element to be tested in the optical adjustment step are continuously performed a required number of times. An optical adjustment method for an optical element.
前記解析結果はツェルニケ展開され、展開後の多項式の少なくとも一つの係数に基づいて光学調整を行う請求項1記載の光学的調整方法。 The optical adjustment method according to claim 1, wherein the analysis result is subjected to Zernike expansion, and optical adjustment is performed based on at least one coefficient of the polynomial after expansion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106645375A (en) * 2016-12-29 2017-05-10 华中科技大学 Element analysis method for overcoming matrix interference in laser-induced breakdown spectrum

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9104118B2 (en) 2011-12-09 2015-08-11 Hitachi High-Technologies Corporation Exposure device and method for producing structure
JP5876820B2 (en) * 2012-12-27 2016-03-02 株式会社 清原光学 Lens optical performance adjusting device and lens optical performance adjusting method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3255589B2 (en) * 1996-07-26 2002-02-12 旭光学工業株式会社 Lens evaluation device
JP2002286411A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Fuji Photo Optical Co Ltd Method and device for analyzing fringe
JP2004177334A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Fujitsu Ltd Position adjusting method of multistage lens, lens assembling device, and lens inspection device
JP4208565B2 (en) * 2002-12-20 2009-01-14 キヤノン株式会社 Interferometer and measurement method having the same
JP4448301B2 (en) * 2003-08-21 2010-04-07 Hoya株式会社 Transmitted light intensity measurement method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106645375A (en) * 2016-12-29 2017-05-10 华中科技大学 Element analysis method for overcoming matrix interference in laser-induced breakdown spectrum
CN106645375B (en) * 2016-12-29 2019-05-10 华中科技大学 A kind of elemental analysis method overcoming Matrix effects in laser induced breakdown spectroscopy

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