特許 7527791 波面計測装置、波面計測方法および光学系の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】波面計測装置、波面計測方法および光学系の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/02 20060101AFI20240729BHJP

【ＦＩ】

G01M11/02 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020003529

(22)【出願日】2020-01-14

(65)【公開番号】P2021110673

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-12-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】杉本 智洋

【審査官】田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４０１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２３９８４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－０９２２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３３６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８４６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２６９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３７４４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１０２５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１２７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １１／００－１１／０８

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検光学系に、該被検光学系の複数の画角に対応する複数の光を入射させる光源系と、
前記被検光学系を透過した前記複数の光を受光する複数の受光部と、
前記複数の受光部のそれぞれから出力された信号を用いて、前記被検光学系を透過した前記複数の光の波面を取得する取得手段とを有し、
前記被検光学系と前記複数の受光部のうち少なくとも一つの受光部との間に回折素子が配置され、
前記回折素子は、前記被検光学系を透過した前記複数の光を少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光に分離し、
前記互いに異なる回折次数の光のそれぞれは、前記複数の受光部のうちの異なる受光部に導光されることを特徴とする波面計測装置。

【請求項2】

被検光学系に、該被検光学系の複数の画角に対応する複数の光を入射させる光源系と、
前記被検光学系を透過した前記複数の光を受光する複数の受光部と、
前記複数の受光部のそれぞれから出力された信号を用いて、前記被検光学系を透過した前記複数の光の波面を取得する取得手段とを有し、
前記被検光学系と前記複数の受光部のうち少なくとも一つの受光部との間に回折素子が配置され、
前記回折素子は、前記被検光学系を透過した前記複数の光を少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光に分離し、該少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光のそれぞれを前記複数の受光部のうちの異なる受光部に受光させることを特徴とする波面計測装置。

【請求項3】

前記回折素子は、前記複数の光をそれぞれ異なる受光部に向かうように偏向することを特徴する請求項１に記載の波面計測装置。

【請求項4】

前記複数の受光部が、前記複数の光のそれぞれを受光するように該複数の光の数と同数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の波面計測装置。

【請求項5】

前記複数の受光部は、マイクロレンズアレイを備えることを特徴する請求項１から３のいずれか一項に記載の波面計測装置。

【請求項6】

前記複数の受光部は、ハルトマンマスクを備えることを特徴する請求項１から４のいずれか１項に記載の波面計測装置。

【請求項7】

被検光学系に、該被検光学系の複数の画角に対応する複数の光を入射させ、前記被検光学系を透過した前記複数の光を複数の受光部に受光させるステップと、
前記複数の受光部のそれぞれから出力された信号を用いて、前記被検光学系を透過した前記複数の光の波面を取得するステップとを有し、
前記被検光学系と前記複数の受光部のうち少なくとも一つの受光部との間に回折素子を配置し、
前記回折素子は、前記被検光学系を透過した前記複数の光を少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光に分離し、
前記互いに異なる回折次数の光のそれぞれは、前記複数の受光部のうちの異なる受光部に導光されることを特徴とする波面計測方法。

【請求項8】

請求項６に記載の波面計測方法を用いて前記被検光学系としての光学系の評価を行うステップと、
該評価の結果を用いて前記光学系を調整するステップとを有することを特徴とする光学系の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学系の透過波面を計測する波面計測技術に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の光学素子を含む光学系を製造する際には、該光学系の複数の画角の透過波面を計測し、複数の光学素子のそれぞれの位置を調整する。特許文献１には、被検光学系から射出した複数の画角の光を折り返し平面鏡とウェッジプリズムとを用いて１つの波面センサに導き、上記複数の画角の光の波面を計測する装置が開示されている。特許文献２には、被検光学系を透過した複数の第１光を、光軸方向に互いに異なる角度で配置した複数の部分透過反射面で反射し、再度、被検光学系を透過した複数の第２光を波面センサで受光することで、被検光学系の複数の画角の波面を計測する装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１２５１３１号公報

【文献】特開２０１９－６６４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された波面計測装置では、被検光学系から射出した複数の画角の光が被検光学系の直後で重なっているため、被検光学系と折り返し平面鏡との間に複数の画角の光を分離させるための距離を確保する必要がある。その結果、波面計測装置が大型化する。また特許文献２に開示された波面計測装置では、複数の画角の光を波面センサに導く導光光学系の構成が複雑であり、装置のセットアップが難しい。

【0005】

本発明は、小型かつ簡易な構成により、被検光学系を透過した複数の画角の光の波面を計測することが可能な波面計測装置等を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面としての波面計測装置は、被検光学系に、該被検光学系の複数の画角に対応する複数の光を入射させる光源系と、被検光学系を透過した上記複数の光を受光する複数の受光部と、複数の受光部のそれぞれから出力された信号を用いて、被検光学系を透過した複数の光の波面を取得する取得手段とを有する。被検光学系と複数の受光部のうち少なくとも一つの受光部との間に回折素子が配置され、前記回折素子は、前記被検光学系を透過した前記複数の光を少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光に分離し、前記互いに異なる回折次数の光のそれぞれは、前記複数の受光部のうちの異なる受光部に導光されることを特徴とする。

【0007】

また本発明の他の一側面としての波面計測方法は、被検光学系に、該被検光学系の複数の画角に対応する複数の光を入射させ、被検光学系を透過した上記複数の光を複数の受光部に受光させるステップと、複数の受光部のそれぞれから出力された信号を用いて、被検光学系を透過した複数の光の波面を取得するステップとを有する。被検光学系と複数の受光部のうち少なくとも一つの受光部との間に回折素子を配置し、前記回折素子は、前記被検光学系を透過した前記複数の光を少なくとも二つの互いに異なる回折次数の光に分離し、前記互いに異なる回折次数の光のそれぞれは、前記複数の受光部のうちの異なる受光部に導光されることを特徴とする。なお、上記波面計測方法を用いた光学系の製造方法も、本発明の他の一側面を構成する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、被検光学系を透過した複数の光の波面を小型かつ簡易な構成によって計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の波面計測装置の構成を示す図。

【図2】実施例１における被検光学系の波面の計測手順を示すフローチャート。

【図3】実施例２の波面計測装置の構成を示す図。

【図4】実施例３の波面計測装置の構成を示す図。

【図5】実施例４の波面計測装置の構成を示す図。

【図6】各実施例の波面計測装置を用いた光学系の製造方法を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0011】

図１は、本発明の実施例１である波面計測装置１の構成を示している。波面計測装置１は、光源系１２０、透過型回折素子４０、４１、４２、レンズ５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、複数の受光部としての波面センサ９０、９１、９２および取得手段としてのコンピュータ１００を有する。被検光学系３０は、複数のレンズを組み合せて構成された光学系であり、光源系１２０と複数の波面センサ９０、９１、９２との間に設置される。

【0012】

光源系１２０は、光源１０、１１、１２とファイバ２０、２１、２２により構成され、被検光学系３０の複数（３つ）の画角に対応する複数の光（以下、単に複数の画角の光または複数の画角の被検光という）を射出する。波面計測装置１は、被検光学系３０を透過した上記複数の画角の被検光の波面を計測する。

【0013】

各光源は、レーザ（ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等）やＬＥＤ等により構成されている。光源１０、１１、１２から発せられ、ファイバ２０、２１、２２を通過して発散光として出射した被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａが上記複数の画角の光として被検光学系３０に入射する。被検光学系３０に入射した被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａはそれぞれ、被検光学系３０を透過することで平行光としての被検光（透過光）２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂとなる。

【0014】

本実施例では、ファイバ２０、２１、２２の端面、すなわち光源系１２０からの複数の被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａの出射点は同一平面１２０ａ上に配置されている。また、ファイバ２０、２１、２２から出射する発散光としての被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａの開口数は、被検光学系３０の開口数（＝１／２Ｆナンバー）より大きい。

【0015】

被検光学系３０を透過した直後の被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂは互いに重なり合っているため、被検光学系３０と複数の波面センサ９０、９１、９２との間に配置された回折素子４０での回折を利用して互いに異なる方向に進むように分離される。回折素子４０は、例えば、振幅型回折格子、位相型回折格子、ＣＧＨ(Computer Generated Hologram)である。

【0016】

被検光２００ｂの一部は、回折素子４０にて進行方向が変えられることなく（偏向されずに）そのまま透過して０次回折光としての被検光２００ｃとなる。また被検光２０１ｂの一部は、回折素子４０での回折により偏向されて＋１次回折光としての被検光２０１ｃとなる。さらに被検光２０２ｂの一部は、回折素子４０での回折により偏向されて－１次回折光としての被検光２０２ｃとなる。本実施例では被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃを０次および±１次回折光としているが、他の次数の回折光であってもよい。

【0017】

被検光２００ｃは、レンズ５０ａ、５０ｂを通って波面センサ９０により受光される。被検光２０１ｃは、回折素子４１により回折されて－１次回折光となり、レンズ５１ａ、５１ｂを通って波面センサ９１により受光される。被検光２０２ｃは、回折素子４２により回折されて＋１次回折光となり、レンズ５２ａ、５２ｂを通って波面センサ９２により受光される。回折素子４１、４２は、波面計測装置１を小型化するための偏向素子として用いられている。回折素子４１、４２に代えて、プリズムやフレネルプリズムを用いてもよい。

【0018】

波面センサ９０、９１、９２はそれぞれ、受光した被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃが形成する光学像を撮像（光電変換）して該被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃに対応する信号をコンピュータ１００に出力する。本実施例では、波面センサ９０、９１、９２が被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃの数と同数設けられている。このことは、後述する他の実施例でも同様である。

【0019】

コンピュータ１００は、被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃに対応する信号を用いて、被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃの波面を算出する。

【0020】

本実施例では、シャックハルトマンの原理を利用して波面を算出する。すなわち波面センサ９０、９１、９２は、マイクロレンズアレイを備えたシャックハルトマンセンサである。波面収差がない平行光がシャックハルトマンセンサに入射すると、マイクロレンズアレイの周期と同じ周期のスポット配列像が撮像される。一方、波面収差を有する光がシャックハルトマンセンサに入射すると、スポット配列像のそれぞれのスポット位置が各マイクロレンズに入射した光の波面の傾きに比例してシフトする。このスポット位置のシフト量に基づいて波面が算出される。

【0021】

図２のフローチャートは、本実施例における被検光学系３０の波面の計測手順（波面計測方法）を示している。まずステップＳ１０において、計測者は波面計測装置１に被検光学系３０を設置して被検光学系３０のフォーカスを調整する。フォーカス調整は、例えば、被検光学系３０の光軸上を透過して波面センサ９０に入射する光が平行光となるように調整すればよい。

【0022】

次にステップＳ２０において、光源１０、１１、１２を発光させて被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光を波面センサ９０、９１、９２に受光させる。

【0023】

最後にステップＳ３０において、コンピュータ１００が、波面センサ９０、９１、９２から出力された信号を用いて被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光の波面を算出する。

【0024】

一般に、被検光学系を透過した複数の画角の光（図１に示す被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ）は、被検光学系の射出側の近傍において重なり合う。このため、従来の波面計測装置では、被検光学系の焦点距離に応じて、重なり合った光を分離するための距離を確保したり、該距離の確保を省くために重なり合った光のまま複数の反射面で反射するダブルパス光学系を用いたりしている。

【0025】

上記距離の確保が必要な光学系では、望遠レンズのような焦点距離の長い被検光学系を計測するためには、重なり合った光を分離するために数ｍの距離を確保しなければならず、波面計測装置の設置に広い空間が必要である。このような広い空間に設置された波面計測装置は振動、熱膨張および空気揺らぎの影響を受けやすく、計測精度が低下するおそれがある。

【0026】

一方、ダブルパス光学系を用いると、複数の光を波面センサまで導くための導光光学系の構成が複雑になるため、波面計測装置の組立調整が難しい。しかも複数の反射面を含むダブルパス光学系を用いると、様々な面での不要な反射光が受光センサに入射して受光センサからの信号にノイズが混入することで、計測精度が低下し易い。

【0027】

これに対して、本実施例によれば、被検光学系を透過して重なり合った光を回折素子によって短い距離で分離することができる。このため、装置の設置のための広い空間や複雑構成の導光光学系を不要とし、小型、堅牢で組立調整が容易なシングルパスの波面計測装置を実現することができる。

【0028】

本実施例では、被検光学系３０の複数の画角の光として３つの画角の光を例示したが、より多くの画角の光の波面を計測できるように光源系、回折素子、レンズおよび波面センサを設けてもよい。また図１では複数の画角の光を２次元的に分離する場合を示したが、３次元的に分離することもできる。

【0029】

被検光学系３０がズーム（変倍）可能な光学系である場合は、各ズーム状態における複数の画角の被検光の波面を計測することもできる。この場合、ズーム状態によって被検光学系３０から出射する被検光の角度が異なるので、その角度に応じて回折素子、レンズおよび波面センサを配置すればよい。ズーム状態ごとの被検光の出射角度の差が小さい場合には、回折素子４０による偏向度合いを適切に設定することで複数の画角の被検光を良好に分離することができる。例えば、格子周期が異なる回折素子を複数枚並べたものを回折素子４０として使用したり、回折光の出射角度を選択できるＣＧＨを使用したりすればよい。

【0030】

本実施例では、レンズ５０ａ、５０ｂのセット、レンズ５１ａ、５１ｂのセットおよびレンズ５２ａ、５２ｂのセットがそれぞれ、ビームエキスパンダの機能と瞳結像レンズの機能とを有する。ビームエキスパンダ機能によって、被検光学系３０を透過した被検光が波面センサの受光面上で適切なサイズになるように調整される。一方、瞳結像レンズ機能によって、被検光学系３０の瞳と波面センサとが共役関係に設定される。

【0031】

本実施例では、波面センサ９０、９１、９２として、マイクロレンズアレイを備えたシャックハルトマンセンサを用いているが、他の波面センサを用いてもよい。例えば、ハルトマンマスクを備えたシアリング干渉計（タルボ干渉計）を用いてもよい。ハルトマンマスクは、２次元位相型回折格子または２次元振幅型回折格子のいずれでもよい。シアリング干渉計では、ハルトマンマスクの後方にできる自己像の歪みから、フーリエ変換法によって波面を算出することができる。また、ハルトマンマスクとして、ピンホールアレイであって１つのピンホールを透過した光と隣接するピンホールを透過した光との干渉が無視できるようにピンホール同士が離れているものを用いて、シャックハルトマンセンサと同様の原理で波面を算出することもできる。

【0032】

また、被検光の強度情報を用いてその波面を算出する方法を用いてもよい。その方法は次の通りである。まずレンズ５０ｂ、５１ｂ、５２ｂを取り除く。そしてレンズ５０ａ、５１ａ、５２ａのそれぞれによる集光点付近に、直進ステージ上に固定されたイメージセンサを配置する。直進ステージを駆動しながら集光点付近の像を複数、撮像する。コンピュータ１００は、撮像された複数の像の強度情報を用いて被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光の波面を算出する。強度情報から波面を算出する方法としては、強度輸送方程式を用いる方法や、特定の波面の初期値に基づいて最適化計算を行う方法や、波面と像の強度情報との関係を機械学習させた人工知能（ＡＩ）を用いて波面を算出する方法を用いることができる。

【0033】

本実施例では、光源系１２０に複数の光源を用いているが、１つの光源からの光を分岐させて複数の画角の光を出射するように光源系を構成してもよい。また、光源系に波長が互いに異なる複数の光源を用いることにより、被検光学系３０を透過した被検光の波面の波長依存性を計測することもできる。ただし、回折素子は波長が変わると回折角が変化するので、必要に応じてレンズや波面センサの配置の調整を行う。

【0034】

本実施例では、被検光学系３０を透過した被検光が平行光（物体位置が無限遠）の状態で計測するが、収束光（物体位置が有限）の状態で計測してもよい。その場合は、レンズ５０ａ、５１ａ、５２ａを省き、レンズ５０ｂ、５１ｂ、５２ｂを適切な開口数と焦点距離のレンズに交換すればよい。

【0035】

また本実施例では、回折素子４０として透過型のものを用いているが、反射型の回折素子を用いても実施例と同様の効果を有する波面計測装置を実現することができる。

【実施例2】

【0036】

図３は、本発明の実施例２である波面計測装置２の構成を示している。波面計測装置２は、光源系１２１、回折素子４０、レンズ５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、複数の波面センサ９０、９１、９２、９３、９４およびコンピュータ１００を有する。光源系１２１は、単一の光源１０とファイバ２０、２１、２２、２３、２４とにより構成されており、被検光学系３０の複数の画角の被検光を出射する。波面計測装置２は、被検光学系３０を透過した上記複数の画角の被検光の波面を計測する。本実施例の波面計測装置２は、実施例１の波面計測装置１よりも複数の画角の被検光の数が多い場合に用いられる。

【0037】

光源１０から出射した光は複数に分割されてファイバ２０、２１、２２、２３、２４に入射する。ファイバ２０、２１、２２、２３、２４からは複数（５つ）の画角の被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａが出射して被検光学系３０に入射する。被検光２００ａは被検光学系３０の軸上の光であり、被検光２０１ａ、２０２ａは被検光学系３０の小さい画角の光であり、被検光２０３ａ、２０４ａは被検光学系３０の大きい画角の光である。

【0038】

被検光学系３０を透過した複数の被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂのうち大きい画角の被検光２０３ｂ、２０４ｂは、被検光学系３０から短い距離を伝搬するだけで他の被検光から分離する。このため、被検光２０３ｂ、２０４ｂは、それぞれに対応する受光系（レンズ５３ａ、５３ｂと波面センサ９３のセットおよびレンズ５４ａ、５４ｂと波面センサ９４のセット）にてそのまま受光される。一方、軸上の被検光２００ｂと小さい画角の被検光２０１ｂ、２０２ｂは、回折素子４０による回折によって分離される。これにより被検光学系３０から長い距離を伝搬して分離させることが不要となる。

【0039】

回折素子４０で回折された被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃは、それぞれに対応する受光系（レンズ５０ａ、５０ｂと波面センサ９０のセット、レンズ５１ａ、５１ｂと波面センサ９１のセットおよびレンズ５２ａ、５２ｂと波面センサ９２のセット）にて受光される。

【0040】

被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｂ、２０４ｂをそれぞれ受光した波面センサ９０、９１、９２、９３、９４からの該被検光に対応する信号は、コンピュータ１００に出力される。コンピュータ１００は、複数の被検光に対応する信号を用いて、被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｂ、２０４ｂの波面を算出する。

【0041】

本実施例では、大きい画角の被検光２０３ｂ、２０４ｂを回折素子４０の外側を通過させているが、回折素子４０の有効径を大きくして回折素子４０を０次回折光として透過させてもよい。被検光２０３ｂ、２０４ｂは、被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂから分離されればよいので、０次回折光に限らず、他の次数の回折光を用いてもよい。

【実施例3】

【0042】

図４は、本発明の実施例３である波面計測装置３の構成を示している。波面計測装置３は、光源系１２２、回折素子４０、レンズ５０、５０ｂ、５１ｂ、５２ｂ、ミラー７１、７２、複数の波面センサ９０、９１、９２およびコンピュータ１００を有する。

【0043】

光源系１２２は、光源１０、１１、１２とピンホールアレイ２５とにより構成されており、被検光学系３０の複数の画角の被検光を出射する。波面計測装置３は、被検光学系３０を透過した上記複数の画角の被検光の波面を計測する。本実施例では、被検光学系３０を透過した直後において重なり合った複数の被検光を回折素子４０とレンズ５０とミラー７１、７２とを用いて分離する。

【0044】

光源１０、１１、１２から出射した光はそれぞれ、ピンホールアレイ２５の複数のピンホールを透過して発散波としての複数（３つ）の被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａとなり、被検光学系３０に入射する。被検光学系３０を透過した複数の被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂはそれぞれ、回折素子４０から０次回折光としての被検光２００ｃ、－１次回折光としての被検光２０１ｃ、＋１次回折光としての被検光２０２ｃとなって出射する。本実施例における被検光２０１ｃ、２０２ｃは、実施例１、２と正負が逆の次数の回折光である。

【0045】

被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃは重り合ったままレンズ５０に入射し、該レンズ５０を透過した後の集光点付近にて互いに分離する。被検光２００ｃはそのまま直進して、レンズ５０ｂを通って波面センサ９０にて受光される。一方、被検光２０１ｃ、２０２ｃはそれぞれ、集光点付近に配置されたミラー７１、７２によって反射されてレンズ５１ｂ、５２ｂを通って波面センサ９１、９２にて受光される。

【0046】

被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃをそれぞれ受光した波面センサ９０、９１、９２からの該被検光に対応する信号は、コンピュータ１００に出力される。コンピュータ１００は、複数の被検光に対応する信号を用いて、被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光２００ｃ、２０１ｃ、２０２ｃの波面を算出する。

【実施例4】

【0047】

図５は、本発明の実施例４である波面計測装置４の構成を示している。波面計測装置４は、光源系１２３、回折素子４１、４２、４３、４４、複数の波面センサ９０、９１、９２およびコンピュータ１００を有する。光源系１２３は、単一の光源１０とファイバ２０、２１、２２によって構成されており、被検光学系３０の複数の画角の被検光を出射する。波面計測装置４は、被検光学系３０を透過した上記複数の画角の被検光の波面を計測する。本実施例では、被検光学系３０として広角ズームレンズを用いており、回折素子を用いて、互いに異なるズーム状態の波面計測において波面センサを共用する。

【0048】

光源１０から出射した光は複数に分割されてファイバ２０、２１、２２に入射する。ファイバ２０、２１、２２からは複数（３つ）の画角の被検光２００ａ、２０１ａ、２０２ａが出射して被検光学系３０に入射する。被検光学系３０を透過した複数の被検光は、被検光学系３０のズーム状態に応じて異なる角度で射出される。本実施例では、焦点距離が長い状態での複数の被検光を図中に実線２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂで示し、焦点距離が短い状態での複数の被検光を破線２００Ｂ、２０１Ｂ、２０２Ｂで示している。

【0049】

まず、焦点距離が長い状態での複数の被検光２００ｂ、２０１ｂ、２０２ｂの光路について説明する。軸上の被検光２００ｂは、直接、波面センサ９０にて受光される。軸外の被検光２０１ｂは、回折素子４１で回折して－１次回折光としての被検光２０１ｃとなって波面センサ９１にて受光される。もう一方の軸外の被検光２０２ｂは、回折素子４２で回折して＋１次回折光としての被検光２０２ｃとなって波面センサ９２にて受光される。

【0050】

次に、焦点距離が短い状態での複数の被検光２００Ｂ、２０１Ｂ、２０２Ｂの光路について説明する。軸上の被検光２００Ｂは、直接、波面センサ９０にて受光される。軸外の被検光２０１Ｂは、回折素子４３で回折されて－１次回折光となり、さらに回折素子４１を透過して０次回折としての被検光２０１Ｃとなって波面センサ９１にて受光される。もう一方の軸外の被検光２０２Ｂは、回折素子４４で回折して＋１次回折光となり、さらに回折素子４２を透過して０次回折光としての被検光２０２Ｃとなって波面センサ９２にて受光される。

【0051】

本実施例において、回折素子４３、４４はそれぞれ、被検光２０１Ｂ、２０２Ｂを波面センサ９１、９２に向けて偏向するために用いられている。このため、回折素子４３、４４を、プリズム、フレネルプリズムまたはミラー等に置き換えてもよい。

【0052】

被検光２００ｂ、２０１ｃ、２０２ｃまたは被検光２００Ｂ、２０１Ｃ、２０２Ｃをそれぞれ受光した波面センサ９０、９１、９２からの該被検光に対応する信号は、コンピュータ１００に出力される。コンピュータ１００は、複数の被検光に対応する信号を用いて、被検光学系３０を透過した複数の画角の被検光２００ｂ、２０１ｃ、２０２ｃまたは被検光２００Ｂ、２０１Ｃ、２０２Ｃの波面を算出する。

【0053】

実施例１～４にて説明した波面計測装置によれば、小型かつ簡易な構成で、被検光学系を透過した複数の画角の被検光の波面（透過波面）を計測することができる。

【実施例5】

【0054】

図６のフローチャートは、本発明の実施例５としての光学系の製造方法を示す。実施例１～４で説明した波面計測装置１～４のいずれかを用いて計測された波面の結果を、光学系（被検光学系３０）の製造方法にフィードバックすることが可能である。

【0055】

まずステップＳ１０１において、製造者は、複数の光学素子（レンズ等）を用いて光学系を組み立てて、各光学素子の位置を調整する。

【0056】

次にステップＳ１０２において、製造者（計測者）は、組立調整された光学系の精度や性能を評価する。この際、波面計測装置１～４のいずれかを用いて光学系を透過した複数の被検光の波面を計測し、その結果を用いて評価を行う。満足する評価結果が得られなければステップＳ１０１に戻って、再度、光学系の組立てや調整を行う。一方、満足する評価結果が得られた場合は、本製造方法による光学系の製造を終了する。

【0057】

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0058】

１，２，３，４ 波面計測装置
３０ 被検光学系
４０，４１，４１，４２，４３，４４ 回折素子
９０，９１，９２，９３，９４ 波面センサ
１００ コンピュータ（取得手段、算出手段）
１２０ 光源系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】