JP6524357B1 - 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法 - Google Patents

波面センサ、波面計測装置および波面計測方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6524357B1
JP6524357B1 JP2018555781A JP2018555781A JP6524357B1 JP 6524357 B1 JP6524357 B1 JP 6524357B1 JP 2018555781 A JP2018555781 A JP 2018555781A JP 2018555781 A JP2018555781 A JP 2018555781A JP 6524357 B1 JP6524357 B1 JP 6524357B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavefront
lens array
lenses
movement
inclination
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.)
Active
Application number
JP2018555781A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019244303A1 (ja
Inventor
佳史 三輪
佳史 三輪
貴雄 遠藤
貴雄 遠藤
彰裕 藤江
彰裕 藤江
俊行 安藤
俊行 安藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2018/023674 priority Critical patent/WO2019244303A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6524357B1 publication Critical patent/JP6524357B1/ja
Publication of JPWO2019244303A1 publication Critical patent/JPWO2019244303A1/ja
Active legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED, VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength

Abstract

走査方向(11A)に対して複数のマイクロレンズの配列方向が傾斜しているマイクロレンズアレイ(3)を、撮像素子(4)に向かう光束(2A)を横切る方向に移動させて走査する。

Description

本発明は、波面を検出する波面センサに関する。
シャックハルトマン方式の波面センサは、被検光学系を透過した光線または被検光学系で反射された光線を、マイクロレンズアレイによって集光および分割するセンサであり、2次元検出素子における集光スポット画像に基づいて、被検光学系の透過波面収差または被検光学系の反射波面収差を測定する。
ただし、上記波面センサでは、2次元検出素子の画素数を超えた情報を取得することはできないため、波面の平面分解能と傾き分解能とがトレードオフの関係にある。
例えば、マイクロレンズアレイのピッチを細かくして波面の平面分解能を上げるほど、1つのマイクロレンズあたりの画素数が減るため、波面の傾き分解能が低下する。
例えば、特許文献1には、マイクロレンズアレイと2次元検出素子との間に設けられた液晶によって2次元検出素子への光線の照射位置をサブピクセル単位でシフトさせることで、高精度化を図った光学センサが記載されている。
特開2010−230834号公報
特許文献1に記載されるセンサは、液晶の誤差分をリアルタイムに校正できず、波面の平面分解能が改善されないという課題があった。
本発明は上記課題を解決するものであり、波面の平面分解能を改善できる波面センサを得ることを目的とする。
本発明に係る波面センサは、レンズアレイ、撮像素子および直動機構を備える。レンズアレイは、被検光学系を透過または反射した光束が入射され、複数のレンズを配列して構成されている。撮像素子は、複数のレンズを通過した光束が集光された複数の集光スポットを撮像する。直動機構は、撮像素子に向かう光束を横切る方向にレンズアレイを移動させて走査する。この構成において、複数のレンズの配列方向は、レンズアレイの移動方向に対して傾いていることと、直動機構は、レンズアレイの移動方向に対するレンズの配列方向の傾きに応じた移動量ごとにレンズアレイを移動させて走査することと、直動機構が移動させたレンズアレイの走査位置ごとに、撮像素子が複数の集光スポットを撮像することにより、2次元格子状に等間隔に局所波面の傾斜を計測し、かつ、複数のレンズのうちの互いに異なるレンズを通過した光束を用いて同じ局所波面の傾斜を計測することを特徴とする。
本発明によれば、レンズアレイの移動方向に対して複数のレンズの配列方向が傾斜しているレンズアレイを、撮像素子に向かう光束を横切る方向に移動させて走査することで、波面の平面分解能を改善できる。
この発明の実施の形態1に係る波面計測装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係る波面計測方法を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る波面計測方法の概要を示す説明図である。 マイクロレンズが開口食を受けている場合を示す説明図である。 実施の形態1に係る波面計測装置の変形例の概要を示す説明図である。 実施の形態1に係る波面計測装置の変形例におけるマイクロレンズアレイの走査方向とマイクロレンズの配列方向とがなす角度の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態2に係る波面計測装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態2に係る波面センサにおけるマイクロレンズアレイの走査機構を示す図である。
以下、本発明をより詳細に説明するため、本発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る波面計測装置の構成を示すブロック図である。図1に示す波面計測装置は、実施の形態1に係る波面センサによって検出された光束2Aの集光スポット像に基づいて、被検光学系2の波面を計測する。光束2Aは、光源1から出射されて被検光学系2を透過または反射した光束である。図1において、実施の形態1に係る波面センサは、マイクロレンズアレイ3、撮像素子4および直動機構11を備えて構成される。実施の形態1に係る波面計測装置は、波面センサの他に、局所波面傾斜演算部21、波面演算部22、分解能制御部23および機器制御部24を備える。
マイクロレンズアレイ3は、被検光学系2を透過または反射した光束2Aを分割して撮像素子4に集光させるレンズアレイである。撮像素子4は、光束2Aの集光スポットを撮像して撮像データを局所波面傾斜演算部21に出力する。直動機構11は、マイクロレンズアレイ3を、撮像素子4に向かう光束2Aを横切る方向に移動させる。例えば、撮像素子4の撮像面に対して垂直な方向が光束2Aの光軸方向である場合に、直動機構11は、分解能制御部23から入力した位置テーブル32に基づいて、マイクロレンズアレイ3のレンズ面が光束2Aの光軸に直交する方向に、マイクロレンズアレイ3を移動させて走査する。なお、マイクロレンズアレイ3は、移動方向(走査方向)に対して複数のマイクロレンズの配列方向が傾いている。
局所波面傾斜演算部21は、撮像素子4によって撮像された複数の集光スポットの撮像データに基づいて、マイクロレンズアレイ3の移動方向の位置ごとに被検光学系2の局所波面の傾斜を演算する第1の演算部である。局所波面傾斜演算部21によって演算された複数の局所波面傾斜データ31は、波面演算部22に出力される。
波面演算部22は、マイクロレンズアレイ3の移動方向の位置ごとに得られた局所波面傾斜データ31に基づいて、被検光学系2の波面を演算する第2の演算部である。分解能制御部23は、波面演算部22によって演算された波面データに基づいて、位置テーブル32を作成する。位置テーブル32は、マイクロレンズアレイ3の移動方向の複数の位置が設定されたデータであり、機器制御部24に出力される。機器制御部24は、直動機構11を制御して、位置テーブル32に設定された位置ごとにマイクロレンズアレイ3を移動させる。機器制御部24は、撮像素子4を制御して光束2Aの集光スポットを撮像させる。
次に動作について説明する。
図2は、実施の形態1に係る波面計測方法を示すフローチャートである。
図2の一連の処理が実行される前段階で、図1に示した被検光学系2には光源1からの光が入射され、被検光学系2を透過または反射した光束2Aは、マイクロレンズアレイ3に入射されている。直動機構11は、走査方向に対して複数のマイクロレンズの配列方向が傾いた状態のマイクロレンズアレイ3を、撮像素子4に向かう光束2Aを横切る方向に走査する(ステップST1)。
局所波面傾斜演算部21は、撮像素子4によって撮像された複数の集光スポットの撮像データに基づいて、マイクロレンズアレイ3の走査方向の位置ごとに被検光学系2の局所波面の傾斜を演算する(ステップST2)。マイクロレンズアレイ3の走査方向の位置ごとの複数の局所波面傾斜データ31は、波面演算部22に出力される。
波面演算部22は、局所波面傾斜演算部21から、マイクロレンズアレイ3の走査方向の位置ごとの複数の局所波面傾斜データ31を入力し、これらの局所波面傾斜データ31を用いて波面を演算する(ステップST3)。
図3は、実施の形態1に係る波面計測方法の概要を示す説明図である。図3の左側図において、光束2Aは紙面の表側から裏側に向けて伝播する。マイクロレンズアレイ3は、図3の左側図に示すように、複数のマイクロレンズが2次元正方格子状に配列されて構成されている。マイクロレンズアレイ3は、図1に示した直動機構11によって、図3の矢印で示す走査方向11Aに移動される。走査方向11Aは、紙面の表側から裏側に向けて伝播する光束2Aを横切る方向である。
マイクロレンズアレイ3における複数のマイクロレンズの配列方向は、走査方向11Aに対して角度θで傾いている。このように、マイクロレンズアレイ3は、走査方向11Aに対して傾いた状態で、直動機構11によって走査方向11Aに移動される。
例えば、傾き角度θが45°である場合、直動機構11によってマイクロレンズアレイ3が一定の移動量ごとに移動され、この移動量は、マイクロレンズアレイ3におけるマイクロレンズのピッチサイズdの1/√2倍である。なお、図3に示す例では、傾き角度θがtan−13であり、直動機構11によってマイクロレンズアレイ3が一定の移動量ごとに移動され、この移動量は、マイクロレンズアレイ3におけるマイクロレンズのピッチサイズdの1/√5倍である。
図3の右側図に示す集光スポット配列41Aは、マイクロレンズアレイ3が第1の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列41Bは、マイクロレンズアレイ3が第1の位置から上記移動量離れた第2の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列41Cは、マイクロレンズアレイ3が第1の位置から上記移動量離れた第3の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列41Dは、マイクロレンズアレイ3が第1の位置から上記移動量離れた第4の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列41Eは、マイクロレンズアレイ3が第1の位置から上記移動量離れた第5の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。
局所波面傾斜演算部21は、集光スポット配列41Aの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列41Bの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列41Cの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列41Dの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列41Eの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出する。波面演算部22は、第1の位置から第5の位置に対応する五組の局所波面傾斜データ31に基づいて、被検光学系2の波面を演算する。これは、5倍の密度で集光スポット像を得て波面を演算することに相当し、波面の平面分解能を改善することができる。
走査方向11Aに対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす角度θをtanθ=N(正の自然数、N=1,2,3,・・・)とする。これにより、位置テーブル32には、0,d/(N+1)1/2,・・・,Nd/(N+1)1/2の各々で規定される位置が設定されている。位置テーブル32に設定された位置ごとにマイクロレンズアレイ3を走査することで、マイクロレンズアレイ3を走査しないときの波面センサの平面分解能に対してN+1回の測定でN+1倍の密度であり、かつ等間隔に局所波面の傾斜を計測でき、波面の平面分解能が改善される。換言すると、より高次の波面収差成分まで演算可能である。
また、光束2Aが外れるまでマイクロレンズアレイ3を走査することで、撮像素子4を用いて光束2Aの光強度分布を直接計測することができる。これにより、被検光学系2の波面の位置合わせを精度よく行えるので、被検光学系2の微細欠陥または透過率の検査に有用である。
さらに、光束2Aが外れるまでマイクロレンズアレイ3を走査して撮像素子4を用いて光束2Aの光強度分布を直接計測することで、複数のマイクロレンズにおける照度分布が一様でないことを確認できる。図4は、マイクロレンズが開口食を受けている場合を示す説明図である。図4に示すように、被検光学系2の瞳2Bが円形である場合、マイクロレンズアレイ3を光軸から完全に外すと、被検光学系2の瞳2Bの内側にだけ光が照射される。図4に示す例では、マイクロレンズアレイ3が有する16個のマイクロレンズのうち、被検光学系2の瞳2Bの内側にある12個のマイクロレンズは均一に照明される。
図4の右側図に示すように、マイクロレンズによる結像は、均一に照明された12個のマイクロレンズでほぼ点の集光スポット42Aが得られる。一方、被検光学系2の瞳2Bからレンズ領域が外れている4つのマイクロレンズには照度に段差があり、段差と垂直な方向に延びた集光スポット42Bが形成される。波面の局所傾斜は、マイクロレンズアレイ3の各々のマイクロレンズによる像の重心演算を用いて計算されるので、像が線状に延びた集光スポット42Bは誤差要因となる。そこで、集光スポット42Bを波面演算から除外する。マイクロレンズアレイ3を移動した位置では均一に照明されるマイクロレンズが異なる。被検光学系2の瞳2Bの内側では均一に照明されて、ほぼ点の集光スポット42Cが得られるので波面演算に含め、被検光学系2の瞳2Bの一部外側では均一に照明されない集光スポット42Dとなるので波面演算から除外する。このように、マイクロレンズが均一に照明される位置までマイクロレンズアレイ3を動かして波面計測することで、波面計測精度が高まる。
マイクロレンズアレイ3の走査において、走査量d(N+1)1/2でN+2番目以降の測定点を追加してもよい。これにより、互いに異なるマイクロレンズを通過した光束を用いて同じ局所波面の傾斜を計測でき、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズ間の個体差を検出し、これを校正することが可能である。例えば、波面センサによって計測された被検光学系2の波面の変化の要因には、被検光学系2の波面の経時変化に加えて、波面センサの経時変化も考えられる。そこで、前述したようにマイクロレンズの個体差を検出して校正することで、波面の変化の要因から波面センサの経時変化を切り分けることができる。
機器制御部24は、直動機構11を制御して、位置テーブル32に設定された位置ごとにマイクロレンズアレイ3を移動させ、撮像素子4を制御して、マイクロレンズアレイ3の移動位置(走査位置)ごとに光束2Aの集光スポットを撮像させる。
また、機器制御部24は、直動機構11を制御してマイクロレンズアレイ3を連続的に走査しながら撮像素子4を制御して集光スポットを繰り返し撮像してもよい。このとき、不図示の位置センサが、直動機構11により連続して走査されたマイクロレンズアレイ3の位置を検出し、検出した位置と撮像素子4によって逐次撮像された撮像データとを対応付ける。局所波面傾斜演算部21が、この対応付けデータを用いて、位置テーブル32に設定されていなかった位置に対応する局所波面傾斜データ31を演算して補間する。波面演算部22が、このように高密度で計測された局所波面の傾斜に基づいて波面を計測することで、波面計測が高速化される。
なお、前述した位置センサとして、光源1とは異なる第2の光源(不図示)を利用したものであってもよい。例えば、第2の光源から出射された光束は、撮像素子4によって、光源1からの光束とは別に撮像される。第2の光源から出射された光束で直動機構11の動作をモニタすることで、撮像素子4が、直動機構11によるマイクロレンズアレイ3の走査量を検出することができる。
次に、実施の形態1に係る波面計測装置の変形例について説明する。
図5は、実施の形態1に係る波面計測装置の変形例の概要を示す説明図である。実施の形態1に係る波面計測装置の変形例が備える波面センサは、図3に示したマイクロレンズアレイ3の代わりに、図5の左側図に示すマイクロレンズアレイ3Aを備えている。
上記波面センサは、マイクロレンズアレイ3Aの他、撮像素子4および直動機構11を備えている。また、実施の形態1に係る波面計測装置は、上記波面センサの他、局所波面傾斜演算部21、波面演算部22、分解能制御部23および機器制御部24を備える。
なお、図5の左側図において、光束2Aは、紙面の表側から裏側に向けて伝播する。
マイクロレンズアレイ3Aは、図3に示したマイクロレンズアレイ3と同様に、被検光学系2を透過または反射した光束2Aを分割して撮像素子4に集光させるレンズアレイである。ただし、マイクロレンズアレイ3と異なり、マイクロレンズアレイ3Aは、各々が正六角形の外形を有する複数のマイクロレンズが2次元六角格子状に配列されて構成されている。直動機構11は、マイクロレンズアレイ3Aを、撮像素子4に向かう光束2Aを横切る方向に移動させる。例えば、撮像素子4の撮像面に対して垂直な方向が光束2Aの光軸方向である場合、直動機構11は、分解能制御部23から入力した位置テーブル32に基づいて、マイクロレンズアレイ3Aのレンズ面が光束2Aの光軸に直交する方向に、マイクロレンズアレイ3Aを移動させて走査する。なお、マイクロレンズアレイ3Aは、移動方向(走査方向)に対して複数のマイクロレンズの配列方向が傾いている。
次に動作について説明する。
マイクロレンズアレイ3Aは、直動機構11によって、図5の左側図の矢印で示す走査方向11Aに移動される。走査方向11Aは、紙面の表側から裏側に向けて伝播する光束2Aを横切る方向である。
マイクロレンズアレイ3Aにおける複数のマイクロレンズの配列方向は、走査方向11Aに対して角度θで傾いている。このように、マイクロレンズアレイ3Aは、走査方向11Aに対して傾いた状態で、直動機構11によって走査方向11Aに移動される。
例えば、傾き角度θが30°であり、直動機構11によってマイクロレンズアレイ3Aが一定の移動量ごとに移動され、移動量がマイクロレンズアレイ3Aにおけるマイクロレンズのピッチサイズdの1/√3倍である。図5の右側図に示す集光スポット配列43Aは、マイクロレンズアレイ3Aが第1の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列43Bは、マイクロレンズアレイ3Aが第1の位置から上記移動量離れた第2の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。集光スポット配列43Cは、マイクロレンズアレイ3Aが第1の位置から上記移動量離れた第3の位置に移動したときに、撮像素子4によって撮像された集光スポットの配列である。
局所波面傾斜演算部21は、集光スポット配列43Aの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列43Bの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出し、集光スポット配列43Cの撮像データに基づいて局所波面傾斜データ31を算出する。波面演算部22は、第1の位置、第2の位置および第3の位置に対応する三組の局所波面傾斜データ31に基づいて被検光学系2の波面を演算する。これは、3倍の密度で集光スポット像を得て波面を演算することに相当し、波面の平面分解能を改善することができる。
走査方向11Aに対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす角度θをtanθ=(N/(N+2))×√3(Nは正の自然数、N=1,2,3,・・・)とする。
図6は、実施の形態1に係る波面計測装置の変形例におけるマイクロレンズアレイ3Aの走査方向とマイクロレンズの配列方向とがなす角度θの関係を示す説明図である。
実施の形態1に係る波面計測装置の変形例における位置テーブル32には、0,d/(N+N+1)1/2,・・・,(N+N)d/(N+N+1)1/2の各々で規定される位置が設定されている。位置テーブル32に設定された位置ごとにマイクロレンズアレイ3Aを走査することにより、マイクロレンズアレイ3Aを走査しないときの波面センサの平面分解能に対してN+N+1倍の密度でかつ等間隔に局所波面の傾斜を計測でき、波面の平面分解能が改善される。換言すると、より高次の波面収差成分まで演算可能である。
前述したように、実施の形態1に係る波面センサにおいて、走査方向11Aに対して複数のマイクロレンズの配列方向が傾斜しているマイクロレンズアレイ3または3Aを、撮像素子4に向かう光束2Aを横切る方向に移動させて走査する。これにより、マイクロレンズアレイ3または3Aの走査位置ごとの撮像データが得られるので、波面の傾き分解能とダイナミックレンジを下げることなく、波面の平面分解能を改善できる。
実施の形態1に係る波面センサにおいて、マイクロレンズアレイ3は、マイクロレンズが2次元正方格子状に配列されて構成され、マイクロレンズアレイ3の走査方向に対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす傾き角度θは、tanθが1以上の正の自然数Nとなる関係を有する。直動機構11は、マイクロレンズのピッチサイズがdである場合に、0,d/(N+1)1/2,・・・,Nd/(N+1)1/2のそれぞれで規定される位置にマイクロレンズアレイ3を走査する。これにより、マイクロレンズアレイ3を走査しないときの波面センサの平面分解能に対してN+1倍の密度でかつ等間隔な撮像データが得られる。
実施の形態1に係る波面センサにおいて、マイクロレンズアレイ3Aは、マイクロレンズが2次元六角格子状に配列されて構成され、マイクロレンズアレイ3Aの移動方向に対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす傾き角度θは、1以上の正の自然数Nについてtanθ=(N/(N+2))×√3となる関係を有する。直動機構11は、マイクロレンズアレイ3Aのマイクロレンズのピッチサイズがdである場合、マイクロレンズアレイ3Aを、0,d/(N+N+1)1/2,・・・,(N+N)d/(N+N+1)1/2のそれぞれで規定される位置に走査する。これにより、マイクロレンズアレイ3Aを走査しないときの波面センサの平面分解能に対してN+N+1倍の密度でかつ等間隔な撮像データが得られる。
実施の形態1に係る波面計測装置は、前述した波面センサに加え、局所波面傾斜演算部21および波面演算部22を備える。これにより、マイクロレンズアレイ3または3Aを走査しないときの波面センサよりも、波面の平面分解能が改善された波面計測装置を実現することができる。
実施の形態1に係る波面計測方法では、図2に示した処理が実行されるので、マイクロレンズアレイ3または3Aを走査しないときの波面センサよりも、波面の平面分解能が改善される。
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る波面計測装置の構成を示すブロック図である。図7において図1と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図7に示す波面計測装置は、実施の形態2に係る波面センサによって検出された光束2Aの集光スポット像に基づいて、被検光学系2の波面を計測する。実施の形態2に係る波面センサは、マイクロレンズアレイ3、撮像素子4、直動機構11および回転機構12を備えている。実施の形態2に係る波面計測装置は、波面センサの他に、局所波面傾斜演算部21、波面演算部22、分解能制御部23Aおよび機器制御部24Aを備える。
回転機構12は、マイクロレンズアレイ3を回転させる構成要素であり、例えば、回転ステージ、モータ、ゴニオステージおよび傾斜ステージのいずれかを用いて実現される。回転機構12によってマイクロレンズアレイ3を回転させることで、直動機構11によるマイクロレンズアレイ3の移動方向に対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす傾き角度θが変更される。
分解能制御部23Aは、波面演算部22によって演算された波面データに基づいて位置角度テーブル33を作成する。位置角度テーブル33は、マイクロレンズアレイ3の角度θとこれに対応する移動方向の複数の位置とが設定されたデータである。機器制御部24Aは、直動機構11を制御して、位置角度テーブル33に設定された位置ごとにマイクロレンズアレイ3を移動させ、回転機構12を制御して、位置角度テーブル33に設定された角度θにマイクロレンズアレイ3を回転させる。機器制御部24Aは、撮像素子4を制御して光束2Aの集光スポットを撮像させる。
次に動作について説明する。
図8は、実施の形態2に係る波面センサにおけるマイクロレンズアレイ3の走査機構を示す図である。図7に示した分解能制御部23Aは、角度θ=tan−1N(正の自然数、N=1,2,3,・・・)と、0,d/(N+1)1/2,・・・,Nd/(N+1)1/2のそれぞれで規定される位置とが設定された位置角度テーブル33を作成する。
機器制御部24Aは、回転機構12を制御して、位置角度テーブル33に設定された角度θにマイクロレンズアレイ3を回転させ、この状態で、直動機構11を制御して、位置角度テーブル33に設定された位置ごとに、マイクロレンズアレイ3を移動させる。このとき、機器制御部24Aは、撮像素子4を制御して、マイクロレンズアレイ3の移動位置ごとに光束2Aの集光スポットを撮像させる。
実施の形態2に係る波面計測装置では、Nを大きくするほど波面の平面分解能を高めることができ、Nを小さくするほど測定頻度を高めることができる。
前述したように、実施の形態2に係る波面センサは、マイクロレンズアレイ3の移動方向に対して複数のマイクロレンズの配列方向がなす傾き角度θを、マイクロレンズアレイ3を回転させて変更する回転機構12を備える。角度θを変更することにより、高速だが低い平面分解能の波面計測と低速だが高い平面分解能の波面計測とを変更することが可能である。なお、回転機構12が、マイクロレンズアレイ3Aを回転させるように構成してもよい。この構成であっても、上記と同様の効果が得られる。
実施の形態2に係る波面計測装置は、前述した波面センサに加え、局所波面傾斜演算部21および波面演算部22を備える。これにより、マイクロレンズアレイ3を走査しないときの波面センサよりも、波面の平面分解能が改善された波面計測装置を実現することができる。
実施の形態2に係る波面計測方法では、マイクロレンズアレイ3を回転させて角度θを変更することによって、高速だが低い平面分解能の波面計測と低速だが高い平面分解能の波面計測とを変更することが可能である。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
本発明に係る波面センサは、波面の平面分解能を改善できるので、様々な光学系の波面計測に利用可能である。
1 光源、2 被検光学系、2A 光束、2B 瞳、3,3A マイクロレンズアレイ、4 撮像素子、11 直動機構、11A 走査方向、12 回転機構、21 局所波面傾斜演算部、22 波面演算部、23,23A 分解能制御部、24,24A 機器制御部、31 局所波面傾斜データ、32 位置テーブル、33 位置角度テーブル、41A,41B,41C,41D,41E,43A,43B,43C 集光スポット配列、42A,42B,42C,42D 集光スポット。

Claims (7)

  1. 被検光学系を透過または反射した光束が入射され、複数のレンズを配列して構成されたレンズアレイと、
    複数の前記レンズを通過した前記光束が集光された複数の集光スポットを撮像する撮像素子と、
    前記撮像素子に向かう前記光束を横切る方向に前記レンズアレイを移動させて走査する直動機構とを備え、
    複数の前記レンズの配列方向は、前記レンズアレイの移動方向に対して傾いていることと、
    前記直動機構は、前記レンズアレイの移動方向に対する前記レンズの配列方向の傾きに応じた移動量ごとに前記レンズアレイを移動させて走査することと、
    前記直動機構が移動させた前記レンズアレイの走査位置ごとに、前記撮像素子が前記複数の集光スポットを撮像することにより、2次元格子状に等間隔に局所波面の傾斜を計測し、かつ、前記複数のレンズのうちの互いに異なるレンズを通過した光束を用いて同じ局所波面の傾斜を計測すること
    を特徴とする波面センサ。
  2. 前記レンズアレイは、前記レンズが2次元正方格子状に配列されて構成され、
    前記レンズアレイの移動方向に対して複数の前記レンズの配列方向がなす傾き角度θは、tanθが1以上の正の自然数Nとなる関係を有し、
    前記直動機構は、前記レンズアレイの前記レンズのピッチサイズがdである場合、前記レンズアレイを、0,d/(N+1)1/2,・・・,Nd/(N+1)1/2,(N+1)1/2dのそれぞれで規定される位置に走査すること
    を特徴とする請求項1記載の波面センサ。
  3. 前記レンズアレイは、前記レンズが2次元六角格子状に配列されて構成され、
    前記レンズアレイの移動方向に対して複数の前記レンズの配列方向がなす傾き角度θは、1以上の正の自然数Nについてtanθ=(N/(N+2))×√3となる関係を有し、
    前記直動機構は、前記レンズアレイの前記レンズのピッチサイズがdである場合、前記レンズアレイを、0,d/(N+N+1)1/2,・・・,(N+N)d/(N+N+1)1/2のそれぞれで規定される位置に走査すること
    を特徴とする請求項1記載の波面センサ。
  4. 前記レンズアレイの移動方向に対して複数の前記レンズの配列方向がなす傾き角度を、前記レンズアレイを回転させて変更する回転機構を備えたこと
    を特徴とする請求項1記載の波面センサ。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項記載の波面センサと、
    前記撮像素子によって撮像された複数の集光スポットに基づいて、前記レンズアレイの移動方向の位置ごとに前記被検光学系の局所波面の傾斜を演算する第1の演算部と、
    前記第1の演算部によって演算された局所波面の傾斜に基づいて、前記被検光学系の波面を演算する第2の演算部とを備えたこと
    を特徴とする波面計測装置。
  6. 被検光学系を透過または反射した光束が入射され、複数のレンズを配列して構成されたレンズアレイと、複数の前記レンズを通過した前記光束が集光された複数の集光スポットを撮像する撮像素子とを備えた波面センサを用いた波面計測方法であって、
    直動機構が、前記レンズアレイの移動方向に対して複数の前記レンズの配列方向が傾いた状態の前記レンズアレイを、前記撮像素子に向かう前記光束を横切る方向に移動させて走査する走査ステップと、
    第1の演算部が、前記レンズアレイの移動方向の位置ごとに前記撮像素子によって撮像された複数の集光スポットに基づいて、前記被検光学系の局所波面の傾斜を演算する第1の演算ステップと、
    第2の演算部が、前記第1の演算部によって演算された局所波面の傾斜に基づいて、前記被検光学系の波面を演算する第2の演算ステップとを備え、
    前記走査ステップでは、前記直動機構が、前記レンズアレイの移動方向に対する前記レンズの配列方向の傾きに応じた移動量ごとに前記レンズアレイを移動させ、
    前記走査ステップ、前記第1の演算ステップおよび前記第2の演算ステップにより、2次元格子状に等間隔に局所波面の傾斜を計測し、かつ、前記複数のレンズのうちの互いに異なるレンズを通過した光束を用いて同じ局所波面の傾斜を計測すること
    を特徴とする波面計測方法。
  7. 回転機構が、前記レンズアレイの移動方向に対して複数の前記レンズの配列方向がなす傾き角度を、前記レンズアレイを回転させて変更するステップを備えたこと
    を特徴とする請求項6記載の波面計測方法。
JP2018555781A 2018-06-21 2018-06-21 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法 Active JP6524357B1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/023674 WO2019244303A1 (ja) 2018-06-21 2018-06-21 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6524357B1 true JP6524357B1 (ja) 2019-06-05
JPWO2019244303A1 JPWO2019244303A1 (ja) 2020-06-25

Family

ID=66730586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018555781A Active JP6524357B1 (ja) 2018-06-21 2018-06-21 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6524357B1 (ja)
WO (1) WO2019244303A1 (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007070006A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-21 Agency For Science, Technology And Research Optical wavefront sensor
JP2009192412A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Nikon Corp 波面計測装置およびプログラム
JP2012088267A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Nikon Corp 検査装置
JP6040103B2 (ja) * 2013-06-06 2016-12-07 浜松ホトニクス株式会社 補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019244303A1 (ja) 2020-06-25
WO2019244303A1 (ja) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010539469A (ja) 周期パターン照明及びtdiによる結像測定システム
JP2004251878A (ja) 板状体の光学的歪みを評価する装置および方法
KR101639227B1 (ko) 3차원 형상 측정장치
JP2009098146A (ja) 物体をトモグラフィスキャンするための装置
JP5632650B2 (ja) マルチイメージフェーズシフト解析を用いた検査システム及び方法
TWI723129B (zh) 用於光學三維構形量測之方法及系統
US9194811B1 (en) Apparatus and methods for improving defect detection sensitivity
WO2013081072A1 (ja) 測定装置、測定方法および半導体デバイス製造方法
JPH05249656A (ja) マスク検査装置
JPH10267636A (ja) 表面検査方法および表面検査装置
JP2010121960A (ja) 測定装置及び被検物の測定方法
CN105758381A (zh) 一种基于频谱分析的摄像头模组倾斜探测方法
JP2008256900A (ja) 偏心検査装置及び偏心調整装置
JP6524357B1 (ja) 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法
WO2017149689A1 (ja) 欠陥検査装置、パターンチップ及び欠陥検査方法
JP2007187623A (ja) 三次元形状測定装置及び三次元形状測定方法
JP2015108582A (ja) 3次元計測方法と装置
JP2005003476A (ja) 表面検査装置
JP2007155472A (ja) 形状測定装置,形状測定方法
JP2008128770A (ja) レンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法
JP4828737B2 (ja) Mtf測定装置
KR101826127B1 (ko) 광학적 웨이퍼 검사 장치
JP2001166202A (ja) 焦点検出方法及び焦点検出装置
JP2008170209A (ja) 形状測定方法
JP2012088267A (ja) 検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181024

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181024

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20181024

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190312

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: 20190402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6524357

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150