(57)【要約】【課題】球面収差が生じるレンズ或いはレンズ群に対して、測定ラインがずれても高精度でコマ収差を検出することが可能な収差検出方法を提供すること。【解決手段】光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、上記回折光の位相を変化させる工程と、複数ラインにおける複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、各ラインにおける位相と検出位置との関係を２次関数でフィッティングして書くラインでの２次係数を求める工程と、ＸＹ方向コマ収差を評価する工程とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、
（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝ＡＸ、第２のラインＹ＝−ＡＸおよび第３のラインＹ＝ＢＸ、第４のラインＹ＝−ＢＸ上においてそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、
（ｄ）上記各ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3、第４のラインの２次係数ａ4を求める工程と、
（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3＋ａ4の演算によりＹ方向コマ収差を評価する工程と、
（ｆ）上記求めた２次係数ａ1−ａ2とａ3−ａ4の演算よりＸ方向コマ収差を評価する工程とを有することを特徴とする収差検出方法。
【請求項２】
（ａ）光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、
（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝ＡＸ、第２のラインＹ＝−ＡＸおよび第３のラインＸ＝０上においてそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、
（ｄ）上記ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3を求める工程と、
（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3の演算によりＹ方向コマ収差を評価する工程とを有することを特徴とする収差検出方法。
【請求項３】
シェアリング方向を９０度回転させることによって、Ｘ方向のコマ収差を評価することを特徴とする請求項１に記載の収差検出方法。
【請求項４】
（ａ）光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記シェアリング干渉像のパターンを認識する工程と、
（ｃ）上記認識したパターンをデータベースと比較することにより収差を評価する工程とを有することを特徴とする収差検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの組立調整における収差検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレンズ組立調整における収差検出方法としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
図６は従来技術におけるレンズ調整システムを示す。
【０００４】
この図６に示すレンズ調整システムにおいて、光源６１から出射した光は、コリメートレンズ６２によって平行光に変換され、鏡筒に固定されたレンズ６３，被調整レンズ６４に入射する。レンズ６４を通過した光は、これらレンズ６３及び６４によって透過型回折格子６５上に集光される。回折格子６５を透過した光は、広がりながらコリメートレンズ６６に入射する。コリメートレンズ６６を透過した光は平行光となり、さらに集光レンズ６７により集光され、該集光レンズ６７の瞳面が受像素子（撮像素子）６８に受像される。
【０００５】
このシステムにおいて、光は透過型回折格子６５により回折を起こす。回折格子６５を透過した光は、図７に示すように、０次、±１次、±２次、・・の回折光となる。このとき、回折格子６５に角度（回折格子に対する光の入射絞り角）Φで絞られながら入射した光は、回折角（出射角度）θの広がりをもつ±１次回折光を生じる。また、±１次光の出射角度θは、よく知られているように、回折格子ピッチｐと波長λから、式（１）で与えられる。
【０００６】
【数１】
2005156284.tif 000003
【０００７】
従って、角度θを適宜選択すれば、図７に示すように、±１次回折光の輪郭が互い近づき、０次回折光と±１次回折光、また０次回折光と−１次回折光が重なる。また、これらの重なった光は、集光レンズ６６の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が受像素子６８に結像される。そして、処理装置６９は、受像素子６８に受像された干渉縞をもとに、集光レンズ６６の瞳面に入射した光のもつコマ収差を検出する。
【０００８】
収差の検出には、一般に知られているフリンジスキャン法が好適に用いられる。具体的に、例えばピエゾ素子を利用したピエゾ型移動機構（微動ステージ）７０を用いて回折格子６５を、該回折格子６５の格子方向と直交する方向又は該直交する成分を含む方向に移動すると、干渉領域における光強度が正弦波状に変化する。この場合、光の強度むらに影響されることなく、位相差に基づいて高い精度の収差検出が行なえる。そして、処理装置６９は、回折格子６５をピエゾ型移動機構７０によって移動（微動）し、干渉領域内に設定されたある基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差をもとに対応する収差を求める。
【０００９】
以上のようにして処理装置６９で検出されたコマ収差は制御装置７１に送られる。そして、制御装置７１は、各収差をもとに、移動機構（調整装置）７２を駆動し、レンズ保持具７３、および保持されたレンズ６４を位置調整する。
【特許文献１】特開２００２−２０２４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記従来の技術の調整方法では、球面収差がほぼ零となる光ディスクのピックアップ対物レンズ等に用いられているが、カメラレンズで用いられるレンズでは、非常に大きな球面収差をもっている場合が多い。この場合、コマ収差を検出するための測定ラインの位置がわずかにずれると球面収差の影響が生じ、検出精度が劣化しやすくなるという問題を生じることになる。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、球面収差が生じるレンズ或いはレンズ群に対して、測定ラインがずれても高精度でコマ収差を検出することが可能な収差検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願第１の発明は、
（ａ）光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、
（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝ＡＸ、第２のラインＹ＝−ＡＸおよび第３のラインＹ＝ＢＸ、第４のラインＹ＝−ＢＸ上にそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、
（ｄ）上記各ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3、第４のラインの２次係数ａ4を求める工程と、
（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3＋ａ4の演算によりＹ方向コマ収差を評価する工程と、
（ｆ）上記求めた２次係数ａ1−ａ2とａ3−ａ4の演算よりｘ方向コマ収差を評価する工程とを有することを特徴とする。
また、本願第２の発明は、
（ａ）光を回折しことなる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、
（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝ＡＸ、第２のラインＹ＝−ＡＸおよび第３のラインＸ＝０上においてそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、
（ｄ）上記ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3を求める工程と、
（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3の演算によりｙ方向コマ収差を評価する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
このとき、シェアリング方向を９０度回転させることによって、Ｘ方向のコマ収差を評価すると好適である。
【００１４】
さらに本願第３の発明は、
（ａ）光を回折し異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、
（ｂ）上記シェアリング干渉像のパターンを認識する工程と、
（ｃ）上記認識したパターンをデータベースと比較することにより収差を評価する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、（ａ）レンズから出射された光を回折し異なる次数の２つの回折を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝Ａ1Ｘ、第２のラインＹ＝−Ａ1Ｘおよび第３のラインＹ＝Ａ2Ｘ、第４のラインＹ＝−Ａ2Ｘ上においてそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、（ｄ）上記各ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3、第４の２次係数ａ4を求める工程と（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3＋ａ4の演算によりＹ方向コマ収差を評価する工程と、（ｆ）上記求めた２次係数ａ1−ａ2とａ3−ａ4の演算によりＸ方向コマ収差を評価する工程を有する収差検出を行うことにより、球面収差が大きいレンズに対しても高精度にコマ収差を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるレンズ調整を行うための収差検出システムを示すもので、同図において、１は鏡筒に固定された第１のレンズであり、第１のレンズ１の光軸を収差検出システムの光軸（Ｚ軸）とする。
【００１７】
この収差検出システムにおいて、光源２から出射した光は、コリメートレンズ３によって平行光に変換された後、第１のレンズ１及び被調整レンズである第２のレンズ４に入射する。
【００１８】
第１のレンズ１および第２のレンズ４を通過した光は、これらレンズによって回折格子５上に集光される。回折格子５を透過した光は回折を起こす。回折格子に対する光の集光角Φおよび波長λに対し、回折格子ピッチｐを適当に選択することにより０次回折光と＋１次回折光、また０次回折光と−１次回折光が重なる。これらの重なった光は、対物レンズ６の瞳面上に干渉縞を形成し、この干渉縞が結像レンズ７によってＣＣＤカメラ８の受像素子に結像される。そして、処理装置９は、受像された干渉縞をもとに収差を検出する。
【００１９】
なお、検出する収差は、第２のレンズ４のディセンタに対して充分な感度を有する収差のなかの一つの収差、例えばコマ収差である。そして、処理装置９は回折格子５をピエゾ型移動機構１０によって移動（微動）し、干渉領域内に設定されたある基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差をもとに対応する収差を求める。
【００２０】
図２に収差を検出するための干渉縞の解析領域を示す。
【００２１】
この図において、０次回折光の中心Ｏ0と−１次回折光の中心Ｏ-1との中点Ｏを原点とし、Ｏ0とＯ-1とを結ぶ横ラインをＸ軸、Ｏを通り且つＸ軸と直交する縦ラインをＹ軸とする。中点Ｏを通り且つＸ軸と正負の異なる所定角度をなす２本の斜めラインをＺ１ライン（傾きＡ）とＺ２ライン（傾き-Ａ）、中点Ｏを通り且つＸ軸と別の所定角度の角度をなす２本斜めラインをＺ３ライン（傾きＢ）とＺ４ライン（傾き−Ｂ）とする。
【００２２】
図２に示す解析領域において、Ｚ１ライン上の位置ｚ1における位相ξ（ｚ1）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ1、Ｚ２ライン上の位置ｚ2における位相ξ（ｚ2）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ2、Ｚ３ライン上の位置ｚ3における位相ξ（ｚ3）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ3、Ｚ４ライン上の位置ｚ2における位相ξ（ｚ4）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ4とする。原点Ｏの位置ずれ（オフセット）量をＸ軸方向にｐ、Ｙ軸方向にｑ、またＸ方向コマ収差量をＣｘ、Ｙ方向コマ収差量をＣｙ、３次の球面収差量をＳ３とすると、上記２次係数との関係は、式（２），（３），（４），（５）のようになる。
【００２３】
【数２】
2005156284.tif 000004
【００２４】
【数３】
2005156284.tif 000005
【００２５】
【数４】
2005156284.tif 000006
【００２６】
【数５】
2005156284.tif 000007
【００２７】
ここで、式（６）及び（７）のようなｐ、ｑ、およびＳ３が消去されるような適当な演算を行うことにより、ＣｘおよびＣｙが求まる。
【００２８】
【数６】
2005156284.tif 000008
【００２９】
【数７】
2005156284.tif 000009
【００３０】
式（６），（７）から明らかなように、球面収差が大きいレンズに対して、測定ライン原点Ｏの位置ずれが生じても高精度でコマ収差を検出することができる。
【００３１】
以上のようにして検出した収差は、制御装置１１に送られる。そして、制御装置１１は、各収差をもとに、移動機構（調整装置）１２を駆動し、レンズ保持具１３、および保持された第２のレンズ４を位置調整する。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、（ａ）レンズから出射された光を回折し:異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝Ａ1Ｘ、第２のラインＹ＝−Ａ1Ｘおよび第３のラインＹ＝Ａ2Ｘ、第４のラインＹ＝−Ａ2Ｘ上においてそれぞれ複数の測点で光強度変化の位相を求める工程と、（ｄ）上記各ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３ラインの２次係数ａ3、第４のラインの２次係数ａ4を求める工程と、（ｅ）上記求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3＋ａ4の演算によりＹ方向コマ収差を評価する工程と、（ｆ）上記求めた２次係数ａ1−ａ2とａ3−ａ4の演算によりＸ方向コマ収差を評価する工程を有する収差検出を行うことにより、球面収差が大きいレンズに対しても高精度にコマ収差を検出することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態におけるレンズ調整を行うための収差検出システムを示すもので、図３において、図１と同一機能を持つものは同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
１４は第１のレンズ１、第２のレンズ４が配置された鏡筒および移動機構１２、レンズ保持１３を光軸周りに回転させる機構である。
【００３５】
図４に収差を検出するための干渉縞の解析領域を示す。
【００３６】
同図において、０次回折光の中心Ｏ0と−１次回折光の中心Ｏ-1との中点Ｏを原点とし、Ｏ0とＯ-1を結ぶ横ラインをＸ軸、Ｏを通り且つＸ軸と直交する縦ラインをＹ軸とする。中点Ｏを通り且つＸ軸と正負の異なる所定角度をなす２本の斜めラインをＺ１ライン（傾きＡ）とＺライン（傾き−Ａ）、Ｙ軸（Ｘ＝０）をＺ３ラインとする。
【００３７】
同図に示す解析領域において、Ｚ１ライン上の位置ｚ1における位相ξ（ｚ1）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ1、Ｚ２ライン上の位置ｚ2における位相ξ（ｚ2）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ2、Ｚ３ライン上の位置ｚ3における位相ξ（ｚ3）の関係を２次関数でフィッティングした２次式の２次係数をａ3とする。
【００３８】
原点Ｏの位置ずれ（オフセット）量をＸ軸方向にｐ、また、Ｘ方向にコマ収差量をＣｘ、３次の球面収差量をＳ３とすると、上記２次係数との関係は、式（８）、（９）のようになる。
【００３９】
【数８】
2005156284.tif 000010
【００４０】
【数９】
2005156284.tif 000011
【００４１】
ここで、式（１０）のようなｐおよびＳ３が消去されるような適当な演算を行うことにより、Ｃｘが求まる。
【００４２】
【数１０】
2005156284.tif 000012
【００４３】
次に回転機構１４によって第１のレンズ１、第２のレンズ４が配置された鏡筒および移動機構１２、レンズ保持具１３を光軸周りに回転させる。ここで同様にＸ方向のコマ収差Ｃｘ（回転前の座標系ではＹ方向のコマ収差）を求める。
【００４４】
以上のようにして検出したＸ，Ｙ方向のコマ収差は、制御装置１１に送られる。そして、制御装置１１は、各収差をもとに、移動機構（調整装置）１２を駆動し、レンズ保持具１３、および保持された第２のレンズ４を位置調整する。
【００４５】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、（ａ）レンズから出射された光を回折し、異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記回折光の位相を変化させる工程と、（ｃ）上記シェアリング干渉像において、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線分の中点を原点Ｏ、上記２つの回折光の光軸を結ぶ線をＸ軸、原点を通りＸ軸に垂直な線をＹ軸としたとき、第１のラインＹ＝ＡＸ、第２のラインＹ＝−ＡＸおよび第３のラインＸ＝０上においてそれぞれ複数の測点で光強度の位相を求める工程と、（ｄ）上記各ラインにおいて、位相と検出位置の関係を２次関数でフィッティングし、第１のラインの２次係数ａ1、第２のラインの２次係数ａ2、第３のラインの２次係数ａ3を求める工程と、（ｅ）上記を求めた２次係数ａ1＋ａ2とａ3の演算によりＸ方向コマ収差を評価する工程と、（ｆ）シェアリング方向を９０度回転させて同様にＹ方向のコマ収差を評価する工程を有する収差検出を行うことにより、球面収差が大きいレンズに対しても高精度にコマ収差を検出することができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態におけるレンズ調整を行うための収差検出システムを示すもので、図３において、図１と同一機能を持つものは同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
１５は干渉パターン形状のデータベースである。このデータベース１５には、被調整レンズである第２のレンズ４のディセンタ・チルトに対する干渉パターン形状がデータベースに保存されている。処理装置９で得られた干渉パターンをデータベースと比較してマッチング係数をとることにより、レンズのディセンタ。チルト量を算出する。
【００４８】
本実施の形態では干渉パターンの形状によって、レンズのディセンタ・チルト量を検出するため、干渉像の位置ずれの影響がなくなる。したがって、収差絶対値あるいは球面収差が大きいレンズに対しても高精度でディセンタ・チルト量を検出できる。
【００４９】
以上のようにして算出したディセンタ・チルト量は、制御装置１１に送られる。そして、制御装置１１は、ディセンタ・チルト量をもとに移動機構（調整装置）１２を駆動し、レンズ保持具１３、および保持された第２のレンズ４を位置調整する。
【００５０】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、（ａ）レンズから出射された光を回折し、異なる次数の２つの回折光を干渉させてシェアリング干渉像を得る工程と、（ｂ）上記シェアリング干渉像のパターンを認識する工程と、（ｃ）上記認識したパターンをデータベースと比較することにより収差を評価する工程とを有する収差検出を行うことにより、球面収差が大きいレンズに対しても高精度に収差を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の収差検出方法は、光ディスク（特にＤＶＤ）などの装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略図
【図２】第１の実施の形態における収差検出モデルを示す図
【図３】本発明の実施の形態の概略図
【図４】第２の実施の形態における収差検出モデルを示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態の概略図
【図６】従来のレンズ調整システムの一例を示す概略図
【図７】回折格子での回折を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１  第１のレンズ
２  光源
３  コリメートレンズ
４  第２のレンズ
５  回折格子
６  対物レンズ
７  結像レンズ
８  受像素子
９  処理装置
１０  移動機構
１１  制御装置
１２  調整装置
１３  レンズ保持具
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005156284.tif 000015
【図４】
2005156284.tif 000016
【図５】
2005156284.tif 000017
【図６】
2005156284.tif 000018
【図７】
2005156284.tif 000019