(57)【要約】【課題】簡素な構成で焦点位置の誤差補正に加えて、光学素子の配置誤差により発生する収差の補正も可能な光学調整装置を得る。【解決手段】複数の光学素子を含み、かつ非回転対称な構造を有する撮像光学系１０の結像性能を光学的に測定して補正する光学調整装置であって、開口絞り１１の位置近傍にある第１の光学素子に設けられ、第１の光学素子の位置および傾きを調整するための駆動機構５０と、撮像光学系１０により得られる被写体の像を電気信号に変える検出器２０の近傍に設けられ、結像する任意の像点に対する波面形状を計測し波面収差を検出する波面検出部３０と、撮像光学系１０の結像性能を補正するために、波面検出部３０で検出された波面収差に基づいて、第１の光学素子の位置調整量および傾き調整量を計算し、位置調整量および傾き調整量に応じて駆動機構５０を駆動させる移動量計算部４０とを備える。【選択図】図１
2010107880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を含み、かつ非回転対称な構造を有する撮像光学系の結像性能を光学的に測定して補正する光学調整装置であって、
前記複数の光学素子のうち、開口絞りの位置あるいはその近傍にある第１の光学素子に設けられ、前記第１の光学素子の位置および傾きを調整するための駆動機構と、
前記撮像光学系により結像する任意の像点に対する波面形状を計測し波面収差を検出する波面検出部と、
前記撮像光学系の結像性能を補正するために、前記波面検出部で検出された前記波面収差に基づいて、前記第１の光学素子の位置調整量および傾き調整量を計算し、前記位置調整量および前記傾き調整量に応じて前記駆動機構を駆動させる移動量計算部と
を備えたことを特徴とする光学調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学調整装置において、
前記駆動機構は、少なくとも、位置調整用としての１軸の直進移動調整機構と、傾き調整用としての２軸の傾き調整機構とを有する
ことを特徴とする光学調整装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学調整装置において、
前記移動量計算部は、
前記波面検出部により検出された前記波面収差を回転対象成分と非回転対称成分とに分離する収差成分分離部と、
分離された前記回転対称成分から前記位置調整量を直進移動量として計算する直進補正計算部と、
分離された前記非回転対称成分から前記傾き調整量を計算する傾き補正計算部と
を有することを特徴とする光学調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学調整装置において、
前記収差成分分離部は、前記波面検出部により計測された前記波面形状の断面を楕円として近似して、前記回転成分と前記非回転対称成分とに分離する
ことを特徴とする光学調整装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学調整装置において、
前記波面検出部は、リング状の領域として抽出された周辺光線の波面から前記波面収差を検出する
ことを特徴とする光学調整装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学調整装置において、
前記波面検出部は、３領域以上の周辺光線の波面から前記波面収差を検出する
ことを特徴とする光学調整装置。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学調整装置において、
前記波面検出部は、３領域以上の周辺光線の波面および中心領域の波面から前記波面収差を検出する
ことを特徴とする光学調整装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１項に記載の光学調整装置において、
前記波面検出部は、波面を集光位置として検出する２次元検出器を有し、前記集光位置の算出に光の強度分布の重心値を用いる
ことを特徴とする光学調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系において製造公差や歪みなどにより低下した結像性能を光学的に測定して補正する光学調整装置に関し、特に、非回転対称な構造をした撮像光学系の収差補正に適した光学調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像光学系の焦点合わせ誤差を補正するために、位相検出方式による補正量の検出部と、相対的に光学系と像面の間隔を変化させる直進駆動機構とを組み合わせた光学調整装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この方式は、焦点の位置がずれることにより周辺光線の伝搬路が変化することを利用して、この変化を検出器上の空間的な強度分布として検出し、焦点位置の補正量を算出する。焦点位置の誤差は、撮像光学系の直進駆動機構だけで補正することが可能である。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３８７５４０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述のような従来の光学調整装置においては、焦点位置の誤差については、補正することが可能である。しかしながら、その他の誤差、たとえば、製造時に発生した加工や組み立て時に発生した光学素子の配置誤差に起因した収差による結像性能の低下を補正することはできない。
【０００５】
また、温度変化や振動が加わることにより光学素子の配置変形が発生するが、このときに発生する収差を補正することも困難である。特に、非回転対称な構造の撮像光学系では、回転対称軸のような基準軸がないため、光学素子の配置誤差が起こりやすく、これにより発生する収差を補正することが不可欠となる。
【０００６】
従来の光学調整装置に用いられている位相検出方式は、結像性能を低下させる要因として焦点位置の誤差だけが発生していると仮定して、その誤差量を算出する方式である。したがって、たとえば、結像性能を低下させる要因に、光学素子の偏心配置による非点収差などが含まれると、焦点位置の誤差量を正しく算出することができなくなる。また、当然、非点収差の量を算出することもできない。
【０００７】
さらに、偏心配置による収差の補正には、一般に、光学素子を偏心方向に変化させる駆動機構が必要である。しかしながら、従来の光学調整装置は、撮像光学系と像面の間隔を相対的に変化させる直進駆動機構しか持たない。このため、収差補正を行うことができないといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で焦点位置の誤差補正に加えて、光学素子の配置誤差により発生する収差の補正も可能な光学調整装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学調整装置は、複数の光学素子を含み、かつ非回転対称な構造を有する撮像光学系の結像性能を光学的に測定して補正する光学調整装置であって、複数の光学素子のうち、開口絞りの位置あるいはその近傍にある第１の光学素子に設けられ、第１の光学素子の位置および傾きを調整するための駆動機構と、撮像光学系により得られる被写体の像を電気信号に変える検出器の近傍に設けられ、結像する任意の像点に対する波面形状を計測し波面収差を検出する波面検出部と、撮像光学系の結像性能を補正するために、波面検出部で検出された波面収差に基づいて、第１の光学素子の位置調整量および傾き調整量を計算し、位置調整量および傾き調整量に応じて駆動機構を駆動させる移動量計算部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光学調整装置によれば、波面形状の計測結果に基づいて、開口絞りの位置あるいはその近傍にある光学素子の位置および傾きを調整することにより、簡素な構成で焦点位置の誤差補正に加えて、光学素子の配置誤差により発生する収差の補正も可能な光学調整装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の光学調整装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における光学調整装置を示す構成図である。この図１の光学調整装置は、撮像光学系１０、絞り１１、検出器２０、波面検出部３０、移動量計算部４０、および駆動機構５０を備えている。撮像光学系１０は、被写体からの光線を結像する光学系である。また、絞り１１は、入射光線の径の大きさを決める絞りである。本実施の形態では、絞り１１は、撮像光学系１０を構成する１つの光学素子（第１の光学素子に相当）上に設定した。
【００１３】
検出器２０は、撮像光学系１０により得られた被写体の像を電気信号に変える検出器である。波面検出部３０は、撮像光学系１０により結ばれる像の一部を取り出して、その波面形状を計測する。移動量計算部４０は、波面検出部３０により得られた波面形状から、結像性能を補正するために必要な、絞り１１の位置の光学素子の移動・傾きの量を算出する。さらに、駆動機構５０は、移動量計算部４０により得られた量に従って、絞り１１の位置の光学素子の移動・傾きを行う駆動機構部である。
【００１４】
本実施の形態１では、焦点位置の誤差（以降、デフォーカスと呼ぶ）、あるいは光学素子の配置誤差により発生する収差による結像性能の低下を、絞り１１の位置の光学素子の移動・傾きにより補正する。光学系における焦点位置は、各光学素子のパワー（屈折力）と間隔とによって決まる。したがって、任意の光学素子を移動させて間隔を変化させることで焦点位置を移動させ、デフォーカスを補正することができる。
【００１５】
光学素子の間隔以外の配置誤差（以降、偏心配置と呼ぶ）によって発生する主な収差（以降、偏心収差と呼ぶ）は、デフォーカス、２次の非点収差、２次のコマ収差などである。これらの偏心収差は、一般に、発生した偏心収差と逆符号の収差が発生するように任意の光学素子を移動させることで補正することができる。しかしながら、移動により複数の収差が発生するときには、非効率であり、すべての収差を同時に補正することは、困難である。
【００１６】
任意の光学素子を移動すると、像面上での偏心と瞳面上での偏心という２種類の偏心が発生する。ただし、絞り１１の位置の光学素子の傾きを変化させた場合には、光学系の瞳面での結像関係は、ほぼ変化しない。このため、瞳面上での偏心による収差は、非常に小さい。したがって、本実施の形態１のように、絞り１１の位置の光学素子に傾き調整機能を持たせた駆動機構を備えることにより、瞳面上での偏心収差の発生を抑制した効率的な収差補正が可能となる。
【００１７】
なお、偏心収差の１つとしてデフォーカスが発生するが、これは、上述の通り、絞り１１の位置の光学素子の移動によっても補正できる。また、デフォーカスの補正を絞り１１の位置の光学素子で行うことにより、補正に用いる駆動機構を１つにすることができることはいうまでもない。
【００１８】
さらに、絞り１１は、すべての画角の主光線が一点を通る点であり、この位置あるいはその近傍にある光学素子は、比較的小型にすることができる。したがって、本実施の形態１に示すように、絞り１１の位置にある光学素子を用いて調整を行うことで、光学素子が軽量でモーメントが小さくなり、調整のための駆動がしやすい結果となる。
【００１９】
以上のように、実施の形態１によれば、波面形状の計測結果に基づいて、開口絞りのいちあるいはその近傍にある光学素子の位置および傾きを調整することができる。この結果、光学素子の位置を移動させて間隔を変化させることで、焦点位置を移動させ、デフォーカスを補正することができるとともに、傾きを調整することで、瞳面上での偏心収差の発生を抑制した効率的な収差補正が可能となる。さらに、開口絞りの位置あるいはその近傍にある光学素子は、比較的小型にすることができるため、光学素子が軽量でモーメントが小さくなり、調整のための駆動がしやすい構成とすることができる。
【００２０】
なお、本実施の形態１では、絞り１１の位置の光学素子に駆動機能を設けて、位置・傾きの調整を行う構成としたが、このような構成に限定されるものではない。絞り１１の近傍にある光学素子ならば、同様に小型であり、また、瞳面上での偏心も小さくなるように抑制することができる。
【００２１】
また、本実施の形態１においては、検出器２０から離れた位置に波面検出部３０を配置することで、十分なクリアランスを得ることができ、波面検出部３０の配置が容易になる。このように、撮像に用いる像領域とは異なる領域に波面検出部３０を配置しても、偏心収差は、像面全域にわたって発生するので、検出が可能である。
【００２２】
また、本実施の形態１では、検出器２０から離れた位置に波面検出部３０を配置することで空間的に両者を分離しているが、このような構成に限定されるものではない。たとえば、光路中にある撮像に使用しない波長帯の光線を反射などにより分離するフィルタを挿入して、分岐した光線を波面検出部３０に入射して波面を算出することも可能である。
【００２３】
あるいは、光路中に特定の偏光成分を分離するフィルタを挿入する、あるいはハーフミラーのように一部の光強度を分離する光学素子を挿入し、分岐させた光線を用いても同様の効果がある。検出器が感度を持たない波長帯の光線を反射する、コールドミラーなどの波長選択性のあるミラーを用いて光線を分岐させ、波面検出部に光路を導いてもよい。さらに、検出器２０に入射する光線をスキャンミラーなどにより時間的に光路を切り替えて波面検出部３０に入射させ、波面を算出することも可能である。
【００２４】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２における光学調整装置を示す構成図である。基本構成は、先の実施の形態１における図１の構成と同様であるが、移動量計算部４０の内部構成に技術的特徴を有している。本実施の形態２における移動量計算部４０は、収差成分分離部４１、直進補正計算部４２、および傾き補正計算部４３で構成されている。
【００２５】
収差成分分離部４１は、波面検出部３０により得られた波面形状に基づいて、波面収差の回転対称成分と非回転対称成分に分離する。直進補正計算部４２は、収差成分分離部４１により分離された波面収差の回転対称成分から、駆動機構５０の直進移動量を算出する。一方、傾き補正計算部４３は、収差成分分離部４１により分離された波面収差の非回転対称成分から、駆動機構５０の傾き補正量を算出する。ここで、傾きの成分としては、例えば、図で紙面と垂直な方向の軸と上下方向の軸など、直交する２軸あれば十分である。
【００２６】
光学素子の配置誤差により発生する収差は、デフォーカス、２次の非点収差、２次のコマ収差であり、球面収差を含まない。したがって、波面収差のうち、回転対称成分として現れるのは、デフォーカスだけであり、回転対称成分を抽出することで、デフォーカスの量を算出することができる。
【００２７】
また、デフォーカスは、光学素子の間隔を変化させる直進移動により補正することができ、同時にこの直進移動は、非点収差・コマ収差にほぼ影響を与えない。したがって、本実施の形態２の構成のように、波面収差から回転対称成分を抽出し、その量から算出された補正量に基づいて絞り１１の位置の光学素子を直進移動させることで、効率的なデフォーカス補正が可能となる。
【００２８】
一方、非点収差、コマ収差は、光学素子を偏心配置することで発生する収差であり、波面収差の非回転対称成分として現れる。これらの偏心収差を補正するためには、逆方向で同じ大きさを持った偏心収差が発生するように、光学素子を偏心配置すればいい。すなわち、たとえば、任意の光学素子に傾きを与えることで補正することができる。したがって、本実施の形態２の構成のように、波面収差から非回転対称成分を抽出し、その量から算出された補正量に基づいて絞り１１の位置の光学素子に傾きを与えることで、偏心収差の補正が可能となる。
【００２９】
実施の形態１でも示したとおり、絞り１１の位置にある光学素子は、比較的小型になるため、軽量でモーメントが小さくなり、デフォーカス補正や偏心収差補正のための駆動に適している。また、絞り１１の位置にある光学素子の傾きだけで偏心収差補正を行った場合、瞳面上での偏心に起因する収差は、発生しない。このため、収差量の計算が簡素になり、補正に必要な傾きの大きさの計算も容易になるという利点がある。
【００３０】
以上のように、実施の形態２によれば、波面形状の計測結果に基づいて、開口絞りの位置あるいはその近傍にある光学素子の位置および傾きを調整することができる。さらに、収差成分を回転対称成分と非回転対称成分とに分離し、回転対称成分に基づいて光学素子の位置を調整し、非回転対称成分に基づいて光学素子の傾きを調整することができる。この結果、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、成分ごとに調整を行うことで、デフォーカス補正と偏心収差補正とを適切に効率的に行うことができる。
【００３１】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３における光学調整装置を示す構成図である。基本構成は、先の実施の形態２における図２の構成と同様であるが、移動量計算部４０の内部構成に技術的特徴を有している。本実施の形態３における移動量計算部４０は、収差成分分離部４１、直進補正計算部４２、および傾き補正計算部４３で構成されているとともに、収差成分分離部４１は、楕円近似部４１ａおよび収差算出部４１ｂで構成されている。
【００３２】
楕円近似部４１ａは、波面形状の像面に平行な断面を楕円で近似して、そのパラメータを出力する。収差算出部４１ｂは、楕円近似部４１ａにより得られた楕円のパラメータより、回転対称成分と非回転対称成分の大きさを算出する。
【００３３】
偏心収差として２次非点収差が支配的であるときには、波面形状の像面に平行な断面は、ほぼ楕円となる。すなわち、本実施の形態３のように、楕円近似部４１ａにおいて波面形状の断面を楕円として近似し、収差算出部４１ｂにおいて非回転対称成分の大きさを算出することで、非点収差の量を抽出することができる。デフォーカス量は、収差算出部４１ｂの回転対称成分の出力として得られる。
【００３４】
波面形状の断面を楕円で近似することで、収差は、非点収差とデフォーカスに制限される。したがって、補正に必要な光学素子の駆動量の算出において、他の収差の影響を抑制し、計算の精度を向上させることができる。
【００３５】
たとえば、撮像光学系１０において、各光学素子が回転対称な形状の一部を切り出した構造をしており、その回転対称軸が同一で、入射光線が回転対称軸と角度を持っているとき、偏心収差は、一般的に、２次非点収差が支配的となる。したがって、本実施の形態３の光学調整装置を用いることで、精度よく偏心収差およびデフォーカスを補正することができる。
【００３６】
本実施の形態３において、楕円近似部４１ａで出力される楕円のパラメータは、楕円の長軸半径ｒａと短軸半径ｒｂだけであってもいい。この２つのパラメータから収差算出部４１ｂで非回転対称成分の大きさを（ｒａ−ｒｂ）により、回転対称成分の大きさを（ｒａ＋ｒｂ）／２により計算することができる。もちろん、これらの値に任意の係数をかけた値を使用することもできる。
【００３７】
さらに、楕円の長軸の傾き角θを出力することで、非点収差の発生している方向を算出することができる。非点収差の補正を行うために、絞り１１の位置にある光学素子を駆動する傾きの方向が、傾き角θの方向もしくはそれと垂直な方向のどちらかに限定されるため、効率的な収差補正を行うことが可能になる。また、このように楕円近似部４１ａで出力されるパラメータを最小限にすることで、装置の簡素化や計算の高速化を行うことができる。
【００３８】
本実施の形態３において、波面検出部３０がリング状の領域に切り出した周辺光線から波面収差を算出する構成としてもいい。本実施の形態３では、得られた波面の断面形状を楕円近似部４１ａで楕円として近似しているため、波面検出部３０の出力は、楕円に近似するために必要な情報が含まれていれば十分である。
【００３９】
図４は、本発明の実施の形態３における波面検出部３０の具体的な構成を示す図であり、アパーチャ３１および２次元検出器３２で構成されている。この図４に示すように、測定像点からの光線に対して、リング状のアパーチャ３１で周辺光線を切り出し、それをＣＣＤやＣＭＯＳなどの２次元検出器３２で受光して波面を検出する構成とする。すると、２次元検出器３２で受光される像は、波面の断面形状そのものなので、本実施の形態３で必要な波面検出部３０を容易に実現することができる。
【００４０】
さらに、リレーレンズを挿入して測定像点の共役像が２次元検出器３２に形成されるようにすることもできる。これにより、検出器上での光線の広がりが小さくなり、波面形状の検出精度を向上させることができる。また、アパーチャ３１を撮像光学系１０の瞳面と共役な位置に配置することにより、デフォーカスや偏心収差によりアパーチャ３１を通る光線の瞳面上での位置変化やケラレの発生を抑制することができる。測定像点とアパーチャ３１との間に適当なレンズを挿入することで、アパーチャ３１と撮像光学系１０の瞳面を共役な関係にすることもできる。
【００４１】
以上のように、実施の形態３によれば、楕円近似部と収差算出部を組み合わせることで、収差成分を回転対称成分と非回転対称成分とに分離することができ、先の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、アパーチャと２次元検出器を組み合わせて波面検出を行うことで、断面形状が楕円となる波面検出を容易に実現できる。
【００４２】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４における光学調整装置を示す構成図である。基本構成は、先の実施の形態３における図３の構成と同様であるが、波面検出部３０の内部構成に技術的特徴を有している。本実施の形態４における波面検出部３０は、セパレートレンズ３３および２次元検出器３２で構成されている。セパレートレンズ３３は、３素子以上のアレイレンズでできている。
【００４３】
本実施の形態４では、波面収差を計測する像点からの光線は、セパレートレンズ３３でアレイ素子数分の領域に分割され、それぞれの領域に対応した像を２次元検出器３２上に結ぶ。このとき、像の位置は、各領域の波面の伝搬方向、すなわち、波面の法線方向を表すので、像の分布から波面形状を算出することができる。また、セパレートレンズ３３で抽出する領域を瞳面上で中心から同一半径上になるようにとることで、波面の断面形状を得ることができる。
【００４４】
先の実施の形態３で示したとおり、偏心収差において非点収差が支配的な撮像光学系では、波面の断面形状を楕円近似することで補正量を算出することができる。楕円のパラメータを計算するには、たとえば、楕円の中心点と、中心周りに角度を３等分する位置にある楕円上の３つの点がわかればいい。
【００４５】
あるいは、楕円の中心点がない場合でも、楕円状の３点の重心を近似的に中心点として用いることができる。非点収差が補正されることにより、楕円状の３点の重心が実際の中心点と一致するため、近似による誤差は、十分小さくなる。したがって、少なくとも３素子のアレイレンズをセパレートレンズ３３として使用することにより、波面検出を行うことが可能である。
【００４６】
なお、格子点上に並んだ４素子のレンズアレイを用いた場合には、対称性により非点収差を正確に検出できない場合がある。
【００４７】
また、偏心収差が発生することで近軸光線に対する像点が移動し、波面が平行移動する。これは、像のボケにはならないため、結像性能を低下させることはない。しかしながら、波面検出部３０で波面の断面形状が平行移動するため、どの位置に結像しても波面を正確に検出できる必要がある。そこで、波面検出部３０において、２次元検出器３２を用いることで、このような位置変化に対応することが可能である。
【００４８】
本実施の形態４において、２次元検出器３２上の像の位置を検出する上で、像の重心を位置として算出してもいい。この処理により、２次元検出器３２の画素分解能以下の精度での位置測定が可能になる。また、セパレートレンズ３３などによる像ボケの影響を抑制することができる。振動による像ぶれなど、外乱影響による精度低下の低減にも効果がある。
【００４９】
以上のように、実施の形態４によれば、セパレートレンズと２次元検出器を組み合わせて波面検出を行うことで、断面形状が楕円となる波面検出を、近似による誤差を小さくした上で、容易に実現できる。
【００５０】
なお、本実施の形態４では、セパレートレンズ３３により３領域の波面を抽出したが、先の実施の形態３のリング状のアパーチャの代わりに、３つのホールアパーチャを持つマスクを配置しても、同様の効果が得られる。そのとき、像位置を、上述のように、重心から算出することで精度向上を行うことも可能である。
【００５１】
実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５における光学調整装置を示す構成図である。基本構成は、先の実施の形態４における図５の構成と同様であるが、波面検出部３０の内部構成に技術的特徴を有している。本実施の形態５における波面検出部３０は、セパレートレンズ３４および２次元検出器３２で構成されている。本実施の形態５におけるセパレートレンズ３４は、４素子以上のアレイレンズでできており、中心にもレンズが配置されている点で、先の実施の形態４におけるセパレートレンズ３３と異なっている。
【００５２】
本実施の形態５では、波面収差を計測する像点からの光線は、セパレートレンズ３４で中心領域を含むアレイ素子数分の領域に分割され、それぞれの領域に対応した像を２次元検出器３２上に結ぶ。このとき、像の位置は、各領域の波面の伝搬方向、すなわち、波面の法線方向を表すので、像の分布から波面形状を算出することができる。また、セパレートレンズ３４で抽出する領域を瞳面上で中心から同一半径上になるようにとることで、波面の断面形状を得ることができる。
【００５３】
先の実施の形態３で示したとおり、偏心収差において非点収差が支配的な撮像光学系では、波面の断面形状を楕円近似することで補正量を算出することができる。楕円のパラメータを計算するには、たとえば、楕円の中心点と、中心周りに角度を３等分する位置にある楕円上の３つの点がわかればいい。
【００５４】
本実施の形態５では、セパレートレンズ３４の中心にあるレンズによる結像点は、近軸条光線に対する像点であり、楕円の中心点となる。したがって、近似的に中心点を算出する場合と比較して、高精度に波面検出を行うことが可能である。
【００５５】
本実施の形態５において、２次元検出器３２上の像の位置を検出する上で、像の重心を位置として算出してもいい。この処理により、２次元検出器３２の画素分解能以下の精度での位置測定が可能になる。また、セパレートレンズ３４などによる像ボケの影響を抑制することができる。振動による像ぶれなど、外乱影響による精度低下の低減にも効果がある。
【００５６】
以上のように、実施の形態５によれば、セパレートレンズと２次元検出器を組み合わせて波面検出を行うことで、断面形状が楕円となる波面検出を、近似による誤差を小さくした上で、容易に実現できる。特に、セパレートレンズの中心に、その結像点が楕円の中心点となるようなレンズをさらに配置することで、先の実施の形態４のように、近似的に中心点を算出する場合と比較して、高精度に波面検出を行うことが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態５では、セパレートレンズ３４により波面領域を抽出したが、先の実施の形態３のリング状のアパーチャの代わりに中心を含む４つ以上のホールアパーチャを持つマスクを配置しても同様の効果が得られる。そのとき、像位置を、上述のように、重心から算出することでさらなる精度向上を図ることも可能である。
【００５８】
また、本実施の形態５により、非点収差において２次のコマ収差が支配的な場合に、コマ収差の大きさを検出することも可能である。コマ収差が発生すると、波面の断面形状は、円となるが、近軸光線に対する像点が円の中心と一致しなくなる。したがって、両者の距離からコマ収差の大きさを算出することができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態１〜５のいずれかの構成の光学調整装置を用いることで、デフォーカス・非点収差・コマ収差のすべての補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における光学調整装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２における光学調整装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３における光学調整装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３における波面検出部の具体的な構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態４における光学調整装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態５における光学調整装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  撮像光学系、１１  絞り、２０  検出器、３０  波面検出部、３１  アパーチャ、３２  ２次元検出器、３３  セパレートレンズ、３４  セパレートレンズ、４０  移動量計算部、４１  収差成分分離部、４１ａ  楕円近似部、４１ｂ  収差算出部、４２  直進補正計算部、４３  傾き補正計算部、５０  駆動機構。
【図１】
2010107880.tif 000003
【図２】
2010107880.tif 000004
【図３】
2010107880.tif 000005
【図４】
2010107880.tif 000006
【図５】
2010107880.tif 000007
【図６】
2010107880.tif 000008