(57)【要約】【課題】被検物の屈折率が高い場合に、その屈折率とほぼ同じ屈折率を有する媒質を用いなくても、該被検物の内部屈折率分布を高精度に計測できるようにする。【解決手段】屈折率分布計測方法は、被検物１２０の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する第１の媒質中で、被検物に参照光１０２を入射させて該被検物の第１の透過波面を計測するステップと、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さく、かつ第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中で、被検物に参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測するステップと、第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、被検物の屈折率分布を求めるステップとを有する。【選択図】図１
2010151578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する第１の媒質中で、前記被検物に参照光を入射させて該被検物の第１の透過波面を計測するステップと、
前記被検物の屈折率よりも０．０１以上小さく、かつ前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中で、前記被検物に前記参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測するステップと、
前記第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、前記被検物の屈折率分布を求めるステップとを有することを特徴とする屈折率分布計測方法。
【請求項２】
前記屈折率分布を求めるステップにおいて、
前記第１及び第２の透過波面の計測結果と、特定の屈折率分布を有する基準被検物に対応する、前記第１の媒質中及び前記第２の媒質中のそれぞれでの透過波面とを用いて、前記被検物の形状成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布計測方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の透過波面の計測において、該透過波面の波面形状の勾配に相当する量を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の屈折率分布計測方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の透過波面の計測を、２次元回折格子を含むＴａｌｂｏｔ干渉計を用いて行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の屈折率分布計測方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の透過波面の計測を、シャックハルトマンセンサを用いて行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の屈折率分布計測方法。
【請求項６】
前記第１の屈折率と前記第２の屈折率とが互いに０．０１以上異なることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の屈折率分布計測方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の透過波面の計測において、前記被検物内を通る前記参照光の光線の該被検物に対する傾きを等しくすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の屈折率分布計測方法。
【請求項８】
光源と、
該光源からの光を用いて参照光を生成する光学部材と、
被検物の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する第１の媒質中で、前記光学部材からの前記参照光を前記被検物に入射させて該被検物の第１の透過波面を計測し、前記被検物よりも屈折率が０．０１以上小さく、かつ前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中で、前記被検物に前記参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測する計測手段とを有し、
前記第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、前記被検物の屈折率分布を求める演算手段とを有することを特徴とする屈折率分布計測装置。
【請求項９】
前記被検物は光学素子であり、
該計測装置は、前記被検物と該計測装置の構成要素とが、該被検物の光軸方向に相対移動可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の屈折率分布計測装置。
【請求項１０】
光学素子をモールド成形するステップと、
成形した光学素子を評価するステップとを有する光学素子の製造方法であって、
前記評価するステップは、請求項１から７のいずれか１つに記載の屈折率分布計測方法を用いて、前記成形した光学素子を評価することを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子等の被検物の屈折率分布を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやレーザービームプリンタ等の光学機器に用いられるレンズ等の光学素子には、高屈折率が求められている。また、高屈折率の光学ガラスやプラスチック材料でも、モールド成形技術を用いることで、非球面等の複雑な形状も容易に製作することができる。
【０００３】
ただし、モールド成形では、成形条件によって、光学素子の内部に屈折率の不均一が生じることがある。このような内部屈折率の不均一は、光学素子の光学特性に大きな影響を及ぼし、所望の光学特性を得られなくするおそれがある。このため、高屈折率を有する光学素子の内部の光学的均質性を高精度に計測することが求められている。
【０００４】
光学的均質性の測定法としては、一般に干渉測定法が知られている。干渉測定法によれば、被検物（光学素子）を高精度に加工して、その透過波面を計測することで、内部屈折率分布を計測することが可能である。また、被検物をガラスプレートに挟み、その間に注入した被検物とほぼ等しい屈折率を有するオイルに被検物を浸すことで、該被検物の面精度誤差を低減させる方法も提案されている。
【０００５】
特許文献１には、被検物を該被検物とほぼ等しい屈折率を有する媒質（マッチングオイル）に浸して透過波面を計測することで、該被検物の光学的性質を求める方法が開示されている。この方法によれば、被検物を高精度に加工することなく該被検物の内部屈折率分布を求めることができる。
【０００６】
また、特許文献２にて開示された計測方法では、被検物を、該被検物とほぼ等しい屈折率を有する第１のマッチングオイルに浸して透過波面を計測する。さらに、該被検物をこれとはわずかに異なる屈折率を有する第２のマッチングオイルに浸して透過波面を計測する。そして、第１のマッチングオイルによる計測結果と第２のマッチングオイルによる計測結果とから、被検物の形状と屈折率分布を求める。
【０００７】
第２のマッチングオイルによる計測では、検出器に、屈折率分布と被検物の形状の影響が干渉縞となって現れる。このため、第２のマッチングオイルの屈折率は、干渉縞が密になりすぎない範囲で被検物とわずかに異なっている必要がある。
【特許文献１】特開平０１−３１６６２７号公報
【特許文献２】特開平０２−００８７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２にて開示された計測方法では、被検物の屈折率とほぼ等しい屈折率を有するマッチングオイルが必要である。しかしながら、屈折率が高いマッチングオイルは、透過率が低い。このため、特許文献１，２にて開示された計測方法により高屈折率の光学素子の透過波面を計測すると、検出器からは小さな信号しか得られず、計測精度が低くなる。
【０００９】
本発明は、被検物の屈折率が高い場合に、その屈折率とほぼ同じ屈折率を有する媒質を用いなくても、該被検物の内部屈折率分布を高精度に計測できる計測方法及び計測装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての屈折率分布計測方法は、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する第１の媒質中で、被検物に参照光を入射させて該被検物の第１の透過波面を計測するステップと、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さく、かつ第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中で、被検物に参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測するステップと、第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、被検物の屈折率分布を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の一側面としての屈折率分布計測装置は、光源と、該光源からの光を用いて参照光を生成する光学部材と、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する第１の媒質中で、光学部材からの参照光を被検物に入射させて該被検物の第１の透過波面を計測し、被検物よりも屈折率が０．０１以上小さく、かつ第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中で、被検物に参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測する計測手段と、第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、被検物の屈折率分布を求める演算手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の他の一側面としての光学素子の製造方法は、光学素子をモールド成形するステップと、成形した光学素子を評価するステップとを有する。そして、該評価するステップは、上記屈折率分布計測方法を用いて、該成形した光学素子を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の屈折率分布計測方法及び屈折率分布計測装置によれば、被検物の屈折率が高い場合でも、その屈折率よりも低い屈折率を有する媒質を用いて、該被検物の内部屈折率分布を高精度に計測することができる。また、本発明の光学素子の製造方法によれば、光学素子の内部屈折率分布を高精度に計測することができるので、高屈折率硝材を用いた光学素子であっても、モールド成形で精度良く量産することが可能になる。      
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例では、被検物を２種類の媒質（空気と水）に浸してそれぞれ透過波面の計測を行い、被検物の内部屈折率分布を求める屈折率分布計測方法について説明する。
【００１６】
図１には、被検物を空気中（第１の媒質中）で計測する際のＴａｌｂｏｔ干渉計（屈折率分布計測装置）の概略構成を示している。レンズ等の光学素子である被検物１２０は、被検物ケース１２１内において空気に浸されている。空気の屈折率は、被検物１２０の屈折率よりも０．０１以上小さいものとする。
【００１７】
レーザ光源（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ）１００から射出されたレーザ光１０１は、ピンホール（光学部材）１１０を通過する際に回折される。ピンホール１１０により回折された回折光（参照光）１０２は、被検物ケース１２１内の空気の中を通って、ピンホール１１０を物体面とする被検物１２０に入射し、これを透過する。ピンホール１１０の直径φは、回折光１０２を理想球面波と見なせる程度に小さく、物体側の開口ＮＡＯとレーザ光源１００の波長λとを用いて、以下の式を満たすように設計されている。
【００１８】
【数１】
2010151578.tif 000003
【００１９】
λが６００ｎｍであり、ＮＡＯが０．３程度である場合は、ピンホール１１０の直径φは２μｍ程度でよい。
【００２０】
被検物１２０及び被検物ケース１２１内の空気を透過したレーザ光は、２次元回折格子である直交回折格子１３０を通り、検出器であるＣＣＤ１４０により撮像（計測）される。
【００２１】
被検物１２０の像側ＮＡが小さい場合、回折格子１３０とＣＣＤ１４０間の距離Ｚが、以下の式０で示されるＴａｌｂｏｔ条件を満たすと、ＣＣＤ１４０上に回折格子１３０の偽解像が干渉縞として得られる。
【００２２】
【数２】
2010151578.tif 000004
【００２３】
・・（式０）
ただし、Ｚは回折格子１３０とＣＣＤ１４０間の距離を示し、ここではＴａｌｂｏｔ距離と呼ぶ。また、ｍは０を除く整数であり、ｄは回折格子１３０のピッチである。Ｚ０は回折格子１３０から被検物１２０の像面までの距離である。回折格子１３０の格子ピッチｄは、被検物１２０の収差の大きさに応じて決められる。
【００２４】
計測装置の構成要素であるレーザ光源１００、ピンホール１１０、回折格子１３０及びＣＣＤ１４０と、被検物ケース１２１（被検物１２０）とは、被検物１２０の光軸に平行に設置されたレール１５０によりガイドされて、光軸方向に相対移動可能である。
【００２５】
図２には、被検物１２０を水中（第２の媒質中）で計測する際のＴａｌｂｏｔ干渉計の概略構成を示している。被検物１２０は、被検物ケース１２１内において水に浸されている。水の屈折率は、被検物１２０の屈折率よりも０．０１以上小さく、かつ当然ながら空気の屈折率と異なるものとする。
【００２６】
回折格子１３０とＣＣＤ１４０は、図１に示した空気を媒質として用いる場合に比べて、被検物１２０から離して配置される。
【００２７】
レーザ光源１００から射出されたレーザ光１０１は、ピンホール１１０により回折されて回折光（参照光）１０２となり、被検物ケース１２１内の水の中を通って、ピンホール１１０を物体面とする被検物１２０に入射し、これを透過する。被検物１２０及び被検物ケース１２１内の水を透過したレーザ光は、回折格子１３０を通り、ＣＣＤ１４０により撮像（計測）される。
【００２８】
図３には、上記ＣＣＤ１４０により撮像された画像を用いて、被検物１２０の屈折率分布Ｗindexを算出する手順を示している。この算出は、図１に示したマイクロコンピュータ等の演算ユニット（演算手段）によって、コンピュータプログラムに従って行われる。
【００２９】
まず、図１に示したように、被検物ケース１２１内に空気（図３には媒質１と記す）を満たした状態で、被検物ケース１２１内に被検物１２０を設置する（ステップＳ１０）。
【００３０】
次に、後述するステップＡに従って、被検物ケース１２１内の媒質が空気である場合の波面収差Ｗ１を算出する（ステップＳ２０）。
【００３１】
ステップＡは、次の４つのステップにより構成される。まず、被検物１２０と回折格子１３０とＣＣＤ１４０とをレール１５０上で移動させて、適切な位置に配置する（ステップＳ２１）。なお、以下の説明では、回折格子１３０とＣＣＤ１４０をまとめてセンサという。
【００３２】
また、ピンホール１１０と被検物１２０との間の距離を変えることで、像側のＮＡを小さくする。Ｔａｌｂｏｔ干渉計においてＣＣＤ１４０上の全面で回折格子１３０の偽解像を得るためには、ＮＡを０．３程度以下に抑える必要がある。回折格子１３０やＣＣＤ１４０の受光面が、被検物１２０を透過した光束の径よりも小さい場合には、センサを被検物１２０から離すことで、該光束を受光面内に納めることができる。
【００３３】
次に、被検物１２０が理想的な内部屈折率分布（特定の屈折率分布）を有する場合のシミュレーション波面Ｗsimを計算する（ステップＳ２２）。このステップは、ステップＳ２１と同じ配置において、被検物の内部屈折率が一様である場合の透過波面を別途計算するステップである。このように屈折率が一様である被検物を、基準被検物ともいう。シミュレーション波面Ｗsimは、基準被検物に対応する透過波面ということもできる。
【００３４】
図４に示される基準被検物１２０′内のある点（ｘ，ｙ）におけるＷsimは、以下の式１のように表される。
【００３５】
【数３】
2010151578.tif 000005
【００３６】
・・（式１）
ただし、Ｌ１〜Ｌ５は、図５に示される光線１０２ａに沿った上記各構成要素間の幾何学的距離である。光線１０２ａは、図４に示す被検物１２０′内の点（ｘ，ｙ）を通る光線である。また、Ｎ１は空気の屈折率であり、Ｎｇは、被検物１２０の理想的な屈折率（基準被検物の屈折率）を示す。なお、ここでは式１を簡略化するため、被検物ケース１２１の壁の厚さは無視する。
【００３７】
次に、図１に示すＴａｌｂｏｔ干渉計、すなわち被検物１２０を空気に浸した状態で透過波面（第１の透過波面）Ｗｍを計測する（ステップＳ２３）。このステップには、ＣＣＤ１４０による干渉縞の画像の取得と、不図示の処理回路による透過波面の画像回復を含む。透過波面の画像回復（以下、波面回復ともいう）は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）法によって行う。ＦＦＴ法による波面回復は、収差が干渉縞のキャリア縞を乱す性質を利用して、キャリア縞と収差とを分離する方法である。
【００３８】
具体的には、干渉縞に２次元ＦＦＴを行い、周波数マップに変換する。次に、周波数マップにおけるキャリア周波数の近傍部分のみを切り出して、キャリア周波数が原点になるように座標変換をした上で、ｉＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を行う。これにより、複素振幅マップの位相項が求められる。その結果得られた位相マップが、透過波面となる。
【００３９】
Ｗｍは、図５のＬ１〜Ｌ５を用いて、以下の式２のように表される。
【００４０】
【数４】
2010151578.tif 000006
【００４１】
・・（式２）
ただし、Ｎ（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）における被検物１２０の厚み方向に平均化された屈折率を示す。ｄＬは、座標（ｘ，ｙ）における被検物１２０の厚み誤差を示す。
【００４２】
ステップＡの最後に、ステップＳ２２で求めたシミュレーション波面ＷsimとステップＳ２３で求めた透過波面Ｗｍの差分に相当する波面収差Ｗ１を、以下の式３により求める（ステップＳ２４）。なお、Ｗ１と被検物１２０の屈折率分布Ｗindexとの関係は以下の通りである。
【００４３】
【数５】
2010151578.tif 000007
【００４４】
・・（式３）
但し、
【００４５】
【数６】
2010151578.tif 000008
【００４６】
・・（式４）
とする。
【００４７】
次に、図２に示したように、被検物ケース１２１内に水（図３には媒質２と記す）を満たした状態で、被検物ケース１２１内に被検物１２０を設置する（ステップＳ３０）。
【００４８】
続いて、前述したステップＡに従って、被検物ケース１２１内の媒質が水である場合の波面収差Ｗ２を算出する（ステップＳ４０）。すなわち、被検物１２０とセンサを適切な位置に配置し（ステップＳ２１）、水に浸した被検物１２０が理想的な内部屈折率分布を有する場合のシミュレーション波面Ｗsimを計算し（ステップＳ２２）する。そして、被検物１２０を水に浸した状態で透過波面（第２の透過波面）Ｗｍを計測し（ステップＳ２３）、シミュレーション波面Ｗsimと透過波面Ｗｍの差分に相当する波面収差Ｗ２を求める。式５中のＮ２は水の屈折率を示す。
【００４９】
【数７】
2010151578.tif 000009
【００５０】
・・（式５）
次に、以下の式６により、波面収差Ｗ１と波面収差Ｗ２とから被検物１２０の形状成分ｄＬを除去し、被検物１２０の屈折率分布Ｗindexを算出する（ステップＳ５０）。これにより、屈折率分布Ｗindexの算出が完了する。
【００５１】
【数８】
2010151578.tif 000010
【００５２】
・・（式６）
式６において、例えば、Ｎｇ＝１．６００、Ｎ１＝１．０００、Ｎ２＝１．３３３とすると、Ｗindexは式７のようになる。
【００５３】
【数９】
2010151578.tif 000011
【００５４】
・・（式７）
式４で用いた近似の影響を調べるために、仮にＮｇ＝１．６００、Ｎ（ｘ，ｙ）＝１．６０１として近似のないＷindexを求めると、
【００５５】
【数１０】
2010151578.tif 000012
【００５６】
・・（式８）
となる。このＷindexと式７で得られるＷindexとの差は１％に満たないため、式４における近似はこの誤差の範囲で問題なく使用できる。
【００５７】
また、上記算出では、媒質を変えたときにも被検物１２０中の幾何学的光路長Ｌ３が変わらないものとしたが、実際には、ステップ２０におけるＬ３とステップ４０におけるＬ３とがわずかに異なる場合がある。これは、媒質を変えた際に被検物１２０内を通る光線の傾きを厳密に一致させるのが難しいためである。
【００５８】
ステップ４０における被検物１２０中の幾何学的光路長をＬ３＋ΔＬとすると、ΔＬに起因する屈折率分布Ｗindexの誤差ΔＷindexは、次の式９により表される。
【００５９】
【数１１】
2010151578.tif 000013
【００６０】
・・（式９）
式９から誤差ΔＷindex／Ｗindexを低減するには、ΔＬとＮｇ−Ｎ１を小さくし、Ｎ２−Ｎ１を大きくすればよい。Ｎｇは高屈折率硝材の屈折率であり、本実施例では被検物と同じ屈折率の媒質を利用するのが困難な場合を想定している。このため、誤差を低減するには、媒質を変えたときの被検物内を通る光線（参照光の光線）の傾きを一致させ、ΔＬを小さくするか、２種類の媒質の屈折率差を大きくするかする必要があることが分かる。
【００６１】
Ｌ３＝１０ｍｍの被検物に対して、媒質を変えたときの被検物内を通る光線の傾きを３０秒角程度まで合わせ込んだ場合、ΔＬは１μｍ程度になる。この場合に、誤差ΔＷindex／Ｗindexを１％以下に低減するためには、２種類の媒質の屈折率が互いに０．０１以上異なる必要がある。
【００６２】
また、本実施例のように、計測装置（計測手段）としてＴａｌｂｏｔ干渉計を用いることで、被検物と媒質との屈折率差によって生じる大きな収差を計測することができる。Ｔａｌｂｏｔ干渉計は、ラテラルシアリング干渉計の一種であり、透過波面が横ずらし（シア）された自身の透過波面との差分を干渉縞として計測する。このため、シアリング干渉計は、透過波面の波面形状の勾配（傾き）に相当する量を求める計測手段と言える。透過波面の横ずらし量は、シア量と呼び、シア量を小さくすることで、大きな透過波面収差に対しても、干渉縞が密にならない程度の小さい収差（シア波面）として計測が可能になる。
【００６３】
シアリング干渉計では、一般に、シア量が小さすぎると、シア波面がノイズに埋もれて精度が落ちるため、シア量は瞳の直径に対して３〜５％程度が良いとされる。しかし、本実施例では、大きな収差の透過波面を小さいシア波面で計測するために、シア量を１．５％以下、好ましくは０．４〜０．９％程度まで小さくするとよい。
【００６４】
シア量ｓｈｅａｒは、Ｔａｌｂｏｔ距離Ｚと、ＣＣＤ１４０上の干渉縞データの直径Ｄとを用いて、以下の式１０により定義される。
【００６５】
【数１２】
2010151578.tif 000014
【００６６】
・・（式１０）
式１０は、式０と、回折格子１３０上の光束の直径Ｄ０とを用いて、以下の式１１のようにも表せる。
【００６７】
【数１３】
2010151578.tif 000015
【００６８】
・・（式１１）
式１１から、シア量と回折格子１３０の格子ピッチとは比例することが分かる。回折格子１３０のピッチは、式０から分かるように、Ｔａｌｂｏｔ距離Ｚにも影響を与えるため、計測装置の構成要素間の干渉を考えて決定する必要がある。例えば、ｍ＝１のとき、Ｄ０が１０〜２０ｍｍ程度であるとすると、格子ピッチは４０〜１８０μｍ程度が望ましい。
【００６９】
以上説明したように、本実施例では、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さい第１の屈折率を有する空気中で、該被検物に参照光を入射させて該被検物の第１の透過波面を計測する。また、被検物の屈折率よりも０．０１以上小さく、かつ空気の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する水中で、被検物に参照光を入射させて該被検物の第２の透過波面を計測する。そして、第１及び第２の透過波面の計測結果に基づいて、被検物の屈折率分布を求める。これにより、被検物の屈折率が高い場合でも、その屈折率よりも低い屈折率を有する媒質を用いて、該被検物の内部屈折率分布を高精度に計測することができる。
【００７０】
なお、本実施例では、２種類の媒質が空気と水である場合について説明したが、屈折率が０．０１程度以上異なる２種類の媒質であれば、これらの媒質に限定されることはない。また、２種類の媒質とは、同じ材料の温度を変えて屈折率を変えたものでもよい。
【００７１】
また、本実施例では、Ｔａｌｂｏｔ干渉計を用いた場合について説明したが、これと異なるラテラルシアリング干渉計、ラジアルシアリング干渉計及びその他のシアリング干渉計を用いることもできる。
【実施例２】
【００７２】
本発明の実施例２では、被検物１２０が負のパワーを持つ場合と、計測装置がシアリング干渉計以外のものである場合について説明する。図６には、本実施例の計測装置の概念図である。
【００７３】
ピンホール１１０は、レーザ光源１００から射出されたレーザ光を用いて、理想球面波を有する光（参照光）を生成する。この光は、照明系６００によって収束光に変換される。収束光は、メニスカスレンズである被検物１２０を通過し、その透過波面が波面計測センサであるシャックハルトマンセンサ６１０により計測される。シャックハルトマンセンサ６１０は、図７に示すように、レンズアレイ６１１とＣＣＤ６１２とにより構成されている。
【００７４】
照明系６００をレール１５０上で被検物１２０の光軸方向に移動させることで、被検物１２０に入射する光束を発散光束、平行光束及び収束光束のいずれにも変更することができる。これにより、シャックハルトマンセンサ６１０に入射する光束のＮＡを調節することができる。
【００７５】
シャックハルトマンセンサは、Ｔａｌｂｏｔ干渉計に比べて、センサ６１０に入射する光束のＮＡを厳しく管理する必要がある。しかし、シャックハルトマンセンサを用いる場合、センサ６１０の位置をＴａｌｂｏｔ距離に合わせる必要がないため、センサ６１０の位置合わせが容易である。
【００７６】
シャックハルトマンセンサ６１０は、レンズアレイ６１１に入射した光を、ＣＣＤ６１２に集光させる構造を有する。レンズアレイ６１１に傾いた透過波面が入射すると、集光点の位置がずれる。シャックハルトマンセンサ６１０は、透過波面の傾きを集光点の位置ずれに換算して計測できるため、大きな収差を持つ波面の計測が可能である。
【００７７】
本実施例での被検物１２０の内部屈折率分布の算出方法は、実施例１の場合と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７８】
本発明の実施に用いる計測装置は、透過波面の波面形状の勾配又は光線の傾きに相当する量を計測可能であり、大きな収差を持つ透過波面においても、該勾配又は傾きを計測可能な物理量として検出することができるものであればよい。このため、シャックハルトマン法に限らず、ハルトマン法やロンキーテストを用いた計測装置を用いてもよい。
【実施例３】
【００７９】
本発明の屈折率分布計測方法によって計測された結果をレンズ等の光学素子の製造方法にフィードバックすることも可能である。
【００８０】
図８は、モールド成形を利用した光学素子の製造フローの一例を示したものである。
【００８１】
図８において、Ｓ１０１は光学素子を設計するステップであり、設計者が光学設計ソフト等を用いて光学素子を設計する。Ｓ１０２はステップＳ１０１で設計された光学素子に基づいて、光学素子をモールド成形するための金型を設計・加工するステップである。Ｓ１０３は、ステップＳ１０２で加工された金型を用いて、光学素子をモールド成形するステップである。
【００８２】
Ｓ１０４は、ステップＳ１０２で成形された光学素子の形状を計測し、その精度を評価するステップである。ステップＳ１０４にて評価された形状が、要求する精度を満足しなかった場合、ステップＳ１０５にて金型の鏡面の補正量が算出され、ステップＳ１０２で再度金型を加工する。
【００８３】
Ｓ１０６は、ステップＳ１０４で所望の形状精度を満足していた光学素子の光学性能を評価するステップである。ステップＳ１０６では、図３で説明したような屈折率分布の算出フローを実行し、その結果を用いて光学素子の光学性能を評価する。ステップＳ１０６にて評価された光学性能が、要求する仕様に達しなかった場合、ステップＳ１０７にて光学面の補正量が算出され、その結果を用いてステップＳ１０１で再度光学素子を設計する。
【００８４】
Ｓ１０８は、ステップＳ１０６で所望の光学性能を実現できた光学素子の製造条件で、光学素子を量産するステップである。
【００８５】
本実施例の光学素子の製造方法により、光学素子の内部屈折率分布を高精度に計測することができるので、高屈折率硝材を用いた光学素子であっても、モールド成形で精度良く量産することが可能になる。
【００８６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例１である計測装置において第１の媒質を用いた場合の概略構成を示す図。
【図２】実施例１の計測装置において第２の媒質を用いた場合の概略構成を示す図。
【図３】実施例１における内部屈折率分布の算出手順を示すフローチャート。
【図４】被検物上に定義された座標系を示す図。
【図５】実施例１の計測装置内での光路を示す図。
【図６】本発明の実施例２である計測装置の概念図。
【図７】実施例２で用いられるシャックハルトマンセンサの概略図。
【図８】本発明の屈折率分布計測方法を用いた光学素子の製造方法を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１００  レーザ光源
１１０  ピンホール
１２０  被検物
１２１  被検物ケース
１３０  ２次元直交回折格子
Ｚ  Ｔａｌｂｏｔ距離
１４０  ＣＣＤ
１５０  レール
６００  照明光学系
６１０  シャックハルトマンセンサ
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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