(57)【要約】【課題】  本発明は結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定を同一光学系で行うことができる結像誤差の測定方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、複数の光源を有するアレイ光源と、前記アレイ光源からの光を透過する被検査結像光学系と、前記被検査結像光学系を透過した光が形成する複数の点像を撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラで取り込まれた画像データを処理するデータ処理部と、前記アレイ光源、前記被検査結像光学系、前記撮像カメラの相対位置を調整するとを備える結像誤差の測定装置を提供する。【選択図】図１
2012242147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源を有するアレイ光源と、
前記アレイ光源からの光を透過する被検査結像光学系と、
前記被検査結像光学系を透過した光が形成する複数の点像を撮像する撮像カメラと、
前記撮像カメラで取り込まれた画像データを処理し、結像誤差を測定するデータ処理部と、
前記アレイ光源、前記被検査結像光学系、前記撮像カメラの相対位置を調整するステージ制御部と
を備える結像誤差の測定装置。
【請求項２】
前記アレイ光源は、中心、四隅の４点、中心からＸＹ方向にそれぞれ４点ずつの８点を含む少なくとも合計１３点の光源配置であることを特徴とする請求項１に記載の結像誤差の測定装置。
【請求項３】
前記アレイ光源は、奇数のＮ×Ｎ個のマトリックス状に配置された複数の光源を有することを特徴とする請求項１に記載の結像誤差の測定装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、前記画像データから像面歪みまたは像面湾曲を測定することを特徴とする請求項１に記載の結像誤差の測定装置。
【請求項５】
前記データ処理部は、前記画像データから球面・コマ・非点収差を測定することを特徴とする請求項１に記載の結像誤差の測定装置。
【請求項６】
前記データ処理部は、複数枚の画像データを処理することを特徴とする請求項１に記載の結像誤差の測定装置。
【請求項７】
複数の光源を有するアレイ光源から被検査結像光学系に光を透過させ、
前記被検査結像光学系に透過させた光を撮像カメラにより撮像し、
前記撮像カメラの中心位置と前記撮像カメラ上に形成されたアレイ光源の点像の中心位置とを調整し、
前記撮像カメラ上に形成された複数の点像の画像データから結像誤差を測定することを特徴とする結像誤差の測定方法。
【請求項８】
前記アレイ光源は、中心、四隅の４点、中心からＸＹ方向にそれぞれ４点ずつの８点を含む少なくとも合計１３点の光源配置であることを特徴とする請求項７に記載の結像誤差の測定方法。
【請求項９】
前記アレイ光源は、奇数のＮ×Ｎ個のマトリックス状に配置された複数の光源を有することを特徴とする請求項７に記載の結像誤差の測定方法。
【請求項１０】
前記画像データから像面歪みまたは像面湾曲を測定することを特徴とする請求項７に記載の結像誤差の測定方法。
【請求項１１】
前記画像データからた球面・コマ・非点収差を測定することを特徴とする請求項７に記載の結像誤差の測定方法。
【請求項１２】
複数枚の画像データを処理することを特徴とする請求項７に記載の結像誤差の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像誤差の測定装置または測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ組立て調整と像面歪み等の結像誤差の測定・補正は、別々の装置を用いて行われる。図１５（a）に示すように、レンズ組立て調整用光学系は、点光源１０１からの光が被検査結像光学系２０１を介し、撮像カメラ３０１上に点像を形成する構成である。この点像を観測しながら調整を行う。また、球面・コマ・非点収差の測定および補正は、レンズアレイを使用した波面収差測定方法が一般的である。さらに、図１５（b）に示すように、像面歪み、像面湾曲の測定および補正用光学系は、点光源１０３からの光をレンズ１０４にて平行光にし、マスクパターン１０２上に照射する。そして、被検査結像光学系２０２を介し、撮像カメラ３０２上にマスクパターンを結像する構成である。この光学構成により、マスクパターンを投影して、被検査結像光学系２０２の像面歪み、像面湾曲等の結像誤差の測定および補正行う。
【０００３】
例えば、被検光学系を通過した光の波面をアレイレンズで分割し、分割された各部分を集光素子によりスポットとして結像させ、検出したスポット位置の変化量から波面収差を算出する波面収差（球面・コマ・非点収差）測定方法が、特許文献１に記載されている。
【０００４】
アレイレンズの代わりに正方形のガラスロッドと集光素子を使用し、スポットとして結像させ、検出したスポット位置の変化量から波面収差を算出する波面収差（球面・コマ・非点収差）測定装置が特許文献２に記載されている。
【０００５】
結像光学系の像面歪み及び像面湾曲を容易、且つ高精度に測定することのできる結像光学系性能測定方法及び装置が、特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６１２３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１１３９２４号公報
【特許文献３】特許第３７２８１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載されている結像光学系の波面収差（球面・コマ・非点収差）測定方法及び装置は、レンズ組立て調整と像面歪み及び像面湾曲の測定・補正を別途、他の装置で行うため手間がかかるという課題があった。また、別途、他の装置で行うため同一光学系で一度に像面歪み及び像面湾曲の測定と波面収差の測定を行うことができない。さらに、被検光学系以外のアレイレンズ、ガラスロッド、集光素子等を使用することで、それら自身の収差が介入してしまう。
【０００８】
特許文献３に記載されている結像光学系性能測定方法及び装置は、レンズ組立て調整と波面収差（球面・コマ・非点収差）測定・補正を別途、他の装置で行うため手間がかかる。また、別途、他の装置で行うため一意的に各性能を決めることができない。
【０００９】
本発明の目的は、結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定を同一光学系で行うことができる結像誤差の測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み本発明は、複数の光源を有するアレイ光源と、前記アレイ光源からの光を透過する被検査結像光学系と、前記被検査結像光学系を透過した光が形成する複数の点像を撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラで取り込まれた画像データを処理し、結像誤差を測定するデータ処理部と、前記アレイ光源、前記被検査結像光学系、前記撮像カメラの相対位置を調整するステージ制御部とを備える結像誤差の測定装置を提供する。
【００１１】
他の観点における本発明は、複数の光源を有するアレイ光源から被検査結像光学系に光を透過させ、前記被検査結像光学系に透過させた光を撮像カメラにより撮像し、前記撮像カメラの中心位置と前記撮像カメラ上に形成されたアレイ光源の点像の中心位置とを調整し、前記撮像カメラ上に形成された複数の点像の画像データから結像誤差を測定することを特徴とする結像誤差の測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定を同一光学系で行うことができる結像誤差の測定方法および装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例における結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定・補正装置の構成例を示した図である。
【図２】結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定を、同一光学系で行う測定・補正の手順を示すフローチャートである。
【図３】結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲の測定を、同一光学系で行う測定・補正の手順を示すフローチャートである。
【図４】像面歪みの測定および補正方法を示すフローチャートである。
【図５】（a）は、物体を示した図である。（b）は糸巻き像面歪みを示した図である。（c）は、樽型、像面歪みを示した図である。
【図６】（a）は、像面歪みで最低限必要な光源数とその配置を示した図である。（b）は、（a）の光源数とその配置により、撮像カメラ上に形成される点像を示す図である。
【図７】像面湾曲の測定および補正方法を示すフローチャートである。
【図８】像面湾曲で最低限必要な光源数とその配置を示した図である。
【図９】（a）は、デフォーカス面を示す図である。（b）〜（d）は、（a）の各デフォーカス面における中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点の点像を示す図である。
【図１０】（a）〜（c）は、図９（b）〜（d）のＸ軸方向５点のうち、３つの点像の強度分布を示した図である。
【図１１】図９、１０をもとに、撮像カメラのデフォーカス量と像高ポイントによる像面湾曲のグラフを示した図である。
【図１２】球面・コマ・非点収差測定および補正方法を示すフローチャートである。
【図１３】球面・コマ・非点収差を算出するステップ７４１における被検査結像光学系の収差同定の手順を表すフローチャートである。
【図１４】（a）は、レンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定を行う上で、最低限必要な光源数とその配置を示した図である。（b）は、（a）の光源配置に加えて、軸対称なＸＹ方向にも等間隔な各４点、合計２１点の点像を形成できる光源配置を示す図である。（c）は、より高精度に測定するため、Ｎ×Ｎのマトリックス光源配置にした図である。
【図１５】（a）は、従来の結像光学系のレンズ組立て調整装置の構成例を示した図である。（b）は、従来の結像光学系の像面歪み、像面湾曲の測定装置の構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための図面において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
以下では、本実施例における結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定を同一光学系で行う測定装置・方法について説明する。
【００１６】
図１に結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定を同一光学系で行う結像誤差の測定装置を示す。複数の点光源を有するアレイ光源１００からの光が１枚以上のレンズを有する被検査結像光学系２００を透過することで屈折し、撮像カメラ３００上にマトリックス状の複数を形成する構成である。光源制御部６００により光源が制御され、光が照射される。アレイ光源１００は、例えばＶＣＳＥＬが用いられる。次に、データ処理部７００により、撮像カメラ３００で撮像された点像の画像データを処理することで本実施例における結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲の測定を行う。また、結像光学系のレンズ組立て調整、像面湾曲の測定を行う際には、撮像カメラ３００が配置された移動ステージ４００をステージ制御部８００で制御し、アレイ光源１００、被検査結像光学系２００、撮像カメラ３００とのＸＹＺ方向における相対位置を調整する。
【００１７】
次に、本実施例における結像光学系の（１）レンズ組立て調整方法、および（２）像面歪み、像面湾曲、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正方法と装置について説明する。
【００１８】
（１）レンズ組立て調整は、撮像カメラ上に形成された中心点像を観測しながら移動ステージ４００をステージ制御部８００で制御し、アレイ光源１００と撮像カメラ３００との相対位置を調整することにより、撮像カメラ３００の中心位置とアレイ光源１００の中心位置にある点光源からの点像の位置とを一致させて行う。
【００１９】
そして、（２）像面歪み、像面湾曲の測定・補正は、撮像カメラ３００で撮像された画像データをデータ処理部７００で処理することにより、被検査結像光学系２００の像面歪み、像面湾曲を算出して行う。
【００２０】
さらに、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正は、撮像カメラ３００で撮像された画像データをデータ処理部７００で処理することにより、被検査結像光学系２００の収差を算出して行う。
【００２１】
図１に示した測定装置は、複数の点光源を有するアレイ光源１００に関する画像データをデータ処理部７００で処理するので、像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差等の結像誤差の測定をすることができる。また、ステージ制御部８００でアレイ光源１００、被検査結像光学系２００、撮像カメラ３００との相対位置を調整することができため、レンズの組立調整をしつつ、結像誤差の測定をすることができる。即ち、図１に示した測定装置は、（１）レンズ組立て調整、および（２）像面歪み、像面湾曲の測定・補正、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を同一光学系で行うことができる。これにより、（１）レンズ組立て調整、および（２）像面歪み、像面湾曲の測定・補正、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を同一光学系の測定についてそれぞれ別個の測定装置を設ける必要がなく、装置全体をコンパクトに設計でき、低コスト化を実現することができる。
【００２２】
図２を用いて、図１に示した測定装置によって（１）結像光学系のレンズ組立て調整、および（２）像面歪み、像面湾曲、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を同一光学系で行う方法について説明する。
【００２３】
まず、アレイ光源１００からの光が被検査結像光学系２００を透過して撮像カメラ３００上に形成されたマトリックス状の複数の点像を複数枚の画像として取り込む（ステップ７１０）。この複数枚の画像は、撮像カメラ３００をデフォーカスしたものである。
【００２４】
レンズ組立て調整時は、撮像カメラ３００上に形成された中心点像を観測しながらレンズ組立て調整を行う（ステップ７１１）。データ処理部７００が撮像カメラ３００上に形成された中心点像が撮像カメラ３００の中心位置にあるか判断する（ステップ７１２）。撮像カメラ３００上に形成された中心点像と撮像カメラ３００の中心位置との距離が閾値以下（ステップ７１２：ＹＥＳ）の場合、次のステップに移る。一方、閾値以上（ステップ７１２：ＮＯ）の場合、撮像カメラ３００が配置された移動ステージ４００をステージ制御部８００で制御し、アレイ光源１００と撮像カメラ３００との相対位置を調整し、撮像カメラ上に形成された中心点像が中心位置にくるようにする（ステップ７１１）。以上を閾値以下（ステップ７１２：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００２５】
次に、取り込んだ画像をもとに、後述する図４の手順で像面歪みをデータ処理部７００により算出する（ステップ７１３）。データ処理部７００により算出した像面歪みが所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７１４）。ここで、像面歪みが閾値以下（ステップ７１４：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７１４：ＮＯ）の場合、像面歪みに感度のあるレンズを選定し、調整する（ステップ７１３）。このとき、像面歪みに感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。以上を閾値以下（ステップ７１４：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００２６】
さらに、取り込んだ画像をもとに、後述する図４の手順で像面湾曲をデータ処理部７００により算出する（ステップ７１５）。データ処理部７００により算出した像面湾曲が所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７１６）。ここで、像面湾曲が閾値以下（ステップ７１６：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７１６：ＮＯ）の場合、像面湾曲に感度のあるレンズを選定し、調整する（ステップ７１５）。このとき、像面歪みに感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。以上を閾値以下（ステップ７１６：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００２７】
最後に、取り込んだ画像をもとに、後述する図４の手順で球面・コマ・非点収差をデータ処理部７００により算出する（ステップ７１７）。データ処理部７００により算出した球面・コマ・非点収差が所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７１８）。この閾値以下（ステップ７１８：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７１８：ＮＯ）の場合、球面・コマ・非点収差に感度のあるレンズをそれぞれ選定し、調整する（ステップ７１７）。このとき、像面歪みに感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。以上を閾値以下（ステップ７１８：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００２８】
以上、結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の全条件をみたすか判断する（ステップ７１９）。この閾値以下（ステップ７１９：ＹＥＳ）の場合、このフローチャートは終了する。一方、閾値以上（ステップ７１９：ＮＯ）の場合、組みレンズ調整ステップ７１１から球面・コマ・非点収差補正ステップ７１７まで、閾値以下（ステップ７１９：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００２９】
なお、本実施例では、図２に示すように（１）結像光学系のレンズ組立て調整、および（２）像面歪み、像面湾曲、（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を同一光学系で行うものを説明してきたが、図３に示すように（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を行わず、（１）結像光学系のレンズ組立て調整、および（２）像面歪み、像面湾曲の測定のみを同一光学系で行ってもよい。また、（２）像面歪み、像面湾曲の測定を行わず、（１）結像光学系のレンズ組立て調整、および（３）球面・コマ・非点収差の測定・補正を同一光学系で行ってもよい。
【００３０】
図４を用いて（２）の像面歪みの測定および補正方法について詳細に説明する。
【００３１】
まず、アレイ光源１００からの光が、被検査結像光学系２００を介し、撮像カメラ３００上にマトリックス状の複数の点像を形成する。この撮像カメラ３００上に形成されたマトリックス状の複数の点像を画像として取り込む（ステップ７２０）。
【００３２】
撮像カメラ３００で撮像された画像データをデータ処理部７００で処理することにより、像面歪みを算出する（ステップ７２１）。ここで像面歪みとは、図５に示すように、（a）の物体形状３１０に対し、（b）糸巻き型３１１、（c）樽型３１２に変形することをいう。
【００３３】
像面歪みで使用するアレイ光源１００の配置は、Ｎ×Ｎのマトリックス配置を検討しているが、図６（a）に示すように中心位置と四隅の５点１２１があれば問題ない。図６（b）に撮像カメラ３００上に形成された点像を示す。
【００３４】
撮像カメラ３００上に形成された上辺の右点像３２５から中心点像３２７までの長さa３２３と、下辺の右点像３２６から中心点像３２７までの長さｂ３２４の差分３２８をｄとする。この差分ｄ３２８の半値長さcで割り、100をかけたものが像面歪みである。
［式１］
像面歪み(％)＝（b−a）/c×100
図６（b）はＸ軸方向に上辺、下辺が異なる台形歪みであるが、Ｙ軸方向の上辺、下辺が異なる台形歪みに関しても同様の算出を行う。
【００３５】
次に、算出した像面歪みが所望の閾値をみたすかデータ処理部７００で判断する（ステップ７２２）。この閾値以下（ステップ７２２：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７２２：ＮＯ）の場合、像面歪みに感度のあるレンズを選定する（ステップ７２３）。このとき、像面歪みに感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。
【００３６】
さらに、選定した像面歪みに感度のあるレンズの偏心量をある一定量ずつ可変させながら、像面歪み量に対する偏心量の関係式（グラフ）を求める（ステップ７２４）。この関係式（グラフ）をもとに、選定レンズを調整し、像面歪みを補正する（ステップ７２５）。再度、像面歪みを算出（ステップ７２１）し、算出した像面歪みが所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７２２）。以上を閾値以下（ステップ７２２：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００３７】
なお、図４のステップ７２１−７２５は、図２のステップ７１３、７１４、図３の７５３、７５４に対応する。
【００３８】
図７を用いて、（２）の像面湾曲の測定および補正方法について詳細に説明する。
【００３９】
まず、アレイ光源１００からの光が、被検査結像光学系２００を介し、撮像カメラ３００上にマトリックス状の複数の点像を形成する。この撮像カメラ３００上に形成されたマトリックス状の複数の点像を複数枚の画像として取り込む（ステップ７３０）。この複数枚の画像は、移動ステージ４００をステージ制御部８００で制御することにより、撮像カメラ３００をデフォーカスしたものである。撮像カメラ３００で撮像された複数枚の画像データをデータ処理部７００で処理することにより、像面湾曲を算出する（ステップ７３１）。このとき、像面湾曲で使用するアレイ光源１００の配置は、Ｎ×Ｎのマトリックス配置を検討しているが、図８に示すように中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点１３０の点像があれば問題ない。
【００４０】
図９に撮像カメラ３００上に形成された点像を示す。
【００４１】
図９（a）に示すように、取り込む複数枚の画像７３０は、撮像カメラ３００をデフォーカス８２１、８２２、８２３したものである。図９（b）は、図９（a）のデフォーカス８２１面における中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点３３０の点像である。これらＸ軸方向５点のうち、３つの点像３３１，３３２，３３３の強度分布３３１’，３３２’，３３３’を図１０（a）に示す。このとき、最外点像３３３が、絞られたスポット、かつ最大強度を得ており、焦点が合ったポイントであることがわかる。また、Ｙ軸方向５点に関しても同様である。
【００４２】
図９（c）は、図９（a）のデフォーカス８２２面における中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点３４０の点像である。これらＸ軸方向５点のうち、３つの点像３４１，３４２，３４３の強度分布３４１’，３４２’，３４３’を図１０（ｂ）に示す。このとき、中心から３番目の点像３４２が、絞られたスポット、かつ最大強度を得ており、焦点が合ったポイントであることがわかる。また、Ｙ軸方向５点に関しても同様である。
【００４３】
図９（d）は、図９（a）のデフォーカス８２３面における中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点３５０の点像である。これらＸ軸方向５点のうち、３つの点像３５１，３５２，３５３の強度分布３５１’，３５２’，３５３’を図１０（ｃ）に示す。このとき、中心点像３５１が絞られたスポット、かつ最大強度を得ており、焦点が合ったポイントであることがわかる。また、Ｙ軸方向５点に関しても同様である。
【００４４】
各デフォーカス面８２１、８２２、８２３において、焦点が合ったポイントは、点像のスポット径サイズ、および最大強度から求めるものとする。特に、焦点が合ったポイントでは、点像のスポット径サイズが小さくなり、最大強度が高くなる。また、撮像カメラ３００のデフォーカス８２１、８２２、８２３は精度の観点から最低５回以上に設定する必要がある。
【００４５】
図１１に撮像カメラ３００のデフォーカス量３６１と像高ポイント３６２による像面湾曲のグラフを示す。図１０で示した、各デフォーカス面８２１、８２２、８２３で、焦点が合ったポイント３３３、３４２、３５１を、図１１の像面湾曲のグラフにプロット３６５、３６４、３６３すると像面湾曲量３６７が求まる。また、Ｙ軸方向５点に関しても同様である。
【００４６】
次に、算出した像面湾曲が所望の閾値をみたすかデータ処理部７００で判断する（ステップ７３２）。この閾値以下（ステップ７３２：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７３２：ＮＯ）の場合、像面湾曲に感度のあるレンズを選定する（ステップ７３３）。このとき、像面湾曲に感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。
【００４７】
さらに、選定した像面湾曲に感度のあるレンズの偏心量をある一定量ずつ可変させながら、像面湾曲量３６７に対する偏心量の関係式（グラフ）を求める（ステップ７３４）。求めた像面湾曲量３６７に対する偏心量の関係式（グラフ）をもとに、選定レンズを調整し、像面湾曲を補正する（ステップ７３５）。再度、像面湾曲を算出（ステップ７３１）し、算出した像面湾曲が所望の閾値をみたすかデータ処理部７００で判断する（ステップ７３２）。以上を閾値以下（ステップ７３２：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００４８】
なお、図７のステップ７３１−７３５は、図２のステップ７１５、７１６、図３の７５５、７５６に対応する。
【００４９】
図１２を用いて、（３）に示した球面・コマ・非点収差の測定および補正方法について詳細に説明する。
【００５０】
まず、アレイ光源１００からの光が、被検査結像光学系２００を介し、撮像カメラ３００上にマトリックス状の複数の点像を形成する。この撮像カメラ３００上に形成されたマトリックス状の複数の点像を画像として取り込む（ステップ７４０）。
【００５１】
撮像カメラ３００で撮像された画像データをデータ処理部７００で処理することにより、球面・コマ・非点収差を算出する（ステップ７４１）。
【００５２】
球面・コマ・非点収差で使用するアレイ光源１００の配置は、Ｎ×Ｎのマトリックス配置を検討しているが、少なくとも中心点像があればよい。
【００５３】
ここで、図１３は、ステップ７４１における被検査結像光学系の収差同定の手順を表すフローチャートである。
【００５４】
まず、被検査結像光学系２００を介して、撮像カメラ３００上に形成されたアレイ光源１００からの光の点像は画像データとしてデータ処理部７００に取り込まれる（ステップ７４１１）。また、予め収差を表すゼルニケ係数をパラメータとし、被検査結像光学系の波面収差が様々な場合の点像を理論的にデータ処理部７００により計算する。そしてこの計算結果をデータベースに記録しておく（ステップ７４１２）。
【００５５】
次に、ステップ７４１１にて取得した点像の画像データと、ステップ７４１２でデータベースに格納した多数の点像計算結果の間でそれぞれの差分を求める。そして、差分画像の一部または全部で残留強度をデータ処理部７００により算出し、その残留強度の最小値となる画像を選択する（ステップ７４１３）。このステップ７４１３で求めた強度分布の変化を線形変化もしくは非線形変化とし、数式を導出する（ステップ７４１４）。この導出数式が成り立つ範囲で最適化手法を用い、残留強度が最小となる収差パラメータを探索する（ステップ７４１５）。
【００５６】
探索した残留強度の最小値と任意に設定した閾値とを比較し（ステップ７４１６）、この最小値が閾値以下の場合には（ステップ７４１６：ＹＥＳ）、差分画像の残留強度が最も低かった点像を類似点像と推定する。そしてこの類似点像と推定された点像の収差を、結像レンズ収差と同定する（ステップ７４１７）。
【００５７】
一方、このステップ７４１６で求めた最小値が閾値より大きい場合（ステップ７４１６：ＮＯ）局所的な最小値である可能性が高い。そこで、最適化手法の各収差パラメータ間の相関関係などによる制約条件を再考し、再び最適化を行う。
【００５８】
次に、データ処理部７００により算出した球面・コマ・非点収差が所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７４２）。この閾値以下（ステップ７４２：ＹＥＳ）の場合、補正は行わない。一方、閾値以上（ステップ７４２：ＮＯ）の場合、球面・コマ・非点収差に感度のあるレンズをそれぞれ選定する（ステップ７４３）。このとき、球面・コマ・非点収差に感度のあるレンズは、誤差解析等を行い、選定される。
【００５９】
さらに、選定した球面・コマ・非点収差に感度のあるレンズの偏心量をある一定量ずつ可変させながら、球面・コマ・非点収差量に対する偏心量の関係式（グラフ）を求める（ステップ７４４）。この関係式（グラフ）をもとに、選定レンズを調整し、球面・コマ・非点収差を補正する（ステップ７４５）。再度、球面・コマ・非点収差を算出（ステップ７４１）し、算出した球面・コマ・非点収差が所望の閾値をみたすか判断する（ステップ７４２）。以上を閾値以下（ステップ７４２：ＹＥＳ）となるまで繰り返す。
【００６０】
なお、図１２のステップ７４２−７４５は、図２のステップ７１７、７１８に対応する。
【００６１】
図１４に結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定に適用する、光源配置を示す。
【００６２】
結像光学系のレンズ組立て調整、および球面・コマ・非点収差で使用するアレイ光源の配置は、少なくとも中心点像があればよい。また、像面歪みで使用するアレイ光源の配置は、中心位置と四隅の５点の点像があれば問題ない。さらに、像面湾曲で使用するアレイ光源の配置は、中心位置と中心位置からＸＹ方向にそれぞれ等間隔な４点、合わせて９点の点像があれば問題ない。
【００６３】
従って、図１４（a）に示すように、中心点像、四隅の４点の点像、およびＸＹ方向にそれぞれ等間隔な４点、合計１３点の点像を形成できる光源配置１４１が最低限必要である。また、図１４（b）に示すように、図１４（a）の光源配置に加えて、軸対称なＸＹ方向にも等間隔な各４点、合計２１点の点像を形成できる光源配置１４２でもよい。あるいは、より高精度に測定するために、図１４（c）に示すような、Ｎ×Ｎのマトリックス光源配置１４３でもよい。
【００６４】
本実施例によれば、結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定・補正を、同一光学系で行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、結像光学系のレンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差の測定・補正装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１００、１０１，１０２…アレイ光源、
２００、２０１，２０２…被検査結像光学系、
３００、３０１，３０２…撮像カメラ、
４００…光軸方向の移動ステージ、
５００…土台、６００…光源制御部、
７００…データ処理部、
８００…ステージ制御部、
１０３…点光源、
１０４…コリメータレンズ、
７２０…画像取り込みステップ、
７２１…像面歪み算出ステップ、
７２２…像面歪み条件判定ステップ、
７２３…像面歪みに感度のあるレンズ選定ステップ、
７２４…像面歪み量に対する選定レンズの偏心量算出ステップ、
７２５…選定レンズ調整ステップ、
３１０…物体、
３１１…糸巻き型像面歪み、
３１２…樽型像面歪み、
１２１…像面歪みで最低限必要な光源数とその配置、
３２１…撮像カメラ上に形成される点像、
７３０…画像取り込みステップ、
７３１…像面湾曲算出ステップ、
７３２…像面湾曲条件判定ステップ、
７３３…像面湾曲に感度のあるレンズ選定ステップ、
７３４…像面湾曲量に対する選定レンズの偏心量算出ステップ、
７３５…選定レンズ調整ステップ、
１３１…像面湾曲で最低限必要な光源数とその配置、
８２１、８２２、８２３…デフォーカス面、
３３０、３４０、３５０…各デフォーカス面における中心位置とＸＹ方向に等間隔な５点、合わせて９点の点像、
３３１、３３２，３３３、３４１、３４２，３４３、３５１、３５２、３５３…点像スポット、
３３１’、３３２’，３３３’、３４１’、３４２’，３４３’、３５１’、３５２’、３５３’…点像の強度分布、
３６６…像面湾曲、
３６７…像面湾曲量、
７４０…画像取り込みステップ、
７４１…球面・コマ・非点収差算出ステップ、
７４２…球面・コマ・非点収差条件判定ステップ、
７４３…球面・コマ・非点収差に感度のあるレンズ選定ステップ、
７４４…球面・コマ・非点収差量に対する選定レンズの偏心量算出ステップ、
７４５…選定レンズ調整ステップ、
１４１…最低限必要な光源数とその配置１、
１４２…最低限必要な光源数とその配置２、
１４３…Ｎ×Ｎのマトリックス光源配置、
７１０…画像取り込みステップ、
７１１…組みレンズ調整ステップ、
７１２…スポット像が中心位置にあるかどうかの判定ステップ、
７１３…像面歪み算出・補正ステップ、
７１４…像面歪み条件判定ステップ、
７１５…像面湾曲算出・補正ステップ、
７１６…像面湾曲条件判定ステップ、
７１７…球面・コマ・非点収差算出・補正ステップ、
７１８…球面・コマ・非点収差条件判定ステップ、
７１９…レンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差全条件判定ステップ、
７５０…画像取り込みステップ、
７５１…組みレンズ調整ステップ、
７５２…スポット像が中心位置にあるかどうかの判定ステップ、
７５３…像面歪み算出・補正ステップ、
７５４…像面歪み条件判定ステップ、
７５５…像面湾曲算出・補正ステップ、
７５６…像面湾曲条件判定ステップ、
７５９…レンズ組立て調整、および像面歪み、像面湾曲、球面・コマ・非点収差全条件判定ステップ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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