JPH11237311A - 波面測定方法及び波面測定装置 - Google Patents
波面測定方法及び波面測定装置Info
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- JPH11237311A JPH11237311A JP5756198A JP5756198A JPH11237311A JP H11237311 A JPH11237311 A JP H11237311A JP 5756198 A JP5756198 A JP 5756198A JP 5756198 A JP5756198 A JP 5756198A JP H11237311 A JPH11237311 A JP H11237311A
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- optical system
- measured
- lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被検群レンズまたは被検単レンズの波面収差
の回転非対称成分を簡単な装置で、ＮＵＬＬ光学系の制
約などなしに高精度に絶対値測定すること。 【解決手段】被検群レンズまたは被検単レンズの波面収
差を光軸に対し少なくとも２つの回転した状態で測定
し、該測定した波面収差の回転追従成分と回転非追従成
分とをzernike 関数で展開して演算処理することによ
り、該波面収差の回転非対称成分を測定することをこと
を特徴とする波面収差測定方法及び波面収差測定装置。
の回転非対称成分を簡単な装置で、ＮＵＬＬ光学系の制
約などなしに高精度に絶対値測定すること。 【解決手段】被検群レンズまたは被検単レンズの波面収
差を光軸に対し少なくとも２つの回転した状態で測定
し、該測定した波面収差の回転追従成分と回転非追従成
分とをzernike 関数で展開して演算処理することによ
り、該波面収差の回転非対称成分を測定することをこと
を特徴とする波面収差測定方法及び波面収差測定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学系の波面収差測
定方法及び波面収差測定装置に関し、特に高度な収差補
正の達成を必要とする光学系や該光学系の一部を構成す
るレンズ群或いは単レンズの波面収差のコマ、アス等の
所謂回転非対称成分の測定に好適な波面収差測定方法及
び波面収差測定装置を提供するものである。
定方法及び波面収差測定装置に関し、特に高度な収差補
正の達成を必要とする光学系や該光学系の一部を構成す
るレンズ群或いは単レンズの波面収差のコマ、アス等の
所謂回転非対称成分の測定に好適な波面収差測定方法及
び波面収差測定装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近では様々な分野で残存収差の少ない
光学系が要求されている。特に高性能光学系においては
残存収差を極力ゼロに近づける必要があり、光学設計と
製造の両面から残存収差の低減を図る必要が生じてい
る。
光学系が要求されている。特に高性能光学系においては
残存収差を極力ゼロに近づける必要があり、光学設計と
製造の両面から残存収差の低減を図る必要が生じてい
る。
【０００３】高精度光学系の全系の組上がり後の波面収
差を良好にするには全系を構成する数種の単レンズから
なる群レンズ、及び単レンズの製造誤差を減らし、設計
値により近い性能を達成する必要がある。製造の際、い
わゆる低次の球面収差、低次のコマ収差等は組立後の空
気間隔や単レンズ、レンズ群の偏心等により調整可能で
ある。一方、高次の球面収差、高次のコマ収差、高次の
アス等に代表されるような高次成分及び回転非対称成分
には調整方法がない。従って、高次成分及び回転非対称
成分を除去するには、予め組み立て前に各単レンズ或い
はレンズ群の持つ波面収差を測定してレンズ面を非球面
加工する等の方法で、単レンズ或いはレンズ群としての
波面収差を補正し、性能を保証する必要がある。
差を良好にするには全系を構成する数種の単レンズから
なる群レンズ、及び単レンズの製造誤差を減らし、設計
値により近い性能を達成する必要がある。製造の際、い
わゆる低次の球面収差、低次のコマ収差等は組立後の空
気間隔や単レンズ、レンズ群の偏心等により調整可能で
ある。一方、高次の球面収差、高次のコマ収差、高次の
アス等に代表されるような高次成分及び回転非対称成分
には調整方法がない。従って、高次成分及び回転非対称
成分を除去するには、予め組み立て前に各単レンズ或い
はレンズ群の持つ波面収差を測定してレンズ面を非球面
加工する等の方法で、単レンズ或いはレンズ群としての
波面収差を補正し、性能を保証する必要がある。
【０００４】しかしながら被検群レンズまたは被検単レ
ンズの波面収差発生量は数１００〜数１０００λ或いは
それ以上の大きな値となることがある。これだけ大きな
収差量になると通常の干渉計による測定は不可能で、一
般にはいわゆるＮＵＬＬ法を用いて高精度測定が行なわ
れる。
ンズの波面収差発生量は数１００〜数１０００λ或いは
それ以上の大きな値となることがある。これだけ大きな
収差量になると通常の干渉計による測定は不可能で、一
般にはいわゆるＮＵＬＬ法を用いて高精度測定が行なわ
れる。
【０００５】図５はＮＵＬＬ法による従来の大収差レン
ズ系の波面収差測定装置の概略図である。干渉計本体１
はフィゾー型の構成で、1 から出射される平面波の光束
は最終面がフィゾー面（参照面）となっているいわゆる
ＴＳレンズ２へと入射して焦点位置に集光される。ＴＳ
レンズ２の集光点と被検群レンズまたは被検単レンズ３
の距離は、被検群レンズまたは被検単レンズ３内部での
光線の通過状態がレンズ全系組み立て後の光線の通過状
態と近くなるように予め設計される。
ズ系の波面収差測定装置の概略図である。干渉計本体１
はフィゾー型の構成で、1 から出射される平面波の光束
は最終面がフィゾー面（参照面）となっているいわゆる
ＴＳレンズ２へと入射して焦点位置に集光される。ＴＳ
レンズ２の集光点と被検群レンズまたは被検単レンズ３
の距離は、被検群レンズまたは被検単レンズ３内部での
光線の通過状態がレンズ全系組み立て後の光線の通過状
態と近くなるように予め設計される。
【０００６】被検群レンズまたは被検単レンズ３を透過
した光束は通常大きな球面収差（数１００〜数１０００
λ、或いはそれ以上）を持っている。続いて配置される
ＮＵＬＬ光学系６は被検群レンズまたは被検単レンズ３
で発生する球面収差を打ち消す機能を持っている。即
ち、ＮＵＬＬ光学系６は被検群レンズまたは被検単レン
ズ３の持つ大きな球面収差と反対符号で同じ大きさの球
面収差を発生する様に設計されている。従って被検群レ
ンズまたは被検単レンズ３からＮＵＬＬ光学系６を透過
した光束は無収差に近い球面波となる。
した光束は通常大きな球面収差（数１００〜数１０００
λ、或いはそれ以上）を持っている。続いて配置される
ＮＵＬＬ光学系６は被検群レンズまたは被検単レンズ３
で発生する球面収差を打ち消す機能を持っている。即
ち、ＮＵＬＬ光学系６は被検群レンズまたは被検単レン
ズ３の持つ大きな球面収差と反対符号で同じ大きさの球
面収差を発生する様に設計されている。従って被検群レ
ンズまたは被検単レンズ３からＮＵＬＬ光学系６を透過
した光束は無収差に近い球面波となる。
【０００７】続いて配置される球面反射ミラー７の曲率
中心を前記光束の集光点と一致するようにアライメント
すると、球面反射ミラー７で反射した光束は往路と同一
光路をたどり、干渉系本体１へ無収差に近い平面波で逆
入射する。ここで被検群レンズまたは被検単レンズ３及
び球面反射ミラー７はＸＹＺステージ５、８の上にそれ
ぞれ配置され、３軸の調整が可能となっている。またＮ
ＵＬＬ光学系６は予めＴＳレンズ２に対して設計寸法と
なるように高精度に調整されている。
中心を前記光束の集光点と一致するようにアライメント
すると、球面反射ミラー７で反射した光束は往路と同一
光路をたどり、干渉系本体１へ無収差に近い平面波で逆
入射する。ここで被検群レンズまたは被検単レンズ３及
び球面反射ミラー７はＸＹＺステージ５、８の上にそれ
ぞれ配置され、３軸の調整が可能となっている。またＮ
ＵＬＬ光学系６は予めＴＳレンズ２に対して設計寸法と
なるように高精度に調整されている。
【０００８】図６は従来のＮＵＬＬ法による測定手順の
詳細を示すフローである。
詳細を示すフローである。
【０００９】測定が開始されると先ず被検群レンズまた
は被検単レンズ３がＸＹＺステージ５上に配置される
（ステップ21) 。
は被検単レンズ３がＸＹＺステージ５上に配置される
（ステップ21) 。
【００１０】次に被検群レンズまたは被検単レンズ３は
ＸＹＺステージ５を移動させてＴＳレンズ２の焦点位置
に対し所望の位置となるよう、高精度にアライメントが
行なわれる。アライメントはＴＳレンズ２の基準面と被
検群レンズまたは被検単レンズ３の鏡筒の基準面をＸＹ
Ｚ三方向の測長器で測長し、設計寸法になるように調整
することで行なわれる（ステップ61) 。
ＸＹＺステージ５を移動させてＴＳレンズ２の焦点位置
に対し所望の位置となるよう、高精度にアライメントが
行なわれる。アライメントはＴＳレンズ２の基準面と被
検群レンズまたは被検単レンズ３の鏡筒の基準面をＸＹ
Ｚ三方向の測長器で測長し、設計寸法になるように調整
することで行なわれる（ステップ61) 。
【００１１】被検群レンズまたは被検単レンズ３に続き
ＸＹＺステージ８の移動により球面反射ミラー７がアラ
イメントされる。アライメントは干渉計本体で得られる
干渉縞をモニター等で観察し、縞一色な状態となるよう
に行なう。この状態で波面収差測定の準備が整う（ステ
ップ24) 。
ＸＹＺステージ８の移動により球面反射ミラー７がアラ
イメントされる。アライメントは干渉計本体で得られる
干渉縞をモニター等で観察し、縞一色な状態となるよう
に行なう。この状態で波面収差測定の準備が整う（ステ
ップ24) 。
【００１２】収差測定の準備が整うと、フィゾー面をＰ
ＺＴ等で変調するいわゆるフリンジスキャン法等により
波面収差W(x,y)が測定される（ステップ25) 。
ＺＴ等で変調するいわゆるフリンジスキャン法等により
波面収差W(x,y)が測定される（ステップ25) 。
【００１３】次に、予め演算処理装置の内部に格納され
ていたＮＵＬＬ光学系６の波面収差データWn(x,Y) を呼
び出し、 W0(x,y) ＝ W(x,y) −Wn(x,y) (a) という減算処理を行なえば、被検群レンズまたは被検単
レンズ３のみの波面収差W0(x,y) を得ることができる
（ステップ62) 。
ていたＮＵＬＬ光学系６の波面収差データWn(x,Y) を呼
び出し、 W0(x,y) ＝ W(x,y) −Wn(x,y) (a) という減算処理を行なえば、被検群レンズまたは被検単
レンズ３のみの波面収差W0(x,y) を得ることができる
（ステップ62) 。
【００１４】得られた波面収差W0(x,y) をzernike 関数
等の関数でフィッティングすると（ステップ26) 、円周
方向に対するθ、2 θ、3 θ等の成分の項が分離でき、
コマ、アス、３角成分を得ることができる（ステップ6
3) 。
等の関数でフィッティングすると（ステップ26) 、円周
方向に対するθ、2 θ、3 θ等の成分の項が分離でき、
コマ、アス、３角成分を得ることができる（ステップ6
3) 。
【００１５】(a) 式の計算を行なうに当たってはWn(x,
y) を組み立て精度で保証しておく必要がある。また別
の方法として被検群レンズまたは被検単レンズ３の代わ
りに予め特性Wm(x,y) の分かっているマスター群レンズ
またはマスター単レンズをステージ５上に配置して収差
W(x,y)を測定した後、 Wn(x,y) ＝ W(x,y) −Wm(x,y) (b) という計算でWn(x,y) を逆算して求めても良い。
y) を組み立て精度で保証しておく必要がある。また別
の方法として被検群レンズまたは被検単レンズ３の代わ
りに予め特性Wm(x,y) の分かっているマスター群レンズ
またはマスター単レンズをステージ５上に配置して収差
W(x,y)を測定した後、 Wn(x,y) ＝ W(x,y) −Wm(x,y) (b) という計算でWn(x,y) を逆算して求めても良い。
【００１６】以上の手順で、通常の干渉計を用いては測
定不可能な大収差を有する被検群レンズまたは被検単レ
ンズの測定を行なうのが従来の手法であった。
定不可能な大収差を有する被検群レンズまたは被検単レ
ンズの測定を行なうのが従来の手法であった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の図
５及び図６における波面収差測定方法においては以下の
様な問題がある。
５及び図６における波面収差測定方法においては以下の
様な問題がある。
【００１８】先ず大収差を有する被検群レンズまたは被
検単レンズの波面収差の絶対値を高精度測定するには、
ＮＵＬＬ光学系の波面収差Wn(x,y) を高精度に保証する
必要がある。ＮＵＬＬ光学系は被検群レンズまたは被検
単レンズが有する大きな量の波面収差とほぼ同じ大きさ
で異符号の波面収差を有するため、それ自体の絶対値の
保証が非常に難しい。このため被検群レンズまたは被検
単レンズに対しＮＵＬＬ光学系以上の精度を得ることが
できない。また絶対値保証の必要なＮＵＬＬ光学系を被
検群レンズまたは被検単レンズの種類毎に製作する必要
があるのも問題である。
検単レンズの波面収差の絶対値を高精度測定するには、
ＮＵＬＬ光学系の波面収差Wn(x,y) を高精度に保証する
必要がある。ＮＵＬＬ光学系は被検群レンズまたは被検
単レンズが有する大きな量の波面収差とほぼ同じ大きさ
で異符号の波面収差を有するため、それ自体の絶対値の
保証が非常に難しい。このため被検群レンズまたは被検
単レンズに対しＮＵＬＬ光学系以上の精度を得ることが
できない。また絶対値保証の必要なＮＵＬＬ光学系を被
検群レンズまたは被検単レンズの種類毎に製作する必要
があるのも問題である。
【００１９】ＮＵＬＬ光学系の波面収差の測定にマスタ
ー群レンズまたはマスター単レンズを用いる方法も、マ
スター群レンズまたはマスター単レンズの精度以上の絶
対測定は不可能である。またマスター群レンズまたはマ
スター単レンズも被検群レンズまたは被検単レンズの種
類毎に製作する必要がある。
ー群レンズまたはマスター単レンズを用いる方法も、マ
スター群レンズまたはマスター単レンズの精度以上の絶
対測定は不可能である。またマスター群レンズまたはマ
スター単レンズも被検群レンズまたは被検単レンズの種
類毎に製作する必要がある。
【００２０】従って、従来の大収差測定法にはＮＵＬＬ
光学系、或いはＮＵＬＬ光学系に付随するマスター群レ
ンズまたはマスター単レンズに関する問題点が数多くあ
り、結果的に装置のコストアップ、大型化、複雑化へと
つながっていた。
光学系、或いはＮＵＬＬ光学系に付随するマスター群レ
ンズまたはマスター単レンズに関する問題点が数多くあ
り、結果的に装置のコストアップ、大型化、複雑化へと
つながっていた。
【００２１】本発明は以上の問題点を考慮し、ＮＵＬＬ
光学系或いはマスター群レンズまたはマスター単レンズ
の精度に影響されずに大収差光学系の波面収差を高精度
に測定法する、特に、被検群レンズまたは被検単レンズ
の波面収差の回転非対称成分のみを精度良く絶対測定す
る）波面収差測定方法及び波面収差測定装置を提供する
ことを目的とする。
光学系或いはマスター群レンズまたはマスター単レンズ
の精度に影響されずに大収差光学系の波面収差を高精度
に測定法する、特に、被検群レンズまたは被検単レンズ
の波面収差の回転非対称成分のみを精度良く絶対測定す
る）波面収差測定方法及び波面収差測定装置を提供する
ことを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】このため本発明の波面収
差測定方法及び波面収差測定装置においては、被検群レ
ンズまたは被検単レンズを回転することにより少なくと
も２つの方向φ1 、φ2 における波面収差W φ 1 、W φ
2 を測定し、回転に追従する成分と、それ以外の成分を
演算で分離して波面収差の回転非対称成分を検出するこ
とを特徴としている。
差測定方法及び波面収差測定装置においては、被検群レ
ンズまたは被検単レンズを回転することにより少なくと
も２つの方向φ1 、φ2 における波面収差W φ 1 、W φ
2 を測定し、回転に追従する成分と、それ以外の成分を
演算で分離して波面収差の回転非対称成分を検出するこ
とを特徴としている。
【００２３】測定方向が２つの場合を例にとると、２つ
の回転方向φ1 、φ2 における波面収差W φ 1 、W φ 2
をzernike 関数等でフィッティングした後、該フィッテ
ィング結果のn θ成分（n ＝1,2,3,…) を分析して被検
群レンズまたは被検単レンズのφ1 からφ2 への回転に
追従した成分と、それ以外の成分を分離すれば、波面収
差の回転非対称成分が検出できる。
の回転方向φ1 、φ2 における波面収差W φ 1 、W φ 2
をzernike 関数等でフィッティングした後、該フィッテ
ィング結果のn θ成分（n ＝1,2,3,…) を分析して被検
群レンズまたは被検単レンズのφ1 からφ2 への回転に
追従した成分と、それ以外の成分を分離すれば、波面収
差の回転非対称成分が検出できる。
【００２４】本発明においては被検群レンズまたは被検
単レンズを回転させるだけで波面収差の非対称成分を得
ることができるため、マスター群レンズまたはマスター
単レンズを用意しなくても被検群レンズまたは被検単レ
ンズの波面収差の回転非対称成分を絶対測定することが
可能である。
単レンズを回転させるだけで波面収差の非対称成分を得
ることができるため、マスター群レンズまたはマスター
単レンズを用意しなくても被検群レンズまたは被検単レ
ンズの波面収差の回転非対称成分を絶対測定することが
可能である。
【００２５】また、本発明はＮＵＬＬ光学系を用いる大
収差測定だけでなく、ＮＵＬＬ光学系を必要としない通
常の波面測定での回転非対称成分の絶対測定にも適用可
能である。
収差測定だけでなく、ＮＵＬＬ光学系を必要としない通
常の波面測定での回転非対称成分の絶対測定にも適用可
能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例１の波面収
差測定装置の構成を示す図面である。図1 では従来例を
示す図５の構成に加えて、被検群レンズまたは被検単レ
ンズ３を回転させる回転機構４が設けられている点が特
徴である。ＮＵＬＬ光学系６及びＴＳレンズ２は互いに
偏心が少なくなるように、また互いの間隔が設計値に近
くなるように事前にアライメントされている。被検群レ
ンズまたは被検単レンズ３による収差発生が小さくてＮ
ＵＬＬ光学系が不要な場合には、ＮＵＬＬ光学系６を削
除して検査光束がＴＳレンズ２、被検群レンズまたは被
検単レンズ３から直接反射ミラー７に入射する構成を考
えれば良い。
差測定装置の構成を示す図面である。図1 では従来例を
示す図５の構成に加えて、被検群レンズまたは被検単レ
ンズ３を回転させる回転機構４が設けられている点が特
徴である。ＮＵＬＬ光学系６及びＴＳレンズ２は互いに
偏心が少なくなるように、また互いの間隔が設計値に近
くなるように事前にアライメントされている。被検群レ
ンズまたは被検単レンズ３による収差発生が小さくてＮ
ＵＬＬ光学系が不要な場合には、ＮＵＬＬ光学系６を削
除して検査光束がＴＳレンズ２、被検群レンズまたは被
検単レンズ３から直接反射ミラー７に入射する構成を考
えれば良い。
【００２７】図２は本発明の実施例１の測定手順を示す
フローである。以下、図２に従って説明を行なう。
フローである。以下、図２に従って説明を行なう。
【００２８】測定が開始されると先ず被検群レンズまた
は被検単レンズ３が回転機構４の機能が付いたＸＹＺス
テージ５の上に配置される（ステップ21) 。
は被検単レンズ３が回転機構４の機能が付いたＸＹＺス
テージ５の上に配置される（ステップ21) 。
【００２９】配置された被検群レンズまたは被検単レン
ズ３は回転して方向φ1 に固定される（ステップ22) 。
ズ３は回転して方向φ1 に固定される（ステップ22) 。
【００３０】次いでＸＹＺステージ５の移動により被検
群レンズまたは被検単レンズ３の偏心及び光軸方向の距
離をＮＵＬＬ光学系６及びＴＳレンズ２に対して調整
し、アライメントが行なわれる（ステップ23) 。
群レンズまたは被検単レンズ３の偏心及び光軸方向の距
離をＮＵＬＬ光学系６及びＴＳレンズ２に対して調整
し、アライメントが行なわれる（ステップ23) 。
【００３１】被検群レンズまたは被検単レンズ３の調整
が終了すると、ＸＹＺステージ８を移動させ、球面反射
ミラー７の曲率中心がＮＵＬＬ光学系６からの光束の集
光点に一致するようにアライメントが行なわれる。アラ
イメントは干渉計本体１から得られる干渉縞をモニター
等で観察し、縞一色な状態となるように調整する。この
状態で波面収差測定の準備が整う（ステップ24) 。
が終了すると、ＸＹＺステージ８を移動させ、球面反射
ミラー７の曲率中心がＮＵＬＬ光学系６からの光束の集
光点に一致するようにアライメントが行なわれる。アラ
イメントは干渉計本体１から得られる干渉縞をモニター
等で観察し、縞一色な状態となるように調整する。この
状態で波面収差測定の準備が整う（ステップ24) 。
【００３２】測定準備が整ったところで波面収差の測定
に入る。波面収差はフィゾー面、即ち、最終面が参照面
となっているＴＳレンズ２或いは球面反射ミラー７を光
軸方向にＰＺＴ素子等で波長オーダの微小量スキャンす
る、いわゆるフリンジスキャン法等の手法で高精度に測
定する（ステップ25) 。
に入る。波面収差はフィゾー面、即ち、最終面が参照面
となっているＴＳレンズ２或いは球面反射ミラー７を光
軸方向にＰＺＴ素子等で波長オーダの微小量スキャンす
る、いわゆるフリンジスキャン法等の手法で高精度に測
定する（ステップ25) 。
【００３３】測定された波面W φ 1(x,y)はzernike 関数
等でフィッティングする。ここまでで方向φ1 の測定及
び計算処理が終了する（ステップ27) 。
等でフィッティングする。ここまでで方向φ1 の測定及
び計算処理が終了する（ステップ27) 。
【００３４】次に被検群レンズまたは被検単レンズ３を
回転機構４により方向φ2 に回転して固定する（ステッ
プ27) 。
回転機構４により方向φ2 に回転して固定する（ステッ
プ27) 。
【００３５】以降の測定手順は方向φ1 と同様で、球面
反射ミラー７をアライメントした後（ステップ28) 、波
面収差W φ 2(x,y)を測定して（ステップ29) 、zernike
関数によるフィッティングを行なう（ステップ30) 。
反射ミラー７をアライメントした後（ステップ28) 、波
面収差W φ 2(x,y)を測定して（ステップ29) 、zernike
関数によるフィッティングを行なう（ステップ30) 。
【００３６】ステップ31は被検群レンズまたは被検単レ
ンズ３の方向φ1 から方向φ2 へ回転に伴う測定波面の
回転追従成分と回転非追従成分の分離を、各n θ成分に
ついて演算する工程である。演算は次のような手順で行
なわれる。
ンズ３の方向φ1 から方向φ2 へ回転に伴う測定波面の
回転追従成分と回転非追従成分の分離を、各n θ成分に
ついて演算する工程である。演算は次のような手順で行
なわれる。
【００３７】被検群レンズまたは被検単レンズ３が回転
方向φにセットされている場合の測定波面収差W φ(x,
y) はzernike 関数により展開すると W φ(x,y) ＝W φ(r, θ) ＝C φ 1+C θ2・r・cos θ+Cφ 3・r・sin θ+Cφ 4・(2r2-1)+・・・ (1) と表わすことができる。W φ(r, θ) は(r, θ) 座標系
での測定波面、係数C φ i はzernike 関数で展開した係
数(zernike係数）Ciのφ方向での値である。
方向φにセットされている場合の測定波面収差W φ(x,
y) はzernike 関数により展開すると W φ(x,y) ＝W φ(r, θ) ＝C φ 1+C θ2・r・cos θ+Cφ 3・r・sin θ+Cφ 4・(2r2-1)+・・・ (1) と表わすことができる。W φ(r, θ) は(r, θ) 座標系
での測定波面、係数C φ i はzernike 関数で展開した係
数(zernike係数）Ciのφ方向での値である。
【００３８】ここで(1) 式によりzernike 関数で展開さ
れた項のn θ成分(n＝1,2,3,…) で、r の項の形が同一
であるcos 項とsin 項の２項に注目する。即ち第i 項と
第j項にあたるcos 項とsin 項に注目した場合、r に関
する項を省略すると、方向φ1 の測定波面のn θ成分(n
＝1,2,3,…) は C φ 1i・cos(n θ）＋ Cφ 1j・sin(n θ） (2) 方向φ2 の測定波面のn θ成分(n＝1,2,3,…) は C φ 2i・cos(n θ）＋ Cφ 2j・sin(n θ） (3) と表わされる。i,j の値は例えばr に関する項が1 次の
場合は(1) 式の第２項と第３項が対応するのでi ＝2 、
j ＝3 となる。
れた項のn θ成分(n＝1,2,3,…) で、r の項の形が同一
であるcos 項とsin 項の２項に注目する。即ち第i 項と
第j項にあたるcos 項とsin 項に注目した場合、r に関
する項を省略すると、方向φ1 の測定波面のn θ成分(n
＝1,2,3,…) は C φ 1i・cos(n θ）＋ Cφ 1j・sin(n θ） (2) 方向φ2 の測定波面のn θ成分(n＝1,2,3,…) は C φ 2i・cos(n θ）＋ Cφ 2j・sin(n θ） (3) と表わされる。i,j の値は例えばr に関する項が1 次の
場合は(1) 式の第２項と第３項が対応するのでi ＝2 、
j ＝3 となる。
【００３９】被検群レンズまたは被検単レンズ３自体の
波面の持つn θ成分を第i,j 項に関してr の項を省略し
て表わすと CTi ・cos(n θ）＋ CTj・sin(n θ） (4) また同じ第i,j 項に関するn θ成分でも、波面収差以外
の原因で生じているシステムエラー成分と考えられる項
をやはりr の項を省略して表わすと CSi ・cos(n θ）＋ CSj・sin(n θ） (5) となる。方向φ1 での測定波面のn θ成分は被検群レン
ズまたは被検単レンズ３が持つ波面収差とシステムエラ
ー成分の和なので C φ 1i・cos(n θ）+Cφ 1j・sin(n θ) ＝ CTi・cos(nθ)+CTj・sin(n θ)+CSi・cos(n θ)+CSj・sin(n θ） ＝(CTi+CSi)・cos(n θ)+(CTj+CSj)・sin(n θ) (6) ∴ Cφ 1i＝ CTi ＋ CSi (7) Cφ 1j＝ CTj ＋ CSj (8) 一方、方向φ2 での測定波面のn θ成分は被検群レンズ
または被検単レンズ３の方向φ1 での波面収差のn θ成
分を( φ2 −φ1)だけ回転させた成分とシステムエラー
成分の和として表わされるので C φ 2i・cos(nθ)+C φ 2j・sin(nθ) ＝CTi・cos(n[θ-(φ2-φ1)])+CTj・sin(n[ θ-(φ2-φ1)]) + CSi・cos(n θ)+CSj・sin(n θ) ＝(CTi・cos(n[φ2-φ1])-CTj・sin(n[φ2-φ1])+CSi)・cos(n θ) + (CTi・sin(n[φ2-φ1])+CTj・cos(n[φ2-φ1])+CSi)・sin(n θ) (9) ∴ Cφ 2i＝CTi・cos(n[φ2-φ1])-CTj・sin(n[φ2-φ1])+CSi (10) Cφ 2j＝CTi・sin(n[φ2-φ1])-CTj・cos(n[φ2-φ1])+CSi (11) (7) 、(8) 、(10)、(11)をCTi 、CTj 、CSi 、CSj について解くと、 CTi ＝{(Cφ 1i-Cφ 2i)・(1-cos(n[ φ2-φ1])) -(Cφ 1j-Cφ 2j)・sin(n[φ2-φ1])}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1]) (12) CTj ＝{(Cφ 1i-Cφ 2i)・sin(n[φ2-φ1]) +(Cφ 1j-Cφ 2j)・(1-cos(n[φ2-φ1]))}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1])) (13) CSi ＝｛(Cφ 1i+Cφ 2i)・(1-cos(n[ φ2-φ1])) +(Cφ 1j-Cφ 2j)・sin(n[φ2-φ1]))}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1])) (14) CSj ＝｛(Cφ 1i-Cφ 2i)・sin(n[φ2-φ1])) +(Cφ 1j+Cφ 2j)・(1-cos(n[φ2-φ1])}/2/(1-cos(n[φ2-φ1])) (15) 以上の手順で(12)、(13)を計算することにより、被検群
レンズまたは被検単レンズ３が持つ波面収差のn θ成分
CTi 、 CTjを抽出することができる。
波面の持つn θ成分を第i,j 項に関してr の項を省略し
て表わすと CTi ・cos(n θ）＋ CTj・sin(n θ） (4) また同じ第i,j 項に関するn θ成分でも、波面収差以外
の原因で生じているシステムエラー成分と考えられる項
をやはりr の項を省略して表わすと CSi ・cos(n θ）＋ CSj・sin(n θ） (5) となる。方向φ1 での測定波面のn θ成分は被検群レン
ズまたは被検単レンズ３が持つ波面収差とシステムエラ
ー成分の和なので C φ 1i・cos(n θ）+Cφ 1j・sin(n θ) ＝ CTi・cos(nθ)+CTj・sin(n θ)+CSi・cos(n θ)+CSj・sin(n θ） ＝(CTi+CSi)・cos(n θ)+(CTj+CSj)・sin(n θ) (6) ∴ Cφ 1i＝ CTi ＋ CSi (7) Cφ 1j＝ CTj ＋ CSj (8) 一方、方向φ2 での測定波面のn θ成分は被検群レンズ
または被検単レンズ３の方向φ1 での波面収差のn θ成
分を( φ2 −φ1)だけ回転させた成分とシステムエラー
成分の和として表わされるので C φ 2i・cos(nθ)+C φ 2j・sin(nθ) ＝CTi・cos(n[θ-(φ2-φ1)])+CTj・sin(n[ θ-(φ2-φ1)]) + CSi・cos(n θ)+CSj・sin(n θ) ＝(CTi・cos(n[φ2-φ1])-CTj・sin(n[φ2-φ1])+CSi)・cos(n θ) + (CTi・sin(n[φ2-φ1])+CTj・cos(n[φ2-φ1])+CSi)・sin(n θ) (9) ∴ Cφ 2i＝CTi・cos(n[φ2-φ1])-CTj・sin(n[φ2-φ1])+CSi (10) Cφ 2j＝CTi・sin(n[φ2-φ1])-CTj・cos(n[φ2-φ1])+CSi (11) (7) 、(8) 、(10)、(11)をCTi 、CTj 、CSi 、CSj について解くと、 CTi ＝{(Cφ 1i-Cφ 2i)・(1-cos(n[ φ2-φ1])) -(Cφ 1j-Cφ 2j)・sin(n[φ2-φ1])}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1]) (12) CTj ＝{(Cφ 1i-Cφ 2i)・sin(n[φ2-φ1]) +(Cφ 1j-Cφ 2j)・(1-cos(n[φ2-φ1]))}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1])) (13) CSi ＝｛(Cφ 1i+Cφ 2i)・(1-cos(n[ φ2-φ1])) +(Cφ 1j-Cφ 2j)・sin(n[φ2-φ1]))}/2/(1-cos(n[ φ2-φ1])) (14) CSj ＝｛(Cφ 1i-Cφ 2i)・sin(n[φ2-φ1])) +(Cφ 1j+Cφ 2j)・(1-cos(n[φ2-φ1])}/2/(1-cos(n[φ2-φ1])) (15) 以上の手順で(12)、(13)を計算することにより、被検群
レンズまたは被検単レンズ３が持つ波面収差のn θ成分
CTi 、 CTjを抽出することができる。
【００４０】本実施例は方向φ1 、方向φ2 での測定波
面収差W φ 1(r,θ) 、 Wφ 2(r,θ)をzernike 関数で展
開した係数を成分分析した後、回転追従成分と回転非追
従成分の分離演算を行ない、1 θ成分を除いた2 θ、3
θ、或いはそれ以上のn θ成分についての高精度な絶対
測定を可能としたことが特徴である。
面収差W φ 1(r,θ) 、 Wφ 2(r,θ)をzernike 関数で展
開した係数を成分分析した後、回転追従成分と回転非追
従成分の分離演算を行ない、1 θ成分を除いた2 θ、3
θ、或いはそれ以上のn θ成分についての高精度な絶対
測定を可能としたことが特徴である。
【００４１】1 θ成分を特別扱いする理由は以下の通り
である。本発明の被検群レンズまたは被検単レンズ３の
光軸の回りの回転から(12)〜 (15) の計算は、回転の前
後でＮＵＬＬ光学系と３との光軸方向の距離が設計値に
対して誤差と偏心がなく、さらに両者が変化しないこと
が前提である。回転前後で光軸方向の位置が変化する
と、測定波面に球面収差が発生し、偏心が発生するとい
わゆるコマ収差、つまり1 θ成分が発生する。従って本
発明で測定対象とする波面収差の回転非対称成分のうち
1 θ成分のコマ収差の高精度な測定には、回転の前後に
おいて被検群レンズまたは被検単レンズ３に偏心が発生
しないようにする必要がある。以上が1 θ成分を特別扱
いする理由である。
である。本発明の被検群レンズまたは被検単レンズ３の
光軸の回りの回転から(12)〜 (15) の計算は、回転の前
後でＮＵＬＬ光学系と３との光軸方向の距離が設計値に
対して誤差と偏心がなく、さらに両者が変化しないこと
が前提である。回転前後で光軸方向の位置が変化する
と、測定波面に球面収差が発生し、偏心が発生するとい
わゆるコマ収差、つまり1 θ成分が発生する。従って本
発明で測定対象とする波面収差の回転非対称成分のうち
1 θ成分のコマ収差の高精度な測定には、回転の前後に
おいて被検群レンズまたは被検単レンズ３に偏心が発生
しないようにする必要がある。以上が1 θ成分を特別扱
いする理由である。
【００４２】2 θ、3 θ、或いはそれ以上のn θ成分は
測定波面収差をzernike 関数で展開した段階で1 θ成分
と分離される為、回転の前後で偏心が発生しても影響を
受けない。つまり、1 θ成分以外のn θ成分の測定は被
検群レンズまたは被検単レンズ３に対して特別に高精度
な回転軸を設けなくても、充分な高精度で絶対測定を行
なうことができる。
測定波面収差をzernike 関数で展開した段階で1 θ成分
と分離される為、回転の前後で偏心が発生しても影響を
受けない。つまり、1 θ成分以外のn θ成分の測定は被
検群レンズまたは被検単レンズ３に対して特別に高精度
な回転軸を設けなくても、充分な高精度で絶対測定を行
なうことができる。
【００４３】ここでφ1 及びφ2 の設定を n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1) ・π (m＝1,2,3,…) とすれば、ノイズの影響を受けにくい、安定性の良い測
定が可能となる。
定が可能となる。
【００４４】その理由について以下に述べる。(12)式か
ら、 ΔCTi =2CTi/2Cφ 1i・ΔCφ1i +2CTi/2Cφ2i ・ΔCφ2i +2CTi/2Cφ 1j・ΔCφ1j +2CTi/2Cφ 2j・ΔCφ2j (12') ここで、
ら、 ΔCTi =2CTi/2Cφ 1i・ΔCφ1i +2CTi/2Cφ2i ・ΔCφ2i +2CTi/2Cφ 1j・ΔCφ1j +2CTi/2Cφ 2j・ΔCφ2j (12') ここで、
【００４５】
【数１】 (12')式が最小になる場合が最も安定しているので、
(C),(D)式を最小にすれば良い。従って、 sin n(φ2-φ1)=0 ∴n(φ2-φ1)=mπ(m=1,2,3,…) 但し、n(φ2-φ1)=2mπだと(12)式の分母が0となってし
まうので、 ∴n(φ2-φ1)=(2m-1)π(m=1,2,3,…) この条件を満たすとき、ノイズの影響を受けない最も安
定した測定が可能となる。
(C),(D)式を最小にすれば良い。従って、 sin n(φ2-φ1)=0 ∴n(φ2-φ1)=mπ(m=1,2,3,…) 但し、n(φ2-φ1)=2mπだと(12)式の分母が0となってし
まうので、 ∴n(φ2-φ1)=(2m-1)π(m=1,2,3,…) この条件を満たすとき、ノイズの影響を受けない最も安
定した測定が可能となる。
【００４６】ここで例えば ｜φ2 −φ1 ｜＝ π/2又はπ 即ち、測定方向を直交する方向にとると、n ＝1 の場合 CTi ＝(Cφ 1i− Cφ 2i − Cφ 1j ＋ Cφ 2j)/2 (16) CTj ＝(Cφ 1i− Cφ 2i ＋ Cφ 1j − Cφ 2j)/2 (17) CSi ＝(Cφ 1i＋ Cφ 2i ＋ Cφ 1j − Cφ 2j)/2 (18) CSj ＝(Cφ 1i− Cφ 2i ＋ Cφ 1j ＋ Cφ 2j)/2 (19) n ＝2 の場合 CTi ＝(Cφ 1i− Cφ 2i) /2 (20) CTj ＝(Cφ 1j− Cφ 2j) /2 (21) CSi ＝(Cφ 1i＋ Cφ 2i) /2 (22) CSj ＝(Cφ 1i＋ Cφ 2j) /2 (23) n ＝3 の場合 CTi ＝(Cφ 1i− Cφ 2i＋ Cφ 1j− Cφ 2j)/2 (24) CTj ＝( −C φ 1i＋ Cφ 2i＋ Cφ 1j− Cφ 2j)/2 (25) CSi ＝(Cφ 1i＋ Cφ 2i− Cφ 1j＋ Cφ 2j)/2 (26) CSj ＝( −C φ 1i＋ Cφ 2i＋ Cφ 1j＋ Cφ 2j)/2 (27) n ＝4 の場合は cos ［n ・( φ2 −φ1)］＝1 sin ［n ・( φ2 −φ1)］＝0 となるため、(12)〜(15)式の右辺の係数が0 となりCTi、
CTi、CSj、CSj を求めることができない。
CTi、CSj、CSj を求めることができない。
【００４７】実際には殆どの光学系の波面収差は、円周
方向に関して3 θ成分まで考慮すれば十分である。従っ
て4 θ成分を求めることができなくても、互いに直交す
る方向の条件で測定を行なえば通常問題はない。この場
合、n ＝2 では n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1) ・π (m＝1,2,3,…) という安定条件を満たすので、2 θ成分に関して最も安
定した測定が可能である。
方向に関して3 θ成分まで考慮すれば十分である。従っ
て4 θ成分を求めることができなくても、互いに直交す
る方向の条件で測定を行なえば通常問題はない。この場
合、n ＝2 では n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1) ・π (m＝1,2,3,…) という安定条件を満たすので、2 θ成分に関して最も安
定した測定が可能である。
【００４８】また、 ｜φ2 −φ1 ｜＝ π/4 とすれば n ＝4 の場合 CTi ＝(Cφ 1i− Cφ 2i) /2 (28) CTj ＝(Cφ 1j− Cφ 2j) /2 (29) CSi ＝(Cφ 1i＋ Cφ 2i) /2 (30) CSj ＝(Cφ 1j＋ Cφ 2j) /2 (31) となり、4 θ成分に関する測定も可能となる。この場合
も同様に n＝1,2,3 に対して測定可能であるが、特に n
＝4 の場合に、 n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1) ・π (m＝1,2,3,…) の安定条件を満たすので、４ θ成分に対して最も安定
した測定が可能となる。これは前述のφ2 −φ1 ＝π/2
の時のn ＝2 と同一である。同様に、１θ成分の安定の
為には｜φ2−φ１｜＝πとすれば良い。
も同様に n＝1,2,3 に対して測定可能であるが、特に n
＝4 の場合に、 n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1) ・π (m＝1,2,3,…) の安定条件を満たすので、４ θ成分に対して最も安定
した測定が可能となる。これは前述のφ2 −φ1 ＝π/2
の時のn ＝2 と同一である。同様に、１θ成分の安定の
為には｜φ2−φ１｜＝πとすれば良い。
【００４９】本実施例から解るように本発明では被検群
レンズまたは被検単レンズ自体を回して、測定を行ない
波面解析を行なうため、ＮＵＬＬ光学系の精度は最終的
な波面収差測定精度に全く寄与していない。このため高
精度にＮＵＬＬ光学系を製作し、さらに該ＮＵＬＬ光学
系の波面の絶対値を求めておくといった手順が不要なの
で、簡易な構成で高精度に波面収差の値を測定できると
いう利点がある。
レンズまたは被検単レンズ自体を回して、測定を行ない
波面解析を行なうため、ＮＵＬＬ光学系の精度は最終的
な波面収差測定精度に全く寄与していない。このため高
精度にＮＵＬＬ光学系を製作し、さらに該ＮＵＬＬ光学
系の波面の絶対値を求めておくといった手順が不要なの
で、簡易な構成で高精度に波面収差の値を測定できると
いう利点がある。
【００５０】図３は本発明の波面収差測定法の実施例２
の測定手順のフローを示すものである。実施例２は被検
群レンズまたは被検単レンズ３の回転方向数を増やすこ
とにより、実施例１では測定不可能であったn θ成分に
関しても測定を可能にするとともに、測定の再現精度を
向上させたものである。
の測定手順のフローを示すものである。実施例２は被検
群レンズまたは被検単レンズ３の回転方向数を増やすこ
とにより、実施例１では測定不可能であったn θ成分に
関しても測定を可能にするとともに、測定の再現精度を
向上させたものである。
【００５１】実施例１の様な２方向測定の場合には(1
2)、(13)式から明らかなように n ・( φ2 −φ1)＝2 π を満たす nに対してn θ成分を求めることができない。
例えばφ2 −φ1 ＝π/2の場合には、前述の様にn ＝4
、つまり4 θ成分を求めることができない。２方向測
定で求めることができない成分まで求めるため、本実施
例ではφ1 、φ2 と異なる第３の方向φ3 での波面収差
W φ 3(r,θ) を測定することを特徴としている。従って
本実施例では実施例１の方向φ2 と方向φ1 の組み合わ
せに加えて、方向φ3 で測定した波面収差の結果を使っ
て方向φ3 と方向φ1 、または方向φ3 と方向φ2 の組
み合わせでも(12)、(13)と同様の計算を行なう。方向３
を加えることで２方向では得ることのできなかったn θ
成分についても、zernike 関数のフィッティングを加え
て波面収差の回転非対称成分を分離演算して検出するこ
とができる。また、方向φ 1 、φ2 で得られた結果と
の平均値を取る等の平均化効果により、測定の再現性を
向上させることができる。
2)、(13)式から明らかなように n ・( φ2 −φ1)＝2 π を満たす nに対してn θ成分を求めることができない。
例えばφ2 −φ1 ＝π/2の場合には、前述の様にn ＝4
、つまり4 θ成分を求めることができない。２方向測
定で求めることができない成分まで求めるため、本実施
例ではφ1 、φ2 と異なる第３の方向φ3 での波面収差
W φ 3(r,θ) を測定することを特徴としている。従って
本実施例では実施例１の方向φ2 と方向φ1 の組み合わ
せに加えて、方向φ3 で測定した波面収差の結果を使っ
て方向φ3 と方向φ1 、または方向φ3 と方向φ2 の組
み合わせでも(12)、(13)と同様の計算を行なう。方向３
を加えることで２方向では得ることのできなかったn θ
成分についても、zernike 関数のフィッティングを加え
て波面収差の回転非対称成分を分離演算して検出するこ
とができる。また、方向φ 1 、φ2 で得られた結果と
の平均値を取る等の平均化効果により、測定の再現性を
向上させることができる。
【００５２】例えば ｜φ2 −φ1 ｜＝π/2、｜φ3 −φ1 ｜＝π/4又は、 ｜φ2 −φ1 ｜＝π、｜φ3 −φ1 ｜＝π/2 とすれば、７θの測定が可能と成るまで実施例１で述べ
た安定条件を考慮してφ1 とφ2 の測定結果を用いて1
θ、２θ、3 θ、5 θ、6 θ、7 θ成分を、φ1とφ3
の測定結果を用いて、4 θ成分を、4 θ成分以外に関し
てはφ1 とφ3 からの結果とφ1 とφ2 からの結果のい
ずれか、或いは平均値によって求められる。測定の安定
条件φ1 とφ3 或いはφ1 とφ2 等の組み合わせにおい
ても、両方の結果の平均値を求めれば、平均化効果によ
りさらに安定した測定が可能である。
た安定条件を考慮してφ1 とφ2 の測定結果を用いて1
θ、２θ、3 θ、5 θ、6 θ、7 θ成分を、φ1とφ3
の測定結果を用いて、4 θ成分を、4 θ成分以外に関し
てはφ1 とφ3 からの結果とφ1 とφ2 からの結果のい
ずれか、或いは平均値によって求められる。測定の安定
条件φ1 とφ3 或いはφ1 とφ2 等の組み合わせにおい
ても、両方の結果の平均値を求めれば、平均化効果によ
りさらに安定した測定が可能である。
【００５３】さらに、 ｜φ2 −φ1 ｜＝π、｜φ3 −φ1 ｜＝π／2 とすれば、３θまで可能で、１θ、２θについて特に安
定した測定が可能となる。
定した測定が可能となる。
【００５４】測定は図３のフローに示す様に３つに限ら
れるものではなく、さらに第４或いは第５の方向をφ4
、φ5 として測定する回転方向を増やせば、測定不能
なn θ成分を減少することができる。さらに、測定結果
の平均値操作を行なうことにより平均化効果で測定の再
現精度が向上することは言うまでもない。
れるものではなく、さらに第４或いは第５の方向をφ4
、φ5 として測定する回転方向を増やせば、測定不能
なn θ成分を減少することができる。さらに、測定結果
の平均値操作を行なうことにより平均化効果で測定の再
現精度が向上することは言うまでもない。
【００５５】本発明の実施例３は実施例１の構成にさら
に被検群レンズまたは被検単レンズ３の偏心を測定する
機能を付加したものである。実施例１で詳細な説明をし
たように、回転非対称成分の測定は被検群レンズまたは
被検単レンズ３の回転方向φ1 、φ2 における測定波面
から演算により回転追従成分を分離して、該波面の回転
非対称成分を求めるものであった。従って実施例１にお
いては前述の様に被検群レンズまたは被検単レンズ３の
波面収差を方向φ1 とφ2 で測定する際に、特に1 θ成
分を精度良く求めるため、該被検群レンズまたは被検単
レンズ３とＮＵＬＬ光学系の偏心が起こらないようにア
ライメントする必要があった。偏心許容度は被検群レン
ズまたは被検単レンズ３の波面収差を０．０１λ程度で
測定する場合、平行偏心で０．０１〜０．１μm 、傾き
偏心で1 ”以上が要求される。
に被検群レンズまたは被検単レンズ３の偏心を測定する
機能を付加したものである。実施例１で詳細な説明をし
たように、回転非対称成分の測定は被検群レンズまたは
被検単レンズ３の回転方向φ1 、φ2 における測定波面
から演算により回転追従成分を分離して、該波面の回転
非対称成分を求めるものであった。従って実施例１にお
いては前述の様に被検群レンズまたは被検単レンズ３の
波面収差を方向φ1 とφ2 で測定する際に、特に1 θ成
分を精度良く求めるため、該被検群レンズまたは被検単
レンズ３とＮＵＬＬ光学系の偏心が起こらないようにア
ライメントする必要があった。偏心許容度は被検群レン
ズまたは被検単レンズ３の波面収差を０．０１λ程度で
測定する場合、平行偏心で０．０１〜０．１μm 、傾き
偏心で1 ”以上が要求される。
【００５６】実際には上記の偏心精度を被検群レンズま
たは被検単レンズ３の回転に際し実現することが難しい
場合がある。そのため実施例３では被検群レンズまたは
被検単レンズ３の偏心量を測定するユニットを付加し、
測定された偏心量を用いて測定波面に補正をかけること
を特徴としている。
たは被検単レンズ３の回転に際し実現することが難しい
場合がある。そのため実施例３では被検群レンズまたは
被検単レンズ３の偏心量を測定するユニットを付加し、
測定された偏心量を用いて測定波面に補正をかけること
を特徴としている。
【００５７】図４は実施例３における測定装置の構成例
で、図１の系に対し偏心測定ユニット４９を付加したも
のである。偏心測定ユニット４９からのレーザ光束はビ
ームスプリッタ４８によって２光束に分離されて、一方
の光束４１はミラー４３、４４を介して被検群レンズま
たは被検単レンズ３の第１面へ入射し、他方の光束はミ
ラー４７、４６、４５を介して同様に被検群レンズまた
は被検単レンズ３の第１面の異なる位置に入射する。入
射する２つの光束４１、４２は被検群レンズまたは被検
単レンズ３の第１面の曲率中心に向けて入射する。光束
４１、４２の第１面からの反射光束は同一経路を逆進
し、偏心測定ユニット４９へ入射し、両光束の干渉縞が
観察される。被検群レンズまたは被検単レンズ３を光軸
の周りに回転させると、回転に伴って干渉縞が変化す
る。該変化を測定することにより両光束の光路長変化が
解り、被検群レンズまたは被検単レンズ３の回転方向φ
における偏心量を求めることができる。
で、図１の系に対し偏心測定ユニット４９を付加したも
のである。偏心測定ユニット４９からのレーザ光束はビ
ームスプリッタ４８によって２光束に分離されて、一方
の光束４１はミラー４３、４４を介して被検群レンズま
たは被検単レンズ３の第１面へ入射し、他方の光束はミ
ラー４７、４６、４５を介して同様に被検群レンズまた
は被検単レンズ３の第１面の異なる位置に入射する。入
射する２つの光束４１、４２は被検群レンズまたは被検
単レンズ３の第１面の曲率中心に向けて入射する。光束
４１、４２の第１面からの反射光束は同一経路を逆進
し、偏心測定ユニット４９へ入射し、両光束の干渉縞が
観察される。被検群レンズまたは被検単レンズ３を光軸
の周りに回転させると、回転に伴って干渉縞が変化す
る。該変化を測定することにより両光束の光路長変化が
解り、被検群レンズまたは被検単レンズ３の回転方向φ
における偏心量を求めることができる。
【００５８】偏心量からの補正は以下の手順で行なう。
【００５９】先ず、方向φ1 における偏心量ε1 及び方
向φ2 における偏心量ε2 を前述の偏心測定ユニット４
９を使って測定し、実施例１に示した手順で方向φ1 、
φ2における測定波面をzernike 関数で展開した係数を
求める。求められたzernikeの1 θ成分の項のみに４９
で測定した偏心量による補正をかける。補正のため被検
群レンズまたは被検単レンズ３については予めシミュレ
ーションにより、偏心した時のzernike 係数の1 θ成分
の効き率Ki (i はzernike の項番号）を予め求めてお
く。方向φ1 、φ2 で測定された偏心量ε1 、ε2 と効
き率Kiから Ki×ε1, Ki ×ε2 を計算し、補正項として測定波面収差W φ 1(r,θ）、 W
φ 2(r,θ）のzernike 係数の第i 項にそれぞれ加算すれ
ば、偏心補正をかけることができる。
向φ2 における偏心量ε2 を前述の偏心測定ユニット４
９を使って測定し、実施例１に示した手順で方向φ1 、
φ2における測定波面をzernike 関数で展開した係数を
求める。求められたzernikeの1 θ成分の項のみに４９
で測定した偏心量による補正をかける。補正のため被検
群レンズまたは被検単レンズ３については予めシミュレ
ーションにより、偏心した時のzernike 係数の1 θ成分
の効き率Ki (i はzernike の項番号）を予め求めてお
く。方向φ1 、φ2 で測定された偏心量ε1 、ε2 と効
き率Kiから Ki×ε1, Ki ×ε2 を計算し、補正項として測定波面収差W φ 1(r,θ）、 W
φ 2(r,θ）のzernike 係数の第i 項にそれぞれ加算すれ
ば、偏心補正をかけることができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明では被検群レ
ンズまたは被検単レンズの波面収差を光軸に対し少なく
とも２つの回転した状態で測定し、該測定した波面収差
の回転追従成分と回転非追従成分とをzernike 関数で展
開して演算処理し、該波面収差の回転非対称成分を高精
度且つ、絶対値として測定することを可能とした。
ンズまたは被検単レンズの波面収差を光軸に対し少なく
とも２つの回転した状態で測定し、該測定した波面収差
の回転追従成分と回転非追従成分とをzernike 関数で展
開して演算処理し、該波面収差の回転非対称成分を高精
度且つ、絶対値として測定することを可能とした。
【００６１】本発明によれば従来必要とされた高精度な
ＮＵＬＬ光学系、マスター群レンズまたはマスター単レ
ンズの製作が必要でなく、しかも被検群レンズまたは被
検単レンズを回転させるだけの簡単な手順で該波面収差
の回転非対称成分の高精度測定ができるという利点があ
る。また、回転の角度をπ/2或いはπ/4等の特殊な角度
に設定すると、演算処理上で精度的に有利な測定を行な
うことができ、求める波面収差の測定精度向上に寄与で
きる。
ＮＵＬＬ光学系、マスター群レンズまたはマスター単レ
ンズの製作が必要でなく、しかも被検群レンズまたは被
検単レンズを回転させるだけの簡単な手順で該波面収差
の回転非対称成分の高精度測定ができるという利点があ
る。また、回転の角度をπ/2或いはπ/4等の特殊な角度
に設定すると、演算処理上で精度的に有利な測定を行な
うことができ、求める波面収差の測定精度向上に寄与で
きる。
【００６２】さらに本発明では偏心測定の機能を付加
し、該偏心測定による補正をかけることによってさらに
波面収差測定の高精度化を達成することができる。
し、該偏心測定による補正をかけることによってさらに
波面収差測定の高精度化を達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の波面収差測定機の概略
図、
図、
【図２】 本発明の実施例１の測定手順のフロー、
【図３】 本発明の実施例２の測定手順のフロー、
【図４】 本発明の実施例3 の波面収差測定機の概略
図、
図、
【図５】 従来の波面収差測定装置の構成を示す図、
【図６】 従来の波面収差測定装置での測定フロー
１ 干渉計本体 ２ ＴＳレンズ ３ 被検群レンズまたは被検単レンズ ４ 回転機構 ５ ＸＹＺ ステージ ６ ＮＵＬＬ光学系 ７ 球面ミラー ８ ＸＹＺ ステージ ４１、４２ ミラー ４３〜４７ ミラー ４８ ビームスプリッタ ４９ 偏心測定ユニット
Claims (26)
- 【請求項１】 被検光学系の波面収差を測定する波面収
差測定装置において、該装置は光源と参照面を持つＴＳ
レンズあるいは、参照面と集光レンズと前記被検光学系
を搭載するステージと反射ミラーにより構成されるとと
もに、前記被検光学系を光軸回りに回転させる回転手段
を持っていることを特徴とする波面収差測定装置。 - 【請求項２】 前記回転手段により少なくとも２つの方
向での前記被検光学系の波面収差を測定し、該測定値よ
り前記被検光学系の波面収差の回転非対称成分を求める
ことを特徴とする請求項１記載の波面収差測定装置。 - 【請求項３】 前記被検光学系の波面収差測定値を関数
でフィッティングすることにより前記被検光学系の波面
収差の回転非対称成分を求めることを特徴とする請求項
２記載の波面収差測定装置。 - 【請求項４】 前記フィッティングする関数がzernike
関数であることを特徴とする請求項３記載の波面収差測
定装置。 - 【請求項５】 前記被検光学系の測定において前記被検
光学系と反射ミラーの間にＮＵＬＬ光学系が配置されて
いることを特徴とする請求項２記載の波面収差測定装
置。 - 【請求項６】 被検光学系の波面収差を測定する波面収
差測定装置において、該装置は光源と参照面を持つＴＳ
レンズあるいは、参照面と集光レンズと前記被検光学系
を搭載するステージと前記被検光学系を光軸回りに回転
させる回転手段と反射ミラー及び前記被検光学系の偏心
量を測定する偏心測定ユニットにより構成されることを
特徴とする波面収差測定装置。 - 【請求項７】 前記回転手段により少なくとも２つの方
向での前記被検光学系の波面収差及び偏心量を測定し、
該波面収差の測定値を該偏心量の測定値より補正して前
記被検光学系の波面収差の回転非対称成分を求めること
を特徴とする請求項６記載の波面収差測定装置。 - 【請求項８】 前記偏心測定ユニットが前記被検光学系
の外部から２光束を入射させ、前記被検光学系からの前
記２光束の反射光束を干渉させることによって検出を行
なうことを特徴とする請求項７記載の波面収差測定装
置。 - 【請求項９】 前記被検光学系の波面収差測定値を関数
でフィッティングすることにより前記被検光学系の波面
収差の回転非対称成分を求めることを特徴とする請求項
７記載の波面収差測定装置。 - 【請求項１０】 前記フィッティングする関数がzernik
e 関数であることを特徴とする請求項９記載の波面収差
測定装置。 - 【請求項１１】 前記被検光学系の測定において前記被
検光学系と反射ミラーの間にＮＵＬＬ光学系が配置され
ていることを特徴とする請求項７記載の波面収差測定装
置。 - 【請求項１２】 被検光学系の波面収差を測定する波面
収差測定方法において、前記被検光学系の波面収差を光
軸回りの少なくとも２つの回転方向での測定し、該測定
値より前記被検光学系の波面収差の回転非対称成分を求
めることを特徴とする波面収差測定方法。 - 【請求項１３】 前記被検光学系の波面収差測定値を関
数でフィッティングすることにより前記被検光学系の波
面収差の回転非対称成分を求めることを特徴とする請求
項１２記載の波面収差測定方法。 - 【請求項１４】 前記フィッティングする関数がzernik
e 関数であることを特徴とする請求項１３記載の波面収
差測定方法。 - 【請求項１５】 前記回転方向において第１の回転方向
をφ1 、第２の回転方向をφ2 とし、測定対象の波面収
差の非対称成分がn θ成分のとき、φ1 、φ2 が n ・( φ2 −φ1)＝(2m-1)・π (m＝1,2,3,…) の条件を満足することを特徴とする請求項１２、１３、
又は１４記載の波面収差測定方法。 - 【請求項１６】 前記回転方向において第１の回転方向
をφ1 、第２の回転方向をφ2 とした時、φ1 、φ2 が ｜φ2 −φ1 ｜＝π/2又は、π であることを特徴とする請求項１２、１３、又は１４記
載の波面収差測定方法。 - 【請求項１７】 前記回転方向において第１の回転方向
をφ1 、第２の回転方向をφ2 とした時、φ1 、φ2 が ｜φ2 −φ1 ｜＝π/4 であることを特徴とする請求項１２、１３、又は１４記
載の波面収差測定方法。 - 【請求項１８】 前記回転方向において３つ以上の複数
の回転方向で測定し、該複数の回転方向の測定値の任意
の組み合わせから前記被検光学系の波面収差の回転非対
称成分を計算することを特徴とする請求項１２、１３、
又は１４記載の波面収差測定方法。 - 【請求項１９】 前記被検光学系の波面収差測定値を関
数でフィッティングすることにより前記被検光学系の波
面収差の回転非対称成分を求めることを特徴とする請求
項１８記載の波面収差測定方法。 - 【請求項２０】 前記フィッティングする関数がzernik
e 関数であることを特徴とする請求項１９記載の波面収
差測定方法。 - 【請求項２１】 前記３つ以上の測定値から計算される
前記被検光学系の波面収差に対し平均値処理を行なうこ
とを特徴とする請求項１８、１９、又は２０記載の波面
収差測定方法。 - 【請求項２２】 前記回転方向において第１の回転方向
をφ1 、第２の回転方向をφ2 、第３の回転方向をφ3
とした時、φ1 、φ2 、φ3 が ｜φ2 −φ1 ｜＝π/2、｜φ3 −φ1 ｜＝π/4又は、 ｜φ2 −φ1 ｜＝π、｜φ3 −φ1 ｜＝π/2 であることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１
項記載の波面収差測定方法。 - 【請求項２３】 被検光学系の波面収差を測定する波面
収差測定方法において、前記被検光学系の波面収差を光
軸回りの複数の回転角で測定するともに、該測定時に前
記被検光学系の偏心量を測定することを特徴とする波面
収差測定方法。 - 【請求項２４】 前記少なくとも２つの方向で測定した
前記被検光学系の波面収差及び偏心量から、該波面収差
の測定値を該偏心量の測定値より補正して前記被検光学
系の波面収差の回転非対称成分を求めることを特徴とす
る請求項２３記載の波面収差測定方法。 - 【請求項２５】 前記被検光学系の波面収差測定値を関
数でフィッティングすることにより前記被検光学系の波
面収差の回転非対称成分を求めることを特徴とする請求
項２３、又は２４記載の波面収差測定方法。 - 【請求項２６】 前記フィッティングする関数がzernik
e 関数であることを特徴とする請求項２５記載の波面収
差測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5756198A JPH11237311A (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 波面測定方法及び波面測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5756198A JPH11237311A (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 波面測定方法及び波面測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237311A true JPH11237311A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=13059252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5756198A Pending JPH11237311A (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 波面測定方法及び波面測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11237311A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507730A (ja) * | 2000-08-22 | 2004-03-11 | エシロール アンテルナショナル | 光学要素の幾何学構造の伝達測定方法と装置 |
| JP2008249415A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujinon Corp | 非球面レンズの面ずれ測定方法および装置 |
| JP2009192249A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Hoya Corp | 被検レンズの透過波面収差測定方法及び装置 |
-
1998
- 1998-02-23 JP JP5756198A patent/JPH11237311A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507730A (ja) * | 2000-08-22 | 2004-03-11 | エシロール アンテルナショナル | 光学要素の幾何学構造の伝達測定方法と装置 |
| JP2008249415A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujinon Corp | 非球面レンズの面ずれ測定方法および装置 |
| US7760365B2 (en) | 2007-03-29 | 2010-07-20 | Fujinon Corporation | Aspheric lens surface-decenter measuring method and apparatus |
| KR100972571B1 (ko) * | 2007-03-29 | 2010-07-28 | 후지논 가부시키가이샤 | 비구면 렌즈의 면 어긋남 측정 방법 및 장치 |
| JP2009192249A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Hoya Corp | 被検レンズの透過波面収差測定方法及び装置 |
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