專利名稱：透鏡的評價(jià)方法及其裝置、光學(xué)單元和透鏡的調(diào)整方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測出在光盤方式的信息存儲(chǔ)介質(zhì)，如DVD(DigitalVersatile Disk)上讀寫信息的光學(xué)透鏡、或在激光加工機(jī)及激光顯微鏡等上成象并形成光斑的光學(xué)透鏡的特性的方法及其裝置和調(diào)整上述光學(xué)透鏡的裝置及方法。本發(fā)明還涉及光學(xué)單元的調(diào)整方法及與該方法有關(guān)的比如在光盤方式的信息存儲(chǔ)介質(zhì)上讀寫信息的光學(xué)單元的調(diào)整方法及裝置。
為了從光盤方式的高密度信息存儲(chǔ)介質(zhì)讀取信息或在此高密度信息存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)信息，必須有能把從光源射出的光正確地照射在目標(biāo)之處的光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)。為此，尤其是光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的物鏡不僅對其自身要求有嚴(yán)密的光學(xué)特性，還必須高精度地被固定在目標(biāo)位置上。
于是，如

圖1所示，可以考慮把調(diào)整物鏡1的傾斜等(晃動(dòng)法)作為對物鏡的檢查或調(diào)整的方法，使得通過物鏡1射出的光(例如激光)2照射在透鏡檢查用的參照基準(zhǔn)3(例如光盤)上，檢測出來自此參照基準(zhǔn)3的反射光，把由此檢測所得到的再生信號4與基準(zhǔn)信號5比較，使這些再生信號4與基準(zhǔn)信號5之間的位相差6最小或使該位相差控制在規(guī)定的容許值之內(nèi)。
但是，一般物鏡1的特性各自不同，在物鏡1的傾斜量等和位相差6之間并不存在一定的關(guān)系，如圖2所示，一個(gè)物鏡1A和另一物鏡1B有可能顯示顯著不同的特性(透鏡傾斜角一位相差特性)。還有，必須反復(fù)進(jìn)行對物鏡的傾斜調(diào)整和信號的對比，難以客觀地判斷在哪個(gè)階段完成調(diào)整。而且，在再生信號4中含有用于得到此再生信號的電路固有的特性等，因此，未必能夠從在再生信號4充分把握物鏡1的的傾斜等。
還有，如圖3所示，可以考慮這樣的方法(光強(qiáng)度測定法)作為取代晃動(dòng)法的方法，通過包含透鏡及反射鏡等的放大光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)13把透過了物鏡11的光12聚光在攝象元件(CCD)14上，把由此攝象元件14所收集的束斑(參照圖4(A)、(B))顯示在信號處理裝置15等上，觀察被顯示在此信號處理裝置15上的束斑的光強(qiáng)度(強(qiáng)弱花樣)(參照圖4(A))并檢查或調(diào)整物鏡11的傾斜等。還有，圖4(A)表示被顯示在調(diào)整前的信號處理裝置15上的束斑16和形成于其周圍的強(qiáng)弱花樣17，圖4(B)表示被顯示在調(diào)整后的信號處理裝置15上的無強(qiáng)弱花樣的束斑18。
但是，此光強(qiáng)度測定法只以光強(qiáng)度信息為依據(jù)檢測出物鏡11的傾斜等，因此，無法進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整，比如無法進(jìn)行光12的波長程度的調(diào)整。還有，攝象元件14的靈敏度特性因位置不同而不同，因此，攝象元件14在不同位置接受光12會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不同的檢測結(jié)果。還有，束斑18的焦點(diǎn)的移位對檢測結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。還有，因使用著放大光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)13，當(dāng)調(diào)整物鏡11的傾斜角時(shí)，束斑18會(huì)偏離攝象元件14，有可能導(dǎo)致無法評價(jià)調(diào)整的成果。還有，由于在人的視覺上讀取束斑16的光強(qiáng)度，因此，容易導(dǎo)致檢查結(jié)果因人而異。
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種取代上述晃動(dòng)法及光強(qiáng)度測定法的新的對透鏡的評價(jià)方法、透鏡的評價(jià)裝置、透鏡的調(diào)整裝置及透鏡的調(diào)整方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可在短時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行光學(xué)單元的調(diào)整的光學(xué)單元的調(diào)整方法及裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供一種可以不受透鏡的局部形變影響正確測定球面象差或散焦的透鏡評價(jià)方法及透鏡的評價(jià)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述透鏡的特性的工序。
本發(fā)明的另一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)透鏡的特性的工序。
在上述本發(fā)明的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于使上述2個(gè)衍射光的共用干涉象穿過上述透鏡。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到反射型衍射光柵上、使從該反射型衍射光柵反射的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在上述物鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序，(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序，(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述透鏡的特性的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到反射型衍射光柵上、使從該反射型衍射光柵反射的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在上述物鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)上述物鏡的光學(xué)特性的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到透射型衍射光柵上、使透過了該透射型衍射光柵的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在透鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述物鏡的特性的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到透射型衍射光柵上、使透過了該透射型衍射光柵的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在透鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)上述物鏡的光學(xué)特性的工序。
在上述本發(fā)明的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
在上述本發(fā)明的透鏡評價(jià)方法，其特征在于上述評價(jià)的光學(xué)特性為散焦量、彗形象差、球面象差、象散以及這些象差之外的象差中的一個(gè)。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)或次數(shù)為1次以上的函數(shù)逼近上述位相Y并以該逼近函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的散焦量的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段的垂直二等分線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的垂直二等分線和相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)用在上述垂直二等分線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y所得到的該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值與在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y所得到的該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值之差評價(jià)彗形象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述共用干涉象的共用方向旋轉(zhuǎn)的工序、(c)移動(dòng)衍射光柵并改變上述衍射光的位相的工序、(d)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段的垂直二等分線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(e)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)或次數(shù)為1次以上的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的象散的工序。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序包含把上述衍射光柵旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的工序。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序包含把上述透鏡旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的工序。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序具有用在第1方向上形成了光柵槽的第1衍射光柵衍射光的工序和用在與上述第1方向不同的方向上形成了光柵槽的第2衍射光柵衍射光的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的三次函數(shù)或四次函數(shù)逼近上述位相Y并以該三次函數(shù)或四次函數(shù)的三次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序；(b)改變上述衍射光的位相的工序；(c)在上述共用干涉象中，在連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的上的多個(gè)第1測定點(diǎn)上獲得在該第1測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第1位相、
在上述線段的垂直二等分線上的多個(gè)第2測定點(diǎn)上獲得在該第2測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第2位相、在通過上述線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向上成規(guī)定角度的第3斜線上的多個(gè)第3測定點(diǎn)上獲得在該第3測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第3位相、在通過上述線段的中點(diǎn)且相對于該線段在負(fù)方向上成規(guī)定角度的第4斜線上的多個(gè)第4測定點(diǎn)上獲得在該第4測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第4位相的工序；(d)在假設(shè)上述第1測定點(diǎn)位置為X且上述第1位相為Y時(shí)用第1測定位置X的第1函數(shù)F逼近上述第1位相Y、在假設(shè)上述第2測定點(diǎn)位置為X且上述第2位相為Y時(shí)用第2測定位置X的第2函數(shù)F逼近上述第2位相Y、在假設(shè)上述第3測定點(diǎn)位置為X且上述第3位相為Y時(shí)用第3測定位置X的第3函數(shù)F逼近上述第3位相Y、在假設(shè)上述第4測定點(diǎn)位置為X且上述第4位相為Y時(shí)用第4測定位置X的第4函數(shù)F逼近上述第4位相Y并根據(jù)上述第1函數(shù)F和第1位相Y的殘差Δ、上述第2函數(shù)F和第2位相Y的殘差Δ、上述第3函數(shù)F和第3位相Y的殘差Δ及上述第4函數(shù)F和第4位相Y的殘差Δ評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的高次象差的工序。
本發(fā)明的一種透鏡的調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)在衍射光柵上衍射透射過了上述聚光透鏡的光并出射不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光的工序、(b)移動(dòng)上述衍射光柵的工序、(c)在受象體上接受上述共用干涉光成象的工序、(d)在上述受象體受象了的共用干涉光的干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器檢測出上述聚光透鏡的特性的工序和(e)根據(jù)上述特性檢測器的檢測結(jié)果由特性檢測器調(diào)整上述聚光透鏡的位置的工序。
本發(fā)明的另一種透鏡的調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)在衍射光柵上衍射透射過了上述聚光透鏡的光并出射不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光的工序、(b)移動(dòng)上述衍射光柵的工序、(c)在受象體上接受上述共用干涉光成象的工序、(d)在上述受象體受象了的共用干涉光的干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器檢測出上述聚光透鏡的特性的工序、(e)在第2受象體上接受上述聚光透鏡的反射光或透射光的工序和(f)根據(jù)在上述第2受象體上所接受的光的信息由透鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)上調(diào)整上述聚光透鏡的位置的工序。
在上述本發(fā)明的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于上述聚光透鏡在透鏡面的周圍帶有覆蓋層面，上述第2受象體接受上述覆蓋層面的反射光或透射光。
在上述本發(fā)明的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于上述衍射光柵為反射型衍射光柵。
在上述本發(fā)明的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于上述衍射光柵為透射型衍射光柵。
本發(fā)明的另外一種透鏡調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)使從光源射出的光大致成為平行光并入射到上述聚光透鏡上的工序、(b)用反射型衍射光柵反射并衍射由上述聚光透鏡所會(huì)聚的光的同時(shí)，把不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光入射到上述聚光透鏡的工序、(c)在成象透鏡上使從上述聚光透鏡出射的上述共用干涉光成象的工序、(d)在受象體上接受上述成象了的共用干涉光的工序和(e)在上述受象體受象了的共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器得到上述聚光透鏡的特性的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)使從光源射出的光大致成為平行光并入射到上述聚光透鏡上的工序、(b)用透射型衍射光柵透射并衍射由上述聚光透鏡所會(huì)聚的光的同時(shí)把不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光入射到上述第2聚光透鏡上的工序、(c)使從上述第2聚光透鏡出射的上述共用干涉光成象的工序、(d)在受象體上接受上述成象了的共用干涉光的工序和(e)在上述受象體受象了的共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器得到上述聚光透鏡的特性的工序。
在上述的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于上述特性檢測器在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相、在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)逼近上述位相Y并以該1次函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的散焦量。
在上述的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于上述特性檢測器在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相、在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差。
本發(fā)明的一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備具有由反射性材料組成的層、隔開規(guī)定間隔形成有多個(gè)平行的透光窗、橫穿從上述光學(xué)單元出射的光的光軸配設(shè)并反射所入射的上述光的同時(shí)衍射透射過上述多個(gè)透光窗的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉得到共用干涉象的反射·透射型衍射光柵的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上的工序、(c)從上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測器的檢測結(jié)果調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述反射·透射型衍射光柵移動(dòng)到上述光軸方向上的工序、(f)用受光元件接受由上述衍射光柵所反射的光的工序、(g)根據(jù)由上述受光元件所接受的光的強(qiáng)度調(diào)整上述受光元件的位置的工序。
本發(fā)明的另外一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備在由透光性材料組成的板的表面上隔開規(guī)定間隔設(shè)置多個(gè)平行的槽并用半透光性材料覆蓋了該表面的衍射光柵、橫穿從上述光學(xué)單元出射的光的光軸配設(shè)并反射所入射的上述光的同時(shí)衍射透射過上述多個(gè)透光窗的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉得到共用干涉象的反射·透射型衍射光柵的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上的工序、(c)從上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測器的檢測結(jié)果調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述反射·透射型衍射光柵移動(dòng)到上述光軸方向上的工序、(f)用受光元件接受由上述衍射光柵所反射的光的工序、(g)根據(jù)由上述受光元件所接受的光的強(qiáng)度調(diào)整上述受光元件的位置的工序。
本發(fā)明的另外一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，是帶有透鏡的光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備帶有透明板和衍射從上述光學(xué)單元出射的光并形成不同次數(shù)的衍射光的共用干涉象的透射型衍射光柵的支架的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到橫穿透過了上述透鏡的光的光軸的工作位置上的工序、(c)從透過了配設(shè)在上述工作位置上的衍射光柵的上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測出的光學(xué)單元的特性調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述透明板移動(dòng)到橫穿透過了上述透鏡的光的光軸的工作位置上的工序、(f)從透過了配設(shè)在上述工作位置上的透明板的光的象檢測出光強(qiáng)度分布的中心和上述透鏡中心之間的位置偏離的工序、(g)根據(jù)上述檢測出的位置偏離調(diào)整上述透鏡的工序。
還有，本發(fā)明的一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而與連接上述2個(gè)光軸的連線垂直的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的2次或3次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的2次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Z、上述位相為φ時(shí)用測定位置Z的3次或4次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的3次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Z、上述位相為φ時(shí)用測定位置Z的1次或2次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的1次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的散焦量的工序。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
本發(fā)明的另外一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的4次或5次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的4次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的5次球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而在兩側(cè)夾著連接上述2個(gè)光軸的線段的垂直二等分線并取得與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段并在各線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y1、Y2、上述位相為φ1、φ2時(shí)用測定位置Y1、Y2的4次或5次函數(shù)逼近上述位相φ1、φ2、假設(shè)該2個(gè)函數(shù)的4次系數(shù)值分別為a4、b4時(shí)用a4與b4之差評價(jià)上述透鏡的5次球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的6次或7次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的6次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的7次球面象差的工序。
本發(fā)明的另外一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而在兩側(cè)夾著連接上述2個(gè)光軸的線段的垂直二等分線并取得與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段并在各線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y1、Y2、上述位相為φ1、φ2時(shí)用測定位置Y1、Y2的6次或7次函數(shù)逼近上述位相φ1、φ2、假設(shè)該2個(gè)函數(shù)的6次系數(shù)值分別為a6、b6時(shí)用a6與b6之差評價(jià)上述透鏡的7次球面象差的工序。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的某一方或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
在上述的透鏡評價(jià)方法中，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)的方向?yàn)閹в信c光柵方向正交方向的方向成分的方向。
在上述的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)的方向?yàn)閹в信c光柵方向正交方向的方向成分的方向。
在上述的透鏡調(diào)整方法中，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上。
下面對附圖進(jìn)行簡單說明。
圖1為以往的透鏡象差檢測方法(晃動(dòng)法)及裝置的概略構(gòu)成及其原理的說明圖。
圖2為用圖1所示的裝置說明象差調(diào)整方法的圖。
圖3為以往別的的透鏡象差檢測方法(光強(qiáng)度測定法)及裝置的概略構(gòu)成及其原理的說明圖。
圖4為表示在圖3所示的透鏡象差檢測方法中得到的象的圖，(A)為調(diào)整前、(B)為調(diào)整后的象。
圖5為表示與本發(fā)明相關(guān)的透鏡象差評價(jià)裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖6為表示從反射型衍射光柵產(chǎn)生的衍射光的圖。
圖7為表示在攝象元件上形成的共用干涉象的圖。
圖8為表示共用干涉象上的測定點(diǎn)的圖。
圖9為表示在圖8所示的共用干涉象上的測定中的光強(qiáng)度的變化的圖。
圖10為表示象差的波陣面形狀的圖，(A)為散焦量、(B)為彗形象差、(C)為象散、(D)為球面象差的波陣面。
圖11為表示在共用干涉上所呈現(xiàn)的干涉條紋的圖，(A)為散焦量、(B)為彗形象差(彗形R成分)、(C)為彗形象差(彗形T成分)、(D)為象散、(E)為球面象差的干涉條紋。
圖12為說明散焦量的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的1次函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖13為說明彗形R成分的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的二次函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖14為說明彗形T成分的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的二次函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖15為說明象散的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的1次函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖16為說明球面象差的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的三次函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖17為說明高次象差的評價(jià)方法的圖，(A)為共用干涉上的測定點(diǎn)、(B)～(E)為把位相作為測定點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)進(jìn)行擬合后的圖。
圖18為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡象差評價(jià)裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖19為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡象差評價(jià)裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖20為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡調(diào)整裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖21為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡調(diào)整裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖22為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡象差評價(jià)裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖23為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡象差評價(jià)裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖24為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡調(diào)整裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖25為表示與其他實(shí)施例相關(guān)的透鏡調(diào)整裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖26為衍射光柵的部分放大剖視圖。
圖27為表示0次衍射光和+1次及-1次衍射光的共用干涉象的圖。
圖28為表示+1和及-1次衍射光的共用干涉象的圖。
圖29表示表示在特定的方向上形成了光柵槽的衍射光柵和在與此特定的方向成45°角的傾斜的方向上形成了光柵槽的衍射光柵的圖。
圖30為表示評價(jià)并修正光學(xué)單元的透鏡系統(tǒng)(物鏡)的象差的裝置的構(gòu)成的圖。
圖31為包含于光學(xué)單元的光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的剖視圖。
圖32為表示從受象元件輸出的信號電壓差隨光盤的光軸方向變化而變化的樣子。
圖33為表示光學(xué)單元調(diào)整裝置的構(gòu)成的圖。
圖34為表示透射·反射型衍射光柵的干涉象的圖。
圖35為表示顯示于顯示裝置上的衍射光的干涉象的圖。
圖36為表示制作透鏡的模具的狀況的圖。
圖37為制作了的模具的剖視圖。
圖38為表示0次和±1次衍射光干涉后的狀態(tài)的圖。
圖39為表示在干涉區(qū)域上設(shè)定的測定點(diǎn)的例的圖。
圖40為表示用一次函數(shù)擬合光強(qiáng)度的位相后的狀態(tài)圖。
圖41為表示用三次函數(shù)擬合光強(qiáng)度的位相后的狀態(tài)圖。
圖42為表示本發(fā)明的透鏡評價(jià)裝置的概略構(gòu)成圖。
圖43為表示為求球面象差而在干涉區(qū)域所設(shè)定的測定點(diǎn)和用二次函數(shù)擬合在各測定點(diǎn)所測定的位相后的狀態(tài)圖。
圖44為表示為求散焦量而在干涉區(qū)域所設(shè)定的測定點(diǎn)和用一次函數(shù)擬合在各測定點(diǎn)所測定的位相后的狀態(tài)圖。
圖45為表示透鏡評價(jià)裝置的其他形式的圖。
圖46為表示為求球面象差而在干涉區(qū)域所設(shè)定的測定點(diǎn)和用三次函數(shù)擬合在各測定點(diǎn)所測定的位相后的狀態(tài)圖。
圖47為以往的測定5次、7次球面象差的裝置的概略構(gòu)成圖。
圖48為表示與本發(fā)明相關(guān)的7次球面象差的檢測方法的圖。
圖49為表示與本發(fā)明相關(guān)的象差檢測裝置的實(shí)施例的概略構(gòu)成圖。
圖50為表示用于說明波陣面形狀坐標(biāo)系的圖。
圖51為表示由5次、7次球面象差所產(chǎn)生的干涉條紋的圖。
圖52為表示與本發(fā)明相關(guān)的5次球面象差的檢測方法的圖。
圖53為表示與本發(fā)明相關(guān)的5次球面象差的檢測方法的圖。
圖54為表示與本發(fā)明相關(guān)的5次球面象差的檢測方法的圖。
圖55為表示與本發(fā)明相關(guān)的象差檢測裝置的實(shí)施例2的概略構(gòu)成圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1圖5為表示透鏡評價(jià)裝置(系統(tǒng))20的概略構(gòu)成。在系統(tǒng)20中，作為光源的激光發(fā)生源21發(fā)射可干涉性的激光(例如氦氖激光)22。所發(fā)射的激光22由透鏡23調(diào)整成略為平行的光24之后，由物鏡25成象在反射型衍射光柵26上。由衍射光柵26反射的激光22，再次通過物鏡25回到略平行光24，由配置在該物鏡25和透鏡23之間的半反射鏡27反射后，投影到攝象元件(例如CCD傳感器)28上。攝象元件28與信號處理裝置29連接，由攝象元件28捕獲的象通過信號處理裝置29進(jìn)行信號處理，并將處理結(jié)果顯示在顯示裝置30上。
在該系統(tǒng)20中，如圖6所示，從衍射光柵26可以獲得0次衍射光31、±1次衍射光31、±2次衍射光32、33…。又，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)衍射光柵26的槽間隔(光柵間距)、槽深度(光柵深度)，衍射光31可以在攝象元件28上結(jié)成圖7所示的干涉象。適宜的設(shè)計(jì)條件將在后面說明。
當(dāng)前，在0次衍射光(衍射象)31上，±1次衍射光(衍射圓)32、33處于相互不重疊并且相接的狀態(tài)。以下，將這種不同次數(shù)的衍射光的干涉稱為[共用]或者[共用干涉]，由干涉結(jié)成的象稱為[共用干涉象]，連接衍射中心的軸(圖7所示的X軸)稱為[共用軸]，共用軸的方向稱為共用方向。
當(dāng)物鏡25完全不包含象差，而且物鏡25對衍射光柵26正確地對準(zhǔn)了焦距時(shí)，例如，0次衍射光31和+1次衍射光32的干涉區(qū)域34以無模樣的黑色形式表現(xiàn)，0次衍射光31和-1次衍射光33的干涉區(qū)域35以完全無影的白色形式表現(xiàn)。但是，現(xiàn)實(shí)的透鏡都包含各種象差，根據(jù)象差的干涉條紋在干涉區(qū)域34、35中表現(xiàn)。
如果在干涉區(qū)域34、35中觀察相隔兩點(diǎn)的光強(qiáng)度，該兩點(diǎn)的光強(qiáng)度會(huì)隨物鏡25的象差等顯示出不同的值。又，例如，如果采用使用齒輪部件的適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)機(jī)構(gòu)(圖5中用符號36表示)，在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)衍射光柵26，則干涉區(qū)域34、35中的兩點(diǎn)的光強(qiáng)度按正弦曲線周期性變化。同時(shí)象差的不同以2個(gè)正弦曲線的相位差表現(xiàn)。
例如，如圖8所示，如果觀察0次衍射光31和+1次衍射光32的干涉區(qū)域34，在連接0次衍射光31的衍射圓中心O和+1次衍射光32的衍射圓中心O1的共用軸(X軸)上，測定距離該中心O和O1的中心等距離L的2點(diǎn)P1、Pn上的光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，如圖9所示，表示點(diǎn)P1的光強(qiáng)度變化的正弦曲線T1的相位φ(P1)和表示點(diǎn)Pn的光強(qiáng)度變化的正弦曲線Tn的相位φ(Pn)之間的相位差Δφ將表現(xiàn)出來，該相位差Δφ依賴于物鏡25的象差。
當(dāng)入射光為單色時(shí)所發(fā)生的象差稱為單色象差，作為單色象差有球面象差、慧形象差、象散、象面彎曲、歪曲象差(賽德的5象差)。單色象差又依據(jù)象差的記敘方法不同而分類成光線象差和波陣面象差。該光線象差和波陣面象差可以相互變換，通常，波陣面象差用極坐標(biāo)表示。
以下，為了簡略說明，在本發(fā)明中，波陣面象差分成慧形象差、象散、球面象差、其他高階象差、以及焦距錯(cuò)位(散焦)進(jìn)行處理。
如圖10(A)所示，散焦的波陣面37，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，以光軸為中心成旋轉(zhuǎn)對稱形，可以用數(shù)式(1)表示。
φ＝m·(ξ2+η2) (1)m常數(shù)因此，在ξ方向有2個(gè)衍射光干涉時(shí)，或者在η方向有2個(gè)衍射光干涉時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(2)、數(shù)式(3)表示。
dφ/dξ＝2mξ (2)dφ/dη＝2mη (3)這可以理解為當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，散焦在共用干涉象上以圖11(A)所示的干涉條紋表現(xiàn)。因此，如圖12(A)所示，在共用干涉象39上，在連接0次衍射光31的衍射圓中心O和+1次衍射光32的衍射圓中心O1的共用軸(X軸)上，優(yōu)選關(guān)于在通過中心O、O1并且和共用軸垂直的二等分線(Y軸)對稱地取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，讓衍射光柵26在與其光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，求出各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的相位變化，如圖12(B)所示，將這些點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的X坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)逼近(擬合)，可以定量求出散焦量(數(shù)式(1)到數(shù)式(3)中的常數(shù)m)。
用信號處理裝置24對散焦量評價(jià)的具體程序如以下所示。
(i)如圖12(A)所示，在由攝象元件28接收的然后在顯示裝置30上顯示的共用干涉象39上，確定衍射光(衍射圓)31、32的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)在共用軸(X軸)上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是關(guān)于連接光軸O、O1的二等分線(Y軸)左右對稱配置。
(iii)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)36，讓衍射光柵26在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定隨衍射光柵26的移動(dòng)而變化的測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。又，光強(qiáng)度通過對應(yīng)于各測定點(diǎn)的位置處的攝象元件的輸出信號獲得。所測定的光強(qiáng)度對于各測定點(diǎn)呈正弦波變化。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。對應(yīng)于各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形，例如如圖9所示，具有不同的相位。
(vi)將與各測定點(diǎn)的X軸坐標(biāo)對應(yīng)的光強(qiáng)度φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖12(B)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)(φ＝m·x)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的1次函數(shù)的1次系數(shù)m，評價(jià)散焦量。
慧形象差，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，取圖10(B)所示的波陣面，可以用數(shù)式(4)表示。
φ＝m·η·(ξ2+η2) (4)m常數(shù)如數(shù)式(4)所示，慧形象差具有向次數(shù)大的方向(η方向慧形方向)的方向性。該慧形方向并不和共用方向一致，有必要分別求出共用方向的慧形象差成分和與其垂直的慧形象差成分，然后通過其大小的比率求出慧形方向。
共用方向的慧形成分(即與光柵槽垂直方向的慧形象差成分，以下稱為[慧形象差R成分])，可以用數(shù)式(5)表示。
dφ/dη＝mR·(ξ2-3η2)(5)又，當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，慧形R成分在共用干涉象中，作為圖11(B)所示的干涉條紋41表現(xiàn)。因此，在圖13(A)中，在共用干涉象42上，在Y軸上，優(yōu)選取相對于X軸對稱的多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，一邊讓衍射光柵26在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)一邊求出各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖13(B)所示，將這些點(diǎn)的坐標(biāo)(Y坐標(biāo))和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用2次函數(shù)逼近，可以定量求出以該2次函數(shù)的2次系數(shù)(mR)為基礎(chǔ)的慧形R成分(數(shù)式(4)中的常數(shù)mR)。
另一方面，與共用方向垂直的慧形成分(即與光柵槽平行方向的慧形象差成分，以下稱為[慧形T成分])，可以用數(shù)式(6)表示。
dφ/dξ＝mT·(2ξη)(6)又，當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，在共用干涉象中，作為圖11(C)所示的干涉條紋41表現(xiàn)。因此，在圖14(A)中，在共用干涉象上，在與X軸和Y軸的正方向和負(fù)方向成給定角度(例如45度)的Z、Z’軸上，優(yōu)選取相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱的多個(gè)點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)，一邊讓衍射光柵26在與其光柵垂直的方向上移動(dòng)一邊求出各點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)的相位，如圖14(B)所示，將這些點(diǎn)的坐標(biāo)Z、Z’和各點(diǎn)的相位φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2…φR(n-1)，φRn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)分別用2次函數(shù)(φ＝mr·x2，φ’＝mT’·x2)或者3次函數(shù)逼近，通過求出2次函數(shù)和3次函數(shù)的2次的系數(shù)(mT，mT’)的差，可以定量求出慧形T成分。
又，根據(jù)慧形R成分的系數(shù)mR和慧形T成分的差(mT-mT’)，可以求出慧形象差的方向。
評價(jià)慧形R成分的具體程序如以下所示。
(i)如圖13(A)所示，共用干涉象42上，確定衍射光(衍射圓)31、32的中心(光軸O、O1)、共用軸(X軸)、以及連接光軸O、O1的垂直二等分線(Y軸)。
(ii)在垂直二等分線(X軸)上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定各測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的X軸坐標(biāo)對應(yīng)的光強(qiáng)度φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖13(B)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用2次函數(shù)(φ＝mR·x2)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的2次函數(shù)的2次系數(shù)mR，評價(jià)慧形R成分。
評價(jià)慧形T成分的具體程序如以下所示。
(i)如圖14(A)所示，共用干涉象44上，確定衍射光(衍射圓)31、32的中心(光軸O、O1)、共用軸(X軸)、以及連接光軸O、O1的垂直二等分線(Y軸)、通過X軸和Y軸的交點(diǎn)并且與相對于X軸的正方向(反時(shí)針方向)和負(fù)方向(順時(shí)針方向)成給定角度(30°≤θ≤60°，優(yōu)選45°)的Z、Z’軸。
(ii)在Z軸、Z’軸上分別確定多個(gè)測定點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定各測定點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)和Z’軸坐標(biāo)對應(yīng)的光強(qiáng)度φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)，如圖14(B)、(C)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用2次函數(shù)φ＝mT·x2，φ’＝mT’·x2擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的2次函數(shù)的2次系數(shù)mT、mT’。
(ix)計(jì)算2次系數(shù)的差mT-mT’，評價(jià)慧形T成分。
(x)根據(jù)慧形R成分(mR)和慧形T成分的差(mT-mT’)的比值mR/(mT-mT’)評價(jià)慧形的方向。
象散，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，取圖10(C)所示的波陣面45的形狀。該象散相對于與某方向垂直的方向，相位呈2次函數(shù)分布。又，相互之間2次函數(shù)的符號相反，即具有向下凸出分布的軸(圖10(C)的ξ軸)和具有向上凸出分布的軸(圖10(C)的η軸)。可以重合該波陣面42的干涉條紋在ξ、η方向上共用時(shí)，作為分別的1次函數(shù)，表現(xiàn)為和共用軸垂直的條紋。(參照圖10(D))但是，在和ξ、η方向的不同方向上共用時(shí)，作為關(guān)于和共用軸垂直的1次函數(shù)產(chǎn)生相位分布，產(chǎn)生和共用軸平行的干涉條紋。當(dāng)在和ξ、η方向成45度角度的方向上共用時(shí)，相位分布僅僅出現(xiàn)在和共用軸垂直的軸上，干涉條紋稱為和共用軸平行(圖11(D)所示的干涉條紋)。因此，通過抽出和共用軸垂直的直線上的相位分布的1次函數(shù)，可以定量求出特定方向的象散。
具體講，如圖15(A)所示，在共用干涉象47上，在Y軸上，優(yōu)選取相對于X軸對稱的多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，一邊讓衍射光柵26在與光柵方向垂直的方向上移動(dòng)，一邊求出各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2…φP(n-1)，φPn)變化，如圖15(B)所示，將這些點(diǎn)的坐標(biāo)(Y坐標(biāo))和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)逼近，可以定量求出象散。
此外，要檢測特定方向的象散成分時(shí)，沒有必要改變共用方向。但是，要檢測象散方向和大小時(shí)，有必要在特定方向和與該特定方向成給定角度(45°)的另一方向?qū)崿F(xiàn)上述的檢測程序。這時(shí)，作為改變共用方向的方法，可以考慮將衍射光柵旋轉(zhuǎn)，或者將透鏡旋轉(zhuǎn)，或者如圖29所示，在特定方向上形成光柵槽300的第1衍射光柵301和在與該特定方向成給定角度(45°)的方向上形成光柵槽302的第2衍射光柵303的方法。
評價(jià)象散的具體程序如以下所示。
(i)如圖15(A)所示，在共用干涉象47上，確定衍射光(衍射圓)31、32的中心(光軸O、O1)(圖中未畫出)、共用軸(X軸)、以及連接光軸O、O1的垂直二等分線(Y軸)。
(ii)在Y軸上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定各測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的X軸坐標(biāo)對應(yīng)的光強(qiáng)度φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖15(B)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)(φ＝m·x)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的1次函數(shù)的1次系數(shù)m，評價(jià)象散。
如圖10(D)所示，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，球面象差的波陣面44以光軸為中心成旋轉(zhuǎn)對稱形，可以用數(shù)式(7)表示。
φ＝d·(ξ2+η2)2(7)d常數(shù)因此，在ξ方向共用時(shí)，或者在η方向共用時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(8)、數(shù)式(9)的3次函數(shù)表示。
dφ/dξ＝2d(ξ2+η2)(2ξ)(8)dφ/dη＝2d(ξ2+η2)(2η)(9)這可以理解為當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，球面象差在共用干涉象上以圖11(E)所示的干涉條紋表現(xiàn)。因此，如圖16(A)所示，在共用干涉象50上，在X軸上，優(yōu)選相對于通過中心O、O1并且和共用軸垂直的二等分線(Y軸)對稱地取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，讓衍射光柵26在與其光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，求出各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的相位變化，如圖16(B)所示，將這些點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的X坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用3次函數(shù)逼近(擬合)，可以定量求出球面象差(數(shù)式(7)到數(shù)式(9)中的常數(shù)d)。
評價(jià)球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖16(A)所示，在干涉象50上，確定衍射光(衍射圓)31、32的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)在X軸上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于連接光軸O、O1(圖中未畫出)線段的二等分線(Y軸)左右對稱配置。
(iii)讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的X軸坐標(biāo)對應(yīng)的光強(qiáng)度φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖16(B)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用3次函數(shù)(φ＝m·x3)或者4次函數(shù)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的函數(shù)的3次系數(shù)m，評價(jià)球面象差。
高階象差，包含除上述散焦、慧形象差、象散、球面象差以外的象差成分。因此，通過求出在評價(jià)散焦、慧形象差、象散、球面象差時(shí)擬合的函數(shù)(1次函數(shù)、2次函數(shù)以及3次函數(shù))和相位的殘差，可以定量把握。
具體講，如圖17(A)所示，在共用干涉象51上，在X軸、Y軸、和X軸正方向以及負(fù)方向成給定角度的Z、Z’軸上，取相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)(共用中心點(diǎn))對稱的多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1， Pn)、(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)、(S1，S2，…Sn-1，Sn)，一邊讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)一邊求出各點(diǎn)的相位變化和相位差，如圖17(B)、(C)、(D)、(E)所示，將這些點(diǎn)的坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位差在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)P、R、S分別用2次函數(shù)擬合，同時(shí)將點(diǎn)Q用3次函數(shù)擬合，通過求出2次函數(shù)以及3次函數(shù)和繪出的相位值之間的殘差，可以定量評價(jià)高階象差。
評價(jià)高階象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖17(A)所示，共用干涉象51上，確定連接光軸O、O1的共用軸(X軸)、連接光軸O、O1的線段的垂直二等分線(Y軸)、通過X軸和Y軸的交點(diǎn)并且與相對于X軸的正方向(反時(shí)針方向)和負(fù)方向(順時(shí)針方向)成給定角度(30°≤θ≤60°，優(yōu)選45°)的Z、Z’軸。
(ii)在Y軸、Z、Z’軸、X軸上分別確定多個(gè)測定點(diǎn)P(P1，P2，…Pn-1，Pn)、Q(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、R(R1，R2，…Rn-1，Rn)、S(S1，S2，…Sn-1，Sn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵26在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定各測定點(diǎn)P、Q、R、S的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位。
(vi)將各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)、φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)、φS(φS1，φS2，…φS(n-1)，φSn)，如圖17(B)、(C)、(D)、(E)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)(φP、φQ、φR)用2次函數(shù)φP＝m·x2，φQ＝mT·x2，φR＝mR·x2擬合。同樣將所繪出的點(diǎn)(φS)用3次函數(shù)φP＝m·x3或者4次函數(shù)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的函數(shù)和各測定點(diǎn)中相位(φP、φQ、φR、φS)之間的殘差(ΔφP、ΔφQ、ΔφR、ΔφS)。
(ix)根據(jù)殘差(ΔφP、ΔφQ、ΔφR、ΔφS)評價(jià)高階象差。在評價(jià)高階象差時(shí)，也可以采用該殘差的均方差。
圖18為表示另一透鏡評價(jià)系統(tǒng)60。在該圖所示的透鏡評價(jià)系統(tǒng)60中，作為光源的激光發(fā)生源61發(fā)射可干涉性的激光62。該激光具有可干涉性，例如可以利用氦氖激光。在這一點(diǎn)上，在以下的實(shí)施例中也是同樣。所發(fā)射的激光62由透鏡63調(diào)整成略為平行的光64之后，通過物鏡65照射到反射型衍射光柵66上。來自衍射光柵66的衍射光67，再次入射到物鏡65。衍射光柵66設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在物鏡65的瞳面68上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由物鏡65回到略平行光，由配置在該物鏡65和透鏡63之間的半反射鏡69改變成約90°方向，由成象透鏡70成象在攝象元件71(例如CCD傳感器)上。攝象元件71與信號處理裝置72連接，由攝象元件71捕獲的共用干涉象通過信號處理裝置72行信號處理，并將處理結(jié)果顯示在顯示裝置73上。然后，衍射光柵66由具有例如齒輪部件的移動(dòng)機(jī)構(gòu)74沿與光柵槽垂直的方向移動(dòng)，用信號處理裝置72以及顯示裝置73評價(jià)上述散焦量以及物鏡65的各種象差。此外，為了在攝象元件71上正確成象共用干涉象，也可以設(shè)置能在光軸方向(圖18的左右方向移動(dòng)衍射光柵66的移動(dòng)機(jī)構(gòu)75。又，移動(dòng)機(jī)構(gòu)75優(yōu)選采用在支撐衍射光柵66的框架和支撐該框架的的基臺之間采用多個(gè)螺釘連接，通過擰動(dòng)該螺釘可以進(jìn)行位置調(diào)整的構(gòu)成。此外，在以下說明的實(shí)施例中移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、傾斜各種部件(例如，透鏡、光源、衍射光柵、攝象元件等以及包含這些的光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng))的機(jī)構(gòu)既可以采用同樣的構(gòu)成，也可以采用齒輪部件構(gòu)成。
圖19為表示另一透鏡評價(jià)系統(tǒng)80。在該圖所示的透鏡評價(jià)系統(tǒng)80中，作為光源的激光發(fā)生源81發(fā)射激光82。所發(fā)射的激光82由透鏡83調(diào)整成略為平行的光84之后，通過物鏡85照射到反射型衍射光柵86上。來自衍射光柵86的衍射光87入射到透鏡88。衍射光柵86設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在物鏡85的瞳面89上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡88回到略平行光，由成象透鏡90成象在攝象元件91上。攝象元件91與信號處理裝置92連接，由攝象元件91捕獲的共用干涉象通過信號處理裝置92行信號處理，并將處理結(jié)果顯示在顯示裝置93上。然后，衍射光柵86由具有例如齒輪部件的移動(dòng)機(jī)構(gòu)94沿與光柵槽垂直的方向(圖19的上下方向)移動(dòng)，用信號處理裝置92以及顯示裝置93評價(jià)上述散焦量以及物鏡88的各種象差。此外，為了在攝象元件91上正確成象共用干涉象，也可以設(shè)置能在光軸方向(圖19的左右方向)移動(dòng)衍射光柵86的移動(dòng)機(jī)構(gòu)95。又，為了消去評價(jià)后的散焦，也可以設(shè)置和透鏡88一起沿光軸移動(dòng)衍射光柵86的另一移動(dòng)機(jī)構(gòu)96。
圖20為表示另一透鏡評價(jià)系統(tǒng)100。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)100中，作為光源的激光發(fā)生源101發(fā)射激光102。所發(fā)射的激光102由透鏡103調(diào)整成略為平行的光104之后，通過半反射鏡105、反射鏡106反射，由物鏡107成象到反射型衍射光柵108上。來自衍射光柵108的衍射光109入射到物鏡107。衍射光柵108設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在物鏡107的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由物鏡107回到略平行光，經(jīng)過反射鏡106、半反射鏡105，由成象透鏡110成象在攝象元件111上。攝象元件111與信號處理裝置112連接，由攝象元件111捕獲的共用干涉象通過信號處理裝置112行信號處理，并將處理結(jié)果顯示在顯示裝置113上。然后，衍射光柵108由具有例如齒輪部件的移動(dòng)機(jī)構(gòu)114沿與光柵槽垂直的方向(圖20的左右方向)移動(dòng)，用信號處理裝置112以及顯示裝置113評價(jià)上述散焦量以及物鏡107的各種象差。此外，為了在攝象元件111上正確成象共用干涉象，也可以設(shè)置能在光軸方向(圖20的上下方向)移動(dòng)衍射光柵108的移動(dòng)機(jī)構(gòu)116。又，為了消去評價(jià)后的散焦，以包含激光發(fā)生源101、透鏡103、集光透鏡107的光學(xué)系統(tǒng)117作為整體，或者只包含激光發(fā)生源101單獨(dú)，也可以設(shè)置沿光軸方向或者與其垂直方向(X、Y方向)可以移動(dòng)的另一移動(dòng)機(jī)構(gòu)117。此外，透鏡調(diào)整系統(tǒng)100具有讓物鏡的X、Y方向傾斜，可以調(diào)整以光軸中心的方向(即旋轉(zhuǎn))的另一調(diào)整機(jī)構(gòu)118，可以調(diào)整由信號處理裝置112等評價(jià)的物鏡107的象差(例如慧形象差)。
圖21為表示另一透鏡評價(jià)系統(tǒng)120。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)120中，作為光源的激光發(fā)生源121發(fā)射激光122。所發(fā)射的激光122由透鏡123調(diào)整成略為平行的光124之后，由物鏡125照射到透射型衍射光柵126。來自衍射光柵126的衍射光127入射到透鏡128。衍射光柵126設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在透鏡128的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡128回到略平行光，由成象透鏡129成象在攝象元件130上。攝象元件130與信號處理裝置131連接，由攝象元件130捕獲的共用干涉象通過信號處理裝置131進(jìn)行信號處理，并將處理結(jié)果顯示在顯示裝置132上。然后，衍射光柵126由具有例如齒輪部件的移動(dòng)機(jī)構(gòu)133沿與光柵槽垂直的方向(圖21的左右方向)移動(dòng)，用信號處理裝置131以及顯示裝置132評價(jià)上述散焦量以及物鏡125的各種象差。此外，為了在攝象元件130上正確成象共用干涉象，也可以設(shè)置能在光軸方向(圖21的上下方向)移動(dòng)衍射光柵126的移動(dòng)機(jī)構(gòu)134。又，為了消去評價(jià)后的散焦，以包含激光發(fā)生源121、透鏡123、物鏡125的光學(xué)系統(tǒng)135作為整體，或者只包含激光發(fā)生源121單獨(dú)，也可以設(shè)置沿光軸方向或者與其垂直方向(X、Y方向)可以移動(dòng)的另一移動(dòng)機(jī)構(gòu)136。此外，透鏡調(diào)整系統(tǒng)120具有讓物鏡125的X、Y方向傾斜，可以調(diào)整以光軸中心的方向(即旋轉(zhuǎn))的另一調(diào)整機(jī)構(gòu)137，可以調(diào)整由信號處理裝置131等評價(jià)的物鏡125的象差(例如慧形象差)。
圖22為表示透鏡調(diào)整系統(tǒng)140。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)140中，作為光源的激光發(fā)生源141發(fā)射激光142。所發(fā)射的激光142由光束擴(kuò)展器143放大成略為平行光之后，由半反射鏡144反射，入射到支撐臺145所支撐的物鏡146上。物鏡146在透鏡球面147的周圍具有平坦的波動(dòng)面148，不僅在透鏡球面147上，而且在波動(dòng)面148上也有光入射。
入射到波動(dòng)面148的光在該波動(dòng)面148上反射，在透過半反射鏡144之后，在另一半反射鏡149處反射，由成象透鏡150成象在攝象元件(第2受象體)151上。對應(yīng)于攝象元件151所接受的象的信號傳送給顯示裝置152，顯示裝置152對來自攝象元件151的信號進(jìn)行處理，顯示出波動(dòng)面148的象。因此，觀察顯示裝置152上所顯示的象，可以判定物鏡146相對于光軸153是否正確配置。當(dāng)物鏡146相對于光軸153沒有在正確位置上時(shí)，用支撐臺移動(dòng)機(jī)構(gòu)154，在光軸153的方向以及/或者與其垂直的方向上移動(dòng)支撐臺145，同時(shí)如果有必要繞光軸153旋轉(zhuǎn)支撐臺145以及/或者相對于光軸153進(jìn)行傾斜調(diào)整。
入射到物鏡146的透鏡球面147的光成象在反射型衍射光柵155上。來自衍射光柵155的衍射光入射到物鏡146。和上述實(shí)施例相同，衍射光柵155設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在物鏡146的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由物鏡146回到略平行光156，通過半反射鏡144、149，由成象透鏡157成象在攝象元件158上。對應(yīng)于攝象元件158所接受象的信號傳送給信號處理裝置159，信號處理裝置159對來自攝象元件158的信號進(jìn)行處理，并在顯示裝置160上顯示共用干涉象。然后，采用該信號處理裝置159和顯示裝置160，如上述那樣對物鏡146的各種象差進(jìn)行評價(jià)。在這些象差中通過移動(dòng)物鏡146可以最小化的象差，通過采用支撐臺移動(dòng)機(jī)構(gòu)154移動(dòng)、傾斜、旋轉(zhuǎn)物鏡146進(jìn)行最小化或者消去。
此外，和上述實(shí)施例相同，對于衍射光柵155，除了在與光柵垂直的方向上移動(dòng)該衍射光柵155的機(jī)構(gòu)161以外，也可以設(shè)置在光軸153的方向移動(dòng)衍射光柵155的機(jī)構(gòu)161、旋轉(zhuǎn)衍射光柵155的機(jī)構(gòu)162、調(diào)整衍射光柵的傾斜的機(jī)構(gòu)163。
又，也希望對物鏡146以外的透鏡、光源等設(shè)置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
圖23為表示另一透鏡調(diào)整系統(tǒng)170。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)170中，作為光源的激光發(fā)生源171發(fā)射激光172。所發(fā)射的激光172由光束擴(kuò)展器173擴(kuò)大成略為平行光之后，由半反射鏡174反射，入射到支撐臺175所支撐的物鏡176上。物鏡176在透鏡球面177的周圍具有平坦的波動(dòng)面178，不僅在透鏡球面177上，而且在波動(dòng)面178上也有光入射。
入射到波動(dòng)面178的光在該波動(dòng)面178上反射，在透過半反射鏡174之后，由成象透鏡175成象在攝象元件(第2受象體)179上。對應(yīng)于攝象元件179所接受的象的信號傳送給顯示裝置180，顯示裝置180對來自攝象元件179的信號進(jìn)行處理，顯示出波動(dòng)面178的象。因此，觀察顯示裝置180上所顯示的象，可以判定物鏡176相對于光軸181是否正確配置。當(dāng)物鏡176相對于光軸181沒有在正確位置上時(shí)，用支撐臺移動(dòng)機(jī)構(gòu)182，在光軸181的方向以及/或者與其垂直的方向上移動(dòng)支撐臺175，同時(shí)如果有必要繞光軸181旋轉(zhuǎn)支撐臺175以及/或者相對于光軸181進(jìn)行傾斜調(diào)整。
入射到物鏡176的透鏡球面177的光成象在透過型衍射光柵183上。透過衍射光柵183的衍射光入射到透鏡184。和上述實(shí)施例相同，衍射光柵183設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在透鏡184的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡184回到略平行光，由成象透鏡185成象在攝象元件186上。對應(yīng)于攝象元件186所接受象的信號傳送給信號處理裝置187，信號處理裝置187對來自攝象元件186的信號進(jìn)行處理，并在顯示裝置188上顯示共用干涉象。然后，采用該信號處理裝置187和顯示裝置188，如上述那樣對物鏡176的各種象差進(jìn)行評價(jià)。在這些象差中通過移動(dòng)物鏡176可以最小化的象差，通過采用支撐臺移動(dòng)機(jī)構(gòu)182移動(dòng)、傾斜、旋轉(zhuǎn)物鏡176進(jìn)行最小化或者消去。
此外，和上述實(shí)施例相同，對于衍射光柵183，除了在與光柵垂直的方向上移動(dòng)該衍射光柵183的機(jī)構(gòu)189以外，也可以設(shè)置在光軸181的方向和透鏡184共同移動(dòng)衍射光柵183的機(jī)構(gòu)190、旋轉(zhuǎn)衍射光柵183的機(jī)構(gòu)191、調(diào)整衍射光柵的傾斜的機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)。
又，也希望對其他透鏡、光源等設(shè)置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
圖24為表示另一透鏡調(diào)整系統(tǒng)200。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)200中，激光201入射到和光軸202略平行的物鏡203上。透過物鏡203的光成象在透過型衍射光柵204上。衍射光柵204產(chǎn)生的衍射光入射到透鏡205。和上述實(shí)施例相同，衍射光柵204設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在透鏡205的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡205回到略平行光，一部分通過半反射鏡206反射，由成象透鏡207成象在攝象元件208上。對應(yīng)于攝象元件208所接受象的信號傳送給顯示裝置209，顯示裝置209對來自攝象元件208的信號進(jìn)行處理，并顯示透過透鏡205的光的象。因此，通過觀察顯示裝置209上所顯示的象，可以判定物鏡203的光軸是否與光軸202正確一致。例如，當(dāng)物鏡203相對于光軸202沒有在正確位置上時(shí)，用和光軸202垂直方向上移動(dòng)物鏡203的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)210，讓物鏡203的光軸和光軸202一致。
透過半反射鏡206的光，由成象透鏡211成象在攝象元件212上。對應(yīng)于攝象元件212所接受象的信號傳送給信號處理裝置213，信號處理裝置213對來自攝象元件212的信號進(jìn)行處理，并在顯示裝置214上顯示共用干涉象。然后，采用該信號處理裝置213和顯示裝置214，如上述那樣對物鏡203的各種象差進(jìn)行評價(jià)。在這些象差中通過移動(dòng)物鏡203可以最小化的象差，通過采用在光軸方向上移動(dòng)物鏡203的機(jī)構(gòu)215、對物鏡203進(jìn)行傾斜調(diào)整的機(jī)構(gòu)216、如果有必要采用透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)210對物鏡203進(jìn)行移動(dòng)、傾斜、旋轉(zhuǎn)，來最小化或者消去。
此外，和上述實(shí)施例相同，對于衍射光柵204，除了在與光柵垂直的方向上移動(dòng)該衍射光柵204的機(jī)構(gòu)217以外，也可以設(shè)置在光軸202的方向和透鏡205共同移動(dòng)衍射光柵204的機(jī)構(gòu)218、旋轉(zhuǎn)衍射光柵204以及調(diào)整衍射光柵的傾斜的機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)。
又，也希望對其他透鏡、光源等設(shè)置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
圖25為表示另一透鏡調(diào)整系統(tǒng)220。在該圖所示的透鏡調(diào)整系統(tǒng)220中，激光221入射到和光軸222略平行的物鏡223上。透過物鏡223的光成象在透過型衍射光柵224上。衍射光柵224產(chǎn)生的衍射光入射到透鏡225。和上述實(shí)施例相同，衍射光柵224設(shè)計(jì)成0次衍射光和+1次衍射光以及-1次衍射光在透鏡225的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡225回到略平行光，由成象透鏡226成象在攝象元件227上。對應(yīng)于攝象元件227所接受象的信號傳送給信號處理裝置228。信號處理裝置228對來自攝象元件227的信號進(jìn)行處理，并在顯示裝置229上顯示共用干涉象。然后，采用該信號處理裝置228和顯示裝置229，如上述那樣對物鏡223的各種象差進(jìn)行評價(jià)。在這些象差中通過移動(dòng)物鏡223可以最小化的象差，通過采用在光軸方向上移動(dòng)物鏡223的機(jī)構(gòu)230、在和光軸垂直的方向上移動(dòng)物鏡223的機(jī)構(gòu)231、對物鏡223進(jìn)行傾斜調(diào)整的機(jī)構(gòu)232、物鏡223進(jìn)行移動(dòng)、傾斜，來最小化或者消去。
又，通過觀察顯示裝置229上所顯示的象，可以判定成象透鏡226的成象位置上攝象元件227是否正確配置。當(dāng)攝象元件227沒有配置在成象位置上時(shí)，采用移動(dòng)機(jī)構(gòu)228在光軸方向上移動(dòng)攝象元件227調(diào)整到正確位置。又，和上述實(shí)施例相同，對于衍射光柵224，除了在與光柵垂直的方向上移動(dòng)該衍射光柵224的機(jī)構(gòu)229以外，也可以設(shè)置在光軸方向和透鏡225共同移動(dòng)衍射光柵224的機(jī)構(gòu)230、旋轉(zhuǎn)衍射光柵224以及調(diào)整衍射光柵的傾斜的機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)。進(jìn)一步，也希望對其他透鏡、光源等設(shè)置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明所采用的衍射光柵有反射型衍射光柵和透過型衍射光柵。這樣的衍射光柵，如圖26所示，是在具有給定折射率(nk)的材料(例如聚碳酸脂)所形成的基板241的表面上，以給定的間隔(光柵間距Pk)，在給定方向上形成具有給定深度(光柵深度dk)的給定幅度(光柵幅度Pm)的光柵槽242。又，對于反射型衍射光柵，在形成光柵槽242的表面上蒸鍍鋁等反射性材料，形成薄薄的一層反射膜(圖中未畫出)。此外，在圖26中雖然沒有畫出，在衍射光柵形成光柵的表面上希望覆蓋由適當(dāng)?shù)牟牧?例如聚碳酸脂)構(gòu)成的保護(hù)膜。又，在衍射光柵的光柵面附近設(shè)置封面玻璃，也可以以此保護(hù)衍射光柵。進(jìn)一步，作為反射型衍射光柵，也可以利用光盤或者其一部分。
該光柵的間距Pk等對0次衍射光和±1次衍射光之間的對比度、共用干涉象的大小、共用的衍射光給予大的影響。具體講，光柵間距Pk影響衍射角，隨著光柵間距Pk的減小，衍射光的衍射角越大。其結(jié)果，共用干涉象變小。相反光柵間距Pk越大，衍射光的衍射角越小，共用干涉象就越大。又，共用干涉象的大小與光的波長λ、集光透鏡(物鏡)的開口數(shù)A(＝sinθs，θs從集光透鏡向衍射光柵入射的光的入射角)有關(guān)。
衍射光的強(qiáng)度，進(jìn)一步共用干涉象的對比度與衍射光柵的光柵深度dk，格子占空比Pm/Pk，以及光的波長λ、衍射光柵的折射率nk有關(guān)。
根據(jù)以上的情況，如圖27所示，當(dāng)讓0次衍射光和+1次衍射光或者-1次衍射光干涉獲得共用干涉象時(shí)，優(yōu)選滿足以下條件設(shè)計(jì)衍射光柵。
0.8≤Pk·(A/λ)≤1.20.5≤dk·(nk-1)·(8/λ)≤20.2≤du≤0.8Pk光柵間距dk光柵深度du格子占空比(＝光柵槽的寬度/光柵間距)A衍射光柵的開口數(shù)A(＝sinθs，θs從集光透鏡向衍射光柵入射的光的入射角)nk衍射光柵的折射率λ光的波長最好的條件為Pk·(A/λ)＝1dk·(nk-1)·(8/λ)＝1du＝0.5如圖28所示，當(dāng)讓+1次衍射光和-1次衍射光干涉獲得共用干涉象時(shí)，有必要在不發(fā)生0次衍射光的條件下設(shè)計(jì)衍射光柵，這時(shí)的條件如下所示。
0.8≤Pk·sin(θs/2)/λ≤1.20.8≤dk·(nk-1)·(4/λ)≤1.20.4≤du≤0.6最好的條件為Pk·sin(θs/2)/λ＝1dk·(nk-1)·(4/λ)＝1du＝0.5然而，衍射光柵并不一定要求滿足上述條件，例如也可以按以下的條件設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)條件0.8≤Pk·(A/λ)≤1.20.5≤dk·(nk-1)·(4/λ)≤20.2≤du≤0.8設(shè)計(jì)條件0.8≤Pk·sin(θs/2)/λ≤1.20.8≤dk·(nk-1)·(4/λ)≤1.20.4≤du≤0.6又，在以上的說明中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，雖然是沿與光柵方向(光柵槽)垂直的方向移動(dòng)衍射光柵，沿具有與光柵方向垂直的成分的方向，即相對于光柵方向是斜方向進(jìn)行移動(dòng)，也可以獲得相同效果。
以上說明表明，依據(jù)有關(guān)本實(shí)施例的透鏡評價(jià)方法，評價(jià)裝置、調(diào)整方法、調(diào)整裝置，采用在共用干涉象的多個(gè)點(diǎn)上求出光強(qiáng)度變化的相位的簡單方法，不需要求出波陣面形狀，就可以求出透鏡的特性(散焦量、慧形象差、象散、球面象差、高階象差)。又，計(jì)算光強(qiáng)度變化的相位的點(diǎn)數(shù)，最少2點(diǎn)就可以滿足，可以在短時(shí)間內(nèi)評價(jià)透鏡的特性，或者進(jìn)行調(diào)整。實(shí)施例2圖30為表示利用衍射干涉法調(diào)整光學(xué)單元(光頭)的物鏡的裝置。在該調(diào)整裝置中，光學(xué)單元400的光源(例如半導(dǎo)體激光)402所產(chǎn)生的光通過物鏡404射出。在物鏡404的成象位置上配置透過型衍射光柵406，入射到透過型衍射光柵406的光，分解成例如0次、±1次、±2次…的次數(shù)的衍射光。在圖示的調(diào)整裝置中，在校準(zhǔn)透鏡408的開口區(qū)域，讓0次衍射光和+1次衍射光，或者0次衍射光和-1次衍射光部分重疊產(chǎn)生干涉條紋，來設(shè)計(jì)透過型衍射光柵以及其他光學(xué)要素。
透過校準(zhǔn)透鏡408的光由成象透鏡410成象在攝象元件412。在攝象元件412上所成的象中，0次衍射光和±1次衍射光的干涉區(qū)域包含由散焦形成的干涉條紋(參照圖11(A))、由慧形象差形成的干涉條紋(參照圖11(B)、(C))、由象散形成的干涉條紋(參照圖11(D))、由球面象差形成的干涉條紋(參照圖11(E))。一般，這些象差復(fù)合發(fā)生，實(shí)際上獲得的干涉條紋是這些干涉條紋重疊的模樣。但是，當(dāng)物鏡404正確地與衍射光柵406對準(zhǔn)了焦距時(shí)，在干涉區(qū)域?qū)⒉怀霈F(xiàn)任何模樣(參照圖11(F))干涉條紋中的各點(diǎn)具有固有的相位。因此，在上述衍射干涉法中，以一定速度沿和光軸401垂直的方向移動(dòng)衍射光柵406，在衍射光的干涉區(qū)域取多個(gè)點(diǎn)，求出某一點(diǎn)的光強(qiáng)度的變化和另一點(diǎn)的光強(qiáng)度的變化的相位差，通過解析該相位差，可以評價(jià)各象差，調(diào)整成象透鏡等光學(xué)要素。
簡單說明受象元件的位置調(diào)整。如圖31所示，在光學(xué)單元400中，光源402生成的光，由校準(zhǔn)透鏡420調(diào)整成略平行光，在透過光束分叉器422之后，通過物鏡424入射到目的位置(例如光盤)。入射到光盤426的光，成為包含該光盤426所含信息的反射光和入射光相反的方向行進(jìn)，由物鏡424再次調(diào)整成略平行光之后，在光束分叉器422處反射，由受光透鏡428集束。所集束的光，入射到第2光束分叉器430，分割成和入射方向大致垂直的方向行進(jìn)的第1光束432和透過第2光束分叉器430的第2光束434。又，第2光束434由反射鏡436反射，沿和第1光束432大致平行的方向。然后，第1和第2光束432、434分別入射到第1和第2受象元件438、440上。
在此，由于第2光束434在第2光束分叉器430的下側(cè)偏向，第1光束432的成象位置442和第2光束434的成象位置444在與這些光束平行的方向上錯(cuò)位。又，第1受象元件438配置在第1光束432的成象位置442的眼前側(cè)，而第2受象元件440配置在第2光束434的成象位置444的遠(yuǎn)方。
因此，如果光盤426朝接近成象透鏡424的方向上移動(dòng)，第1光束432的成象位置442和第1受象元件438之間的距離增大，第2光束434的成象位置444和第2受象元件440之間的距離縮小。相反，如果光盤426朝遠(yuǎn)離成象透鏡424的方向上移動(dòng)，第1光束432的成象位置442和第1受象元件438之間的距離縮小，第2光束434的成象位置444和第2受象元件440之間的距離增大。又，當(dāng)成象位置和受象元件之間的距離增大受象元件所接受的象的光強(qiáng)度降低，相反，當(dāng)成象位置和受象元件之間的距離縮小受象元件所接受的象的光強(qiáng)度增強(qiáng)。又，受象元件的輸出電壓根據(jù)所接受象的光強(qiáng)度變化。為此，第1和第2的受象元件438、440的輸出電壓差V，根據(jù)物鏡424和光盤426之間的距離，按圖32所示變化。
然后，在光學(xué)單元400中，第1和第2受象元件438、440的輸出電位差V盡量設(shè)定大，盡管由于在光頭旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的光頭的光軸方向的變移也能正確再現(xiàn)所記錄的信息或者光頭也能正確記錄信息，來調(diào)整第1和第2受象元件438、440的位置。具體講，在實(shí)際調(diào)整中，光頭或者與此相當(dāng)?shù)牟考诠廨S方向上振動(dòng)，這時(shí)測定第1和第2受象元件438、440所輸出信號的電壓，讓這兩個(gè)電壓之差成為最大來調(diào)整第1和第2受象元件438、440的位置。
然后，說明物鏡的中心和透過該物鏡所成的象中光強(qiáng)度分布的中心之間的位置錯(cuò)位的調(diào)整。在該調(diào)整中，從光學(xué)單元400射出的光通過成象透鏡入射到攝象元件412，該攝象元件412所接受的象由處理部414進(jìn)行處理后，在圖象顯示部416進(jìn)行顯示，檢測該象的中心和該象中光強(qiáng)度分布的中心(最大光強(qiáng)度位置)之間的位置錯(cuò)位，根據(jù)檢測結(jié)果，在和光軸401垂直的平面上移動(dòng)物鏡404，消除該位置錯(cuò)位。
這樣，上述3個(gè)調(diào)整有必要是不同的構(gòu)成。即，透鏡系的象差調(diào)整(修正)需要衍射光柵，受象元件的位置調(diào)整需要反射部件，物鏡的位置錯(cuò)位調(diào)整不需要這些部件。
為此，光學(xué)單元，必須首先在第1調(diào)整位置修正透鏡徑的象差，然后在第2調(diào)整位置調(diào)整受象元件的位置，然后在第3調(diào)整位置調(diào)整物鏡的位置錯(cuò)位。其結(jié)果，由于有必要在第1到第3的位置移動(dòng)光學(xué)單元，僅僅是搬送的時(shí)間就使得調(diào)整所需時(shí)間變大就成為新的課題。以下說明的多個(gè)實(shí)施例正是為了解決上述問題。
如圖33所示，評價(jià)光學(xué)單元400的光學(xué)特性的裝置450是在光學(xué)單元400的光軸401上從該光學(xué)單元400的物鏡424一側(cè)開始依次配置衍射光柵單元452、校準(zhǔn)透鏡單元454、成象透鏡456、攝象元件(光電變換元件CCD)458。攝象元件458與圖象處理部460連接，圖象處理部460與顯示部462(例如CRT)連接，攝象元件458所輸出的信號由圖象處理部460處理，處理結(jié)果可以由顯示部462顯示。
衍射光柵單元452包括橫切光軸401配置衍射光柵454。又，衍射光柵單元452還包括沿和光軸401垂直方向(圖面的水平方向)以一定速度移動(dòng)衍射光柵454的水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)464、在與光軸401平行的方向(圖面的上下方向)讓衍射光柵454振動(dòng)的垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)466。此外，該水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)464、垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)466優(yōu)選采用利用齒輪部件的微動(dòng)機(jī)構(gòu)。
衍射光柵454是透過、反射型衍射光柵，是在透光性材料構(gòu)成的表面上覆蓋反射性、不透光性的材料構(gòu)成的層(圖中未畫出)，同時(shí)在該層上按一定間隔并列形成多個(gè)光學(xué)槽(可以透光的窗戶)468的振動(dòng)型衍射光柵。該透過、反射型衍射光柵可以用在透光性材料構(gòu)成的表面上按一定間隔設(shè)置的多條平行槽的相位型衍射光柵的上述表面上由半透光性材料的覆膜覆蓋的相位型衍射光柵。因此，入射到衍射光柵454的光，其一部分發(fā)射到和入射方向相反的方向，剩下的一部分通過光學(xué)槽468透過。然后，光學(xué)槽468形成入射光的0次、±1次、±2次…的次數(shù)的衍射光，在校準(zhǔn)透鏡454的開口區(qū)域，讓0次衍射光和+1次衍射光，或者0次衍射光和-1次衍射光部分重疊產(chǎn)生干涉條紋，來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
以下說明采用以上構(gòu)成的光學(xué)單元450的評價(jià)程序。在該評價(jià)程序中，光學(xué)單元450的光源(例如半導(dǎo)體激光)402所產(chǎn)生的光，通過物鏡424射出，入射到衍射光柵454。入射到衍射光柵454的光的一部分，在光學(xué)槽468處衍射，形成0次、±1次、±2次…的次數(shù)的衍射光。在該衍射光中0次衍射光和±1次衍射光，在校準(zhǔn)透鏡454的開口區(qū)域相互重疊(干涉)，在這些干涉區(qū)域(共用區(qū)域)產(chǎn)生干涉條紋(共用干涉象)。然后由校準(zhǔn)透鏡454校準(zhǔn)后的光由物鏡458成象，攝象元件458受象。攝象元件458作成對應(yīng)于所接受的象的光的一連電信號，并將該電信號輸出給圖象處理部460。圖象處理部460處理所接受的信號，并將攝象元件458所接受的象在顯示部462上顯示。
在評價(jià)透鏡系的象差時(shí)，驅(qū)動(dòng)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)464，在水平方向移動(dòng)衍射光柵454。由此，在顯示部462上顯示的共用干涉象中各點(diǎn)的光強(qiáng)度的相位變化。因此，采用上述衍射干涉法，設(shè)定共用干涉象上的多個(gè)點(diǎn)，求出這些點(diǎn)上的光強(qiáng)度的相位差，評價(jià)各種象差((散焦量、球面象差、慧形象差、象散等)。又，根據(jù)象差評價(jià)結(jié)果，調(diào)整光學(xué)單元400的透鏡系。例如根據(jù)象差評價(jià)結(jié)果調(diào)整物鏡424時(shí)，操作支撐該物鏡424的第1調(diào)整機(jī)構(gòu)470，調(diào)整相對于光軸401的物鏡424的設(shè)定角度。
在調(diào)整受象元件438、440的位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)466，在光軸方向上往返移動(dòng)衍射光柵454。由此，如已經(jīng)說明的那樣，讓兩個(gè)受象元件438、440所接收象的光強(qiáng)度以及對應(yīng)于該光強(qiáng)度所輸出的電壓變化。然后，與兩個(gè)受象元件438、440連接的信號處理部472是在這些受象元件438、440所輸出的電壓差的基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部474，移動(dòng)支撐受象元件438、440的支撐部，讓受象元件438、440的輸出電壓差的變動(dòng)幅度到達(dá)最大來調(diào)整受象元件438、440的位置。
圖34為表示另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，衍射光柵單元480包括配置在物鏡424和校準(zhǔn)透鏡454之間的框架482。在框架482上支撐著上述透過、反射型衍射光柵470和具有給定厚度的透明板484。作為透過、反射型衍射光柵470可以采用上述兩種透過、反射型衍射光柵中的任一個(gè)。又，衍射光柵470通過水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)486連接框架482，衍射光柵470可以在相對框架482在水平方向以一定速度移動(dòng)。另一方面，框架482通過手動(dòng)或者機(jī)電的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)488，透明板484可以在橫切光軸401的位置(參照圖34)，以及衍射光柵470橫切光軸401的位置(圖中未畫出)之間移動(dòng)。
在本實(shí)施例中計(jì)算透鏡系的象差時(shí)，衍射光柵470在橫切光軸401的位置設(shè)定框架482，和上述實(shí)施例相同，一邊用水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)486移動(dòng)衍射光柵470，一邊利用在顯示部462所顯示的共用干涉象求出透鏡系的象差，例如調(diào)整物鏡424的相對于光軸401的角度。
在物鏡424的位置錯(cuò)位調(diào)整中，首先采用在顯示部462所顯示的象，判定攝象元件458所接收的象的中心和該象的光強(qiáng)度分布的中心是否一致。然后，當(dāng)兩中心不一致時(shí)，操作支撐物鏡424的調(diào)整機(jī)構(gòu)490，在水平方向移動(dòng)物鏡424，讓兩中心一致。
具體講，如圖35所示，從在顯示部462所顯示的圓形象的輪廓求出物鏡424的中心坐標(biāo)O(0，0)，然后，在求出象中各象素(坐標(biāo)(Xs，Ys))的光強(qiáng)度Is之后，對各象素計(jì)算Xs×Is、Ys×Is。然后對各象素求出的Xs×Is、Ys×Is分別進(jìn)行累計(jì)，計(jì)算∑(Xs×Is)、∑(Ys×Is)，然后判斷∑(Xs×Is)、∑(Ys×Is)是否為0，當(dāng)該累計(jì)值不是0或者沒有進(jìn)入接近0的給定范圍，根據(jù)該累計(jì)值，通過在物鏡424水平面上平行移動(dòng)物鏡424，進(jìn)行同樣的處理或者計(jì)算，讓累計(jì)值變成0或者進(jìn)入到接近0的規(guī)定范圍，調(diào)整物鏡424的位置。
此外，在上述實(shí)施例中，光學(xué)單元400的象差調(diào)整和物鏡424的位置錯(cuò)位調(diào)整在同一場所進(jìn)行，也可以設(shè)置在光軸方向上移動(dòng)框架482上的衍射光柵454設(shè)置在垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(參照圖33)，包含受象元件438、440的位置調(diào)整的3個(gè)調(diào)整在同一場所可以實(shí)行。
如以上的說明那樣，依據(jù)有關(guān)實(shí)施例2的光學(xué)單元調(diào)整裝置，可以讓現(xiàn)有的各個(gè)裝置以及場所所進(jìn)行的多個(gè)調(diào)整作業(yè)(光學(xué)單元的象差調(diào)整、成象透鏡的位置錯(cuò)位調(diào)整、受光元件的位置調(diào)整)中至少2個(gè)調(diào)整在同一場所進(jìn)行，可以短縮光學(xué)單元的整個(gè)調(diào)整時(shí)間。實(shí)施例3是否能正確測定散焦和球面象差可能會(huì)受到在物鏡制造過程中在該物鏡的中心部產(chǎn)生的凹部或者凸部所左右。
具體講，在制造物鏡的過程中，包含首先是制造確定物鏡的外形的模具的工序，其次是在模具中注入透鏡材料的工序。又，在模具的制造過程中，如圖36所示，包含一邊讓模具500旋轉(zhuǎn)，一邊用精密切削刀502對應(yīng)于物鏡外形的形狀切削加工模具500的工序。這時(shí)，由于模具以一定速度旋轉(zhuǎn)，相對于模具500的切削刀502的移動(dòng)速度(切削速度)越遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心也快，越接近模具500的中心越慢。為此，如圖37所示，在模具500的中心部位產(chǎn)生比周圍的加工狀態(tài)不同的部位504，該部位在透鏡的外形上表現(xiàn)為凹部或者凸部。
然后，這樣的局部模具形狀誤差，在從衍射光柵獲得的0次衍射光和±1次衍射光部分重合獲得共用干涉象時(shí)，如圖38所示，將對在各衍射光506、508、510的中心附近的區(qū)域512、514、516的干涉模樣產(chǎn)生影響。為此，如圖39、40、41所示，根據(jù)上述衍射干涉法，例如，取共用干涉區(qū)域516內(nèi)的、通過+1次光和-1次光的中心的線段上的測定點(diǎn)P1，P2，…Pn，在各點(diǎn)測定移相時(shí)的光強(qiáng)度變化的相位，如果采用對應(yīng)于相位Y的測定位置X的1次函數(shù)或者1階以上的次數(shù)的函數(shù)進(jìn)行逼近，以該逼近函數(shù)的1次系數(shù)值作為散焦的評價(jià)，又，如果采用對應(yīng)于相位Y的測定位置X的3次函數(shù)或者3階以上的次數(shù)的函數(shù)進(jìn)行逼近，以該逼近函數(shù)的3次系數(shù)值作為球面象差的評價(jià)，則在評價(jià)結(jié)果中包含上述形狀誤差。
為了解除這樣的問題的透鏡評價(jià)裝置的概略構(gòu)成如圖42所示。在該透鏡評價(jià)裝置520中，從光頭522的物鏡524射出的光一邊集光一邊入射到透過型衍射光柵526，由檢測透鏡528調(diào)整成略平行光之后，通過成象透鏡530入射到攝象元件532。攝象元件532與信號處理、顯示裝置534連接，由攝象元件532所接收的象在信號處理、顯示裝置534上顯示。
該裝置，從透過型衍射光柵526獲得0次、±1次、±2次…的衍射光，在檢測透鏡528的開口區(qū)域，讓0次衍射光和+1次衍射光，或者0次衍射光和-1次衍射光等部分重合產(chǎn)生干涉來進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后，在檢測透鏡528上獲得的干涉象，由成象透鏡530在攝象元件532上成象，獲得干涉象。
在攝象元件532上所形成的干涉象如圖11所示。因此，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，球面象差的波陣面，以光軸為中心成旋轉(zhuǎn)對稱形，可以用數(shù)式(10)表示。
φ＝d·(ξ2+η2)2(10)d常數(shù)因此，在ξ方向共用時(shí)，或者在η方向共用時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(11)、數(shù)式(12)的3次函數(shù)表示。
dφ/dξ＝2d(ξ2+η2)(2ξ) (11)dφ/dη＝2d(ξ2+η2)(2η) (12)因此，如圖43(a)所示，在共用干涉象540上，不通過連接0次衍射光542和+1次衍射光544的O、O1的中心，而是通過連接從中心O到O1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)，在與共用軸垂直的線段上取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-2，Pn)，用移動(dòng)機(jī)構(gòu)536讓衍射光柵526在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，將各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用2次函數(shù)逼近(擬合)，可以定量求出球面象差數(shù)式(10)到數(shù)式(12)中的常數(shù)d。
評價(jià)球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖43(a)所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)不通過O和O1的中心，確定在連接中心O到OO1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)上和X軸垂直的垂線，在該垂線上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖43(b)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用2次函數(shù)(φ＝ap·Y2+bp·Y+cp)或者3次函數(shù)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的2次系數(shù)(ap)，評價(jià)球面象差。
焦點(diǎn)錯(cuò)位(散焦)的波陣面，當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，以光軸為中心成旋轉(zhuǎn)對稱形，可以用數(shù)式(13)表示。
φ＝m·(ξ2+η2) (13)m常數(shù)因此，在ξ方向有2個(gè)衍射光干涉時(shí)，或者在η方向有2個(gè)衍射光干涉時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(14)、數(shù)式(15)的1次函數(shù)表示。
dφ/dξ＝2mξ (14)dφ/dη＝2mη (15)因此，如圖44(a)所示，在共用干涉象上，在X軸和Y軸成給定角度(例如45°)的Z軸上，優(yōu)選取相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱的多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，一邊讓衍射光柵在與光柵垂直的方向上移動(dòng)，一邊求出各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的相位，將各點(diǎn)的Z坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)(φ＝ap·Z+bp)或者2次函數(shù)逼近(擬合)，進(jìn)一步，通過求出該1次函數(shù)或者2次函數(shù)的系數(shù)ap，可以定量求出散焦。
評價(jià)散焦成分的具體程序如以下所示。
(i)如圖44(a)所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)、共用軸(X軸)以及連接光軸O、O1的線段的垂直二等分線(Y軸)、通過X軸和Y軸的交點(diǎn)并且與X軸成給定角度θ(30°≤θ≤60°，優(yōu)選45°)的Z軸。
(ii)在Z軸上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱配置的。
(iii)讓衍射光柵在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用1次函數(shù)φ＝ap·Z+bp擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的1次函數(shù)的1次系數(shù)ap，評價(jià)散焦。
此外，如以后將要說明的那樣，球面象差的檢測可以采用實(shí)施例2所示的球面象差檢測方法。
圖45為表示另一實(shí)施例。在該圖所示的透鏡評價(jià)系統(tǒng)中，作為光源的激光產(chǎn)生源550發(fā)射激光，該光具有可干涉性，例如可以利用氦氖激光。所發(fā)射的激光通過光束擴(kuò)展器552擴(kuò)大光束徑成略平行光之后，用半反射鏡554改變成90度的方向，由被檢測透鏡556照射到反射型衍射光柵558上。來自衍射光柵558的衍射光再次入射到透鏡556。衍射光柵558設(shè)計(jì)成讓0次衍射光和+1次衍射光，或者0次衍射光和-1次衍射光在透鏡556的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡556回到略平行光，透過半反射鏡554，通過成象透鏡560入射到攝象元件562(例如CCD傳感器)。成象透鏡560將被檢測透鏡560的瞳面在攝象元件562上成象。攝象元件562與信號處理、顯示裝置564連接，顯示由攝象元件562所接收的象。
評價(jià)球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖46(a)所示，在共用干涉象540上確定衍射光(衍射圓)542、544的中心(光軸O、O1)、共用軸(X軸)以及連接光軸O、O1的線段的垂直二等分線(Y軸)、通過X軸和Y軸的交點(diǎn)并且與X軸成給定角度θ(30°≤θ≤60°，優(yōu)選45°)的Z軸。
(ii)在Z軸上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸和Y軸的交點(diǎn)對稱配置的。
(iii)用移動(dòng)機(jī)構(gòu)566讓衍射光柵558在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖44(b)所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用3次函數(shù)φ＝ap·Z3+bp·Z2+cp·Z+dp擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的3次函數(shù)的3次系數(shù)ap，評價(jià)球面象差。
此外，球面象差和散焦的檢測也可以采用實(shí)施例1所示方法。
如上所述，依據(jù)有關(guān)本實(shí)施例的透鏡的評價(jià)方法、評價(jià)裝置，不會(huì)受到由于在制作透鏡模具的過程中產(chǎn)生的誤差而在透鏡的局部產(chǎn)生的凹凸部的影響，可以正確檢測出球面象差和散焦。實(shí)施例4作為檢測5階球面象差和7階球面象差的方法，例如有在圖47所示的構(gòu)成中，讓其產(chǎn)生基準(zhǔn)波陣面和測定波陣面的干涉條紋，根據(jù)該干涉條紋的整體數(shù)據(jù)計(jì)算測定波陣面的象差的方法。在該方法中，從具有可干涉性例如氦氖激光等光源570所發(fā)射的光通過光束擴(kuò)展器572擴(kuò)大成略平行光，然后由半反射鏡574分割成2個(gè)光束。所分割的一個(gè)光束(基準(zhǔn)波陣面)，由反射鏡576反射，透過半反射鏡574，入射到攝象元件578。另一方面，所分割的另一光束(測定波陣面)，入射到被檢測透鏡580，在參照球面反射鏡582上成象后，被參照球面反射鏡582反射，通過被檢測透鏡580，由半反射鏡574反射，入射到攝象元件578。這時(shí)，在半反射鏡574上2束光重合產(chǎn)生干涉條紋，該干涉條紋由攝象元件(例如CCD傳感器)受象，利用所受象的干涉條紋在信號處理裝置584計(jì)算象差。在計(jì)算中使用干涉條紋整體的數(shù)據(jù)，用具有半徑和角度的軸的坐標(biāo)系進(jìn)行處理。但是，在該方法中，由于有必要使用干涉條紋整體的數(shù)據(jù)，計(jì)算處理需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。
在圖48所示的象差評價(jià)系統(tǒng)600中，作為光源的激光產(chǎn)生源602發(fā)射激光，該光具有可干涉性，例如可以利用氦氖激光。所發(fā)射的激光通過光束擴(kuò)展器604擴(kuò)大光束徑成略平行光之后，用半反射鏡606改變成90度的方向，由被檢測透鏡608照射到反射型衍射光柵610上。來自衍射光柵610的衍射光再次入射到透鏡608。衍射光柵610設(shè)計(jì)成讓0次衍射光和+1次衍射光，或者0次衍射光和-1次衍射光在透鏡608的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡608回到略平行光，透過半反射鏡606，通過成象透鏡612入射到攝象元件(受象體)614(例如CCD傳感器)。成象透鏡612將被檢測透鏡608的瞳面在攝象元件614上成象。攝象元件614與信號處理以及顯示裝置616連接，顯示由攝象元件614所接收的象。
當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，5階球面象差的波陣面在如圖49所示的坐標(biāo)系中，采用常數(shù)A可以用數(shù)式(16)表示。
φ＝A[20(ξ2+η2)3-30(ξ2+η2)2+12(ξ2+η2)-1](16)A常數(shù)因此，在ξ方向共用時(shí)，或者在η方向共用時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(17)、數(shù)式(18)的函數(shù)表示。
dφ/dξ＝A[120ξ(ξ2+η2)2-120ξ(ξ2+η2)+24ξ](17)dφ/dη＝A[120η(ξ2+η2)2-120η(ξ2+η2)+24η](18)這可以理解未當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，5階球面象差在共用干涉象上作為干涉條紋表現(xiàn)。
因此，如圖51所示，在共用干涉象上，不通過中心O、O1的中心，而是在與共用軸垂直的線段L1上取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，讓衍射光柵在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，將各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)逼近(擬合)，可以定量求出5階球面象差(數(shù)式(16)到數(shù)式(18)中的常數(shù)A)。
評價(jià)5階球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖51所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)在干涉象上，不通過0次衍射光和+1次衍射光的中心O、O1的中心，通過在連接中心O到OO1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)，在和共用軸垂直的線段上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)用移動(dòng)裝置618讓衍射光柵610在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖51所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φ＝a4·Y4+a3·Y3+a2·Y2+a1·Y+a0)或者5次函數(shù)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的函數(shù)的4次系數(shù)(a4)，評價(jià)5階球面象差。
又，也可以采用以下的方法計(jì)算5階球面象差，如圖52所示，在共用干涉象上，不通過中心O、O1的中心，在和共用軸垂直的線段L1上，取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)。又，在和線段L1相反側(cè)并夾持O、O1的垂直二等分線，在和共用軸垂直的線段L2上，取多個(gè)點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)。讓衍射光柵在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，將各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φP＝a4·Y4+a3·Y3+a2·Y2+a1·Y+a0)或者5次函數(shù)擬合。同樣，將各點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φQ＝b4·Y4+b3·Y3+b2·Y2+b1·Y+b0)或者5次函數(shù)擬合。通過這些系數(shù)的差(a4-b4)可以定量求出5階球面象差(數(shù)式(16)到數(shù)式(18)中的常數(shù)A)。這樣，和上述方法相比，可以更正確地求出5階球面象差。
評價(jià)上述5階球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖52所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)在干涉象上，不通過0次衍射光和+1次衍射光的中心O、O1的中心，通過在連接中心O到OO1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)，在和X軸垂直的線段L1上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)在干涉區(qū)域內(nèi)，設(shè)定夾持連接O和O1的垂直二等分線，在L1的相反側(cè)，和共用軸垂直的線段L2上，在L2上取多個(gè)點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)。優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iv)讓衍射光柵在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(v)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1， Pn)、(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)的光強(qiáng)度。
(vi)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)、φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)。
(vii)將與各測定點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)以及φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)，如圖52所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(viii)將所繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φP＝a4·Y4+a3·Y3+a2·Y2+a1·Y+a0、φQ＝b4·Y4+b3·Y3+b2·Y2+b1·Y+b0)或者5次函數(shù)擬合。
(ix)計(jì)算所擬合的函數(shù)的4次系數(shù)(a4、b4)，根據(jù)(a4-b4)評價(jià)5階球面象差。
進(jìn)一步，也可以采用以下的方法計(jì)算5階球面象差，如圖53所示，在0次衍射光和+1次衍射光的共用干涉象上，不通過中心O、O1的中心，在和共用軸垂直的線段L1上，取多個(gè)點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)。又，在和線段L1相反側(cè)并夾持O、O1的垂直二等分線，在和共用軸垂直的線段L2上，取多個(gè)點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)。同樣，在0次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象上確定L3、L4，取多個(gè)點(diǎn)(R1，R2，…Rn-1，Rn)、(S1，S2，…Sn-1，Sn)。讓衍射光柵在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，將各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)、(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)、(S1，S2，…Sn-1，Sn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)、φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)、φS(φS1，φS2，…φS(n-1)，φSn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φP＝a4·Y4+a3·Y3+a2·Y2+a1·Y+a0)、(φQ＝b4·Y4+b3·Y3+b2·Y2+b1·Y+b0)、(φR＝c4·Y4+c3·Y3+c2·Y2+c1·Y+c0)、(φS＝d4·Y4+d3·Y3+d2·Y2+d1·Y+d0)或者5次函數(shù)擬合。通過這些系數(shù)的和與差(a4-b4+c4-d4)可以定量求出5階球面象差(數(shù)式(16)到數(shù)式(18)中的常數(shù)A)。這樣，和上述兩種方法相比，可以更正確地求出5階球面象差。
評價(jià)上述5階球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖53所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)不通過O和O1的中心，在和X軸垂直的線L1上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)在干涉區(qū)域內(nèi)，設(shè)定夾持連接O和O1的垂直二等分線，在L1對稱，和共用軸垂直的線段L2上，在L2上取多個(gè)點(diǎn)(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)。優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iv)不通過O和O2的中心，在和X軸垂直的線L3上確定多個(gè)測定點(diǎn)(R1，R2，…Rn-1，Rn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(v)在干涉區(qū)域內(nèi)，設(shè)定夾持連接O和O2的垂直二等分線，在L3對稱，和共用軸垂直的線段L4上，在L4上取多個(gè)點(diǎn)(S1，S2，…Sn-1，Sn)。優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(vi)讓衍射光柵在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(vii)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)、(Q1，Q2，…Qn-1，Qn)、(R1，R2，…Rn-1，Rn)、(S1，S2，…Sn-1，Sn)的光強(qiáng)度。
(viii)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)、φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)、φS(φS1，φS2，…φS(n-1)，φSn)。
(ix)將與各測定點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)、φQ(φQ1，φQ2，…φQ(n-1)，φQn)、φR(φR1，φR2，…φR(n-1)，φRn)、φS(φS1，φS2，…φS(n-1)，φSn)，如圖10所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(x)將所繪出的點(diǎn)用4次函數(shù)(φP＝a4·Y4+a3·Y3+a2·Y2+a1·Y+a0、φQ＝b4·Y4+b3·Y3+b2·Y2+b1·Y+b0、φR＝c4·Y4+c3·Y3+c2·Y2+c1·Y+c0、φS＝d4·Y4+d3·Y3+d2·Y2+d1·Y+d0)或者5次函數(shù)擬合。
(xi)計(jì)算所擬合的函數(shù)的4次系數(shù)(a4、b4、c4、d4)，根據(jù)(a4-b4+c4-d4)評價(jià)5階球面象差。
此外，在和實(shí)施例2所示的構(gòu)成中也可以獲得相同的共用干涉模樣，根據(jù)上述處理評價(jià)5階球面象差。
圖54為表示另一實(shí)施例。在該圖所示的象差評價(jià)系統(tǒng)中，作為光源的激光產(chǎn)生源620發(fā)射激光，該光具有可干涉性，例如可以利用氦氖激光。所發(fā)射的激光通過光束擴(kuò)展器622擴(kuò)大光束徑成略平行光之后，由被檢測透鏡624照射到透過型衍射光柵626上。來自衍射光柵626的透過衍射光入射到檢測透鏡628。衍射光柵626設(shè)計(jì)成讓0次衍射光和+1次衍射光或者-1次衍射光在透鏡628的瞳面上產(chǎn)生共用干涉。該共用干涉光由透鏡628回到略平行光，通過成象透鏡630入射到攝象元件632(例如CCD傳感器)。成象透鏡630將被檢測透鏡628的瞳面在攝象元件632上成象。攝象元件632與信號處理以及顯示裝置634連接，顯示由攝象元件632所接收的象。
當(dāng)以平面波為基準(zhǔn)時(shí)，7階球面象差的波陣面在如圖49所示的坐標(biāo)系中，采用常數(shù)B可以用數(shù)式(19)表示。
φ＝B[70(ξ2+η2)4-140(ξ2+η2)3+90(ξ2+η2)2-20(ξ2+η2)+1](19)B常數(shù)因此，在ξ方向共用時(shí)，或者在η方向共用時(shí)，這些方向上的2個(gè)干涉光的強(qiáng)度差(即相位差)，在共用方向上可以用數(shù)式(20)、數(shù)式(21)的函數(shù)表示。
dφ/dξ＝B[560ξ(ξ2+η2)3-840ξ(ξ2+n2)2+360ξ(ξ2+η2)-40ξ](20)dφ/dη＝B[560η(ξ2+η2)3-840η(ξ2+η2)2+360η(ξ2+η2)-40η](21)這可以理解未當(dāng)透鏡沒有其他象差時(shí)，7階球面象差在共用干涉象上作為干涉條紋表現(xiàn)。
因此，如圖55所示，在共用干涉象上，不通過O次衍射光和+1次衍射光的中心O、O1的中心，例如，通過在連接中心O到OO1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)，在和共用軸垂直的線段L1上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，讓衍射光柵在與光柵槽垂直的方向上移動(dòng)，將各點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的Y坐標(biāo)和各點(diǎn)的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)在坐標(biāo)上繪出，然后將繪出的點(diǎn)用6次函數(shù)逼近(擬合)，可以定量求出7階球面象差(數(shù)式(19)到數(shù)式(21)中的常數(shù)B。
評價(jià)7階球面象差的具體程序如以下所示。
(i)如圖55所示，在干涉象上確定衍射光(衍射圓)的中心(光軸O、O1)以及共用軸(X軸)。
(ii)不通過0次衍射光和+1次衍射光的中心O、O1的中心，例如通過在連接中心O到OO1的線段的4分之一的距離(或者從中心O到OO1的4分之一的距離)上的點(diǎn)，在和共用軸垂直的線段L1上確定多個(gè)測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)，優(yōu)選這些測定點(diǎn)是相對于X軸對稱配置的。
(iii)用移動(dòng)裝置636讓衍射光柵626在與光柵垂直的方向上移動(dòng)。
(iv)測定測定點(diǎn)(P1，P2，…Pn-1，Pn)的光強(qiáng)度。
(v)求出各測定點(diǎn)的光強(qiáng)度正弦波形的相位φP(φP1，φP2…φP(n-1)，φPn)。
(vi)將與各測定點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)和對應(yīng)的光強(qiáng)度的相位φP(φP1，φP2，…φP(n-1)，φPn)，如圖55所示，繪制在直角坐標(biāo)系上。
(vii)將所繪出的點(diǎn)用6次函數(shù)(φ＝a6Y6+a5Y5+a4Y4+a3Y3+a2Y2+a1Y+a0)或者7次函數(shù)擬合。
(viii)計(jì)算所擬合的函數(shù)的6次系數(shù)(a6)，評價(jià)7階球面象差。
此外，和實(shí)施例1所示那樣，不僅在線段L1上，在相當(dāng)于L2的線段，、或者相當(dāng)于L2、L3、L4的線段上和上述相同處理，用多個(gè)6次系數(shù)的差評價(jià)7階球面象差。這時(shí)，可以更正確地評價(jià)7階球面象差。又，不僅在0次和+1次的干涉區(qū)域，而且在0次和-1次的干涉區(qū)域也進(jìn)行同樣的處理，根據(jù)其平均也可以求出7階球面象差。
如以上說明的那樣，依據(jù)本實(shí)施例的象差評價(jià)方法、評價(jià)裝置，可以高速檢測出5階球面象差、7階球面象差。
權(quán)利要求
1.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述透鏡的特性的工序。
2.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)透鏡的特性的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于使上述2個(gè)衍射光的共用干涉象穿過上述透鏡。
4.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到反射型衍射光柵上、使從該反射型衍射光柵反射的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在上述物鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序，(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序，(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述透鏡的特性的工序。
5.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到反射型衍射光柵上、使從該反射型衍射光柵反射的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在上述物鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)上述物鏡的光學(xué)特性的工序。
6.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到透射型衍射光柵上、使透過了該透射型衍射光柵的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在透鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)根據(jù)上述位相得到上述物鏡的特性的工序。
7.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)在物鏡上會(huì)聚從光源射出的光、把該會(huì)聚了的光投射到透射型衍射光柵上、使透過了該透射型衍射光柵的不同次數(shù)的2個(gè)衍射光在透鏡上大致成為平行光、把該大致成為平行光的光在聚光透鏡上聚光、使該會(huì)聚了的光在成象面上成象并在該成象面上得到上述2個(gè)衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與上述光柵方向正交的方向的方向成分的方向上并改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的系數(shù)值評價(jià)上述物鏡的光學(xué)特性的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于上述評價(jià)的光學(xué)特性為散焦量、彗形象差、球面象差、象散以及這些象差之外的象差中的一個(gè)。
10.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)或次數(shù)為1次以上的函數(shù)逼近上述位相Y并以該逼近函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的散焦量的工序。
11.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段的垂直二等分線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差的工序。
12.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差的工序。
13.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的垂直二等分線和相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)用在上述垂直二等分線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y所得到的該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值與在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y所得到的該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值之差評價(jià)彗形象差的工序。
14.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光的共用干涉象的工序、(b)使上述共用干涉象的共用方向旋轉(zhuǎn)的工序、(c)移動(dòng)衍射光柵并改變上述衍射光的位相的工序、(d)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段的垂直二等分線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(e)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)或次數(shù)為1次以上的函數(shù)逼近上述位相Y并以該函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的象散的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序包含把上述衍射光柵旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序包含把上述透鏡旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于使上述共用方向旋轉(zhuǎn)的工序具有用在第1方向上形成了光柵槽的第1衍射光柵衍射光的工序和用在與上述第1方向不同的方向上形成了光柵槽的第2衍射光柵衍射光的工序。
18.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在連接上述衍射光的光軸的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的三次函數(shù)或四次函數(shù)逼近上述位相Y并以該三次函數(shù)或四次函數(shù)的三次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的球面象差的工序。
19.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并在成象面上得到0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者+1次衍射光和-1次衍射光之間的共用干涉象的工序；(b)改變上述衍射光的位相的工序；(c)在上述共用干涉象中，在連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的上的多個(gè)第1測定點(diǎn)上獲得在該第1測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第1位相、在上述線段的垂直二等分線上的多個(gè)第2測定點(diǎn)上獲得在該第2測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第2位相、在通過上述線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向上成規(guī)定角度的第3斜線上的多個(gè)第3測定點(diǎn)上獲得在該第3測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第3位相、在通過上述線段的中點(diǎn)且相對于該線段在負(fù)方向上成規(guī)定角度的第4斜線上的多個(gè)第4測定點(diǎn)上獲得在該第4測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的第4位相的工序；(d)在假設(shè)上述第1測定點(diǎn)位置為X且上述第1位相為Y時(shí)用第1測定位置X的第1函數(shù)F逼近上述第1位相Y、在假設(shè)上述第2測定點(diǎn)位置為X且上述第2位相為Y時(shí)用第2測定位置X的第2函數(shù)F逼近上述第2位相Y、在假設(shè)上述第3測定點(diǎn)位置為X且上述第3位相為Y時(shí)用第3測定位置X的第3函數(shù)F逼近上述第3位相Y、在假設(shè)上述第4測定點(diǎn)位置為X且上述第4位相為Y時(shí)用第4測定位置X的第4函數(shù)F逼近上述第4位相Y并根據(jù)上述第1函數(shù)F和第1位相Y的殘差Δ、上述第2函數(shù)F和第2位相Y的殘差Δ、上述第3函數(shù)F和第3位相Y的殘差Δ及上述第4函數(shù)F和第4位相Y的殘差Δ評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的高次象差的工序。
20.一種透鏡的調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)在衍射光柵上衍射透射過了上述聚光透鏡的光并出射不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光的工序、(b)移動(dòng)上述衍時(shí)光柵的工序、(c)在受象體上接受上述共用干涉光成象的工序、(d)在上述受象體受象了的共用干涉光的干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器檢測出上述聚光透鏡的特性的工序和(e)根據(jù)上述特性檢測器的檢測結(jié)果由特性檢測器調(diào)整上述聚光透鏡的位置的工序。
21.一種透鏡的調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)在衍射光柵上衍射透射過了上述聚光透鏡的光并出射不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光的工序、(b)移動(dòng)上述衍射光柵的工序、(c)在受象體上接受上述共用干涉光成象的工序、(d)在上述受象體受象了的共用干涉光的干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器檢測出上述聚光透鏡的特性的工序、(e)在第2受象體上接受上述聚光透鏡的反射光或透射光的工序和(f)根據(jù)在上述第2受象體上所接受的光的信息由透鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)上調(diào)整上述聚光透鏡的位置的工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于上述聚光透鏡在透鏡面的周圍帶有覆蓋層面，上述第2受象體接受上述覆蓋層面的反射光或透射光。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22的任一項(xiàng)所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于上述衍射光柵為反射型衍射光柵。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至22的任一項(xiàng)所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于上述衍射光柵為透射型衍射光柵。
25.一種透鏡調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)使從光源射出的光大致成為平行光并入射到上述聚光透鏡上的工序、(b)用反射型衍射光柵反射并衍射由上述聚光透鏡所會(huì)聚的光的同時(shí)，把不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光入射到上述聚光透鏡的工序、(c)在成象透鏡上使從上述聚光透鏡出射的上述共用干涉光成象的工序、(d)在受象體上接受上述成象了的共用干涉光的工序和(e)在上述受象體受象了的共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器得到上述聚光透鏡的特性的工序。
26.一種透鏡調(diào)整方法，是在光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)中所包含的聚光透鏡的調(diào)整方法，其特征在于具有(a)使從光源射出的光大致成為平行光并入射到上述聚光透鏡上的工序、(b)用透射型衍射光柵透射并衍射由上述聚光透鏡所會(huì)聚的光的同時(shí)把不同次數(shù)的2個(gè)衍射光的共用干涉光入射到上述第2聚光透鏡上的工序、(c)使從上述第2聚光透鏡出射的上述共用干涉光成象的工序、(d)在受象體上接受上述成象了的共用干涉光的工序和(e)在上述受象體受象了的共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測定線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相并根據(jù)上述位相由特性檢測器得到上述聚光透鏡的特性的工序。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至24的任一項(xiàng)所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于上述特性檢測器在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相、在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X且上述位相為Y時(shí)用測定位置X的1次函數(shù)逼近上述位相Y并以該1次函數(shù)的1次的系數(shù)值評價(jià)上述光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的散焦量。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至24的任一項(xiàng)所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于上述特性檢測器在上述共用干涉象中在通過連接上述衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)且相對于該線段在正方向和負(fù)方向上成規(guī)定角度的2條斜線上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得在該測定點(diǎn)上的光強(qiáng)度變化的位相、在上述各自2條斜線上假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為X、上述位相為Y時(shí)用測定位置X的二次函數(shù)或三次函數(shù)逼近上述位相Y并以該二次函數(shù)或三次函數(shù)的二次系數(shù)值評價(jià)彗形象差。
29.一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備具有由反射性材料組成的層、隔開規(guī)定間隔形成有多個(gè)平行的透光窗、橫穿從上述光學(xué)單元出射的光的光軸配設(shè)并反射所入射的上述光的同時(shí)衍射透射過上述多個(gè)透光窗的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉得到共用干涉象的反射·透射型衍射光柵的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上的工序、(c)從上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測器的檢測結(jié)果調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述反射·透射型衍射光柵移動(dòng)到上述光軸方向上的工序、(f)用受光元件接受由上述衍射光柵所反射的光的工序、(g)根據(jù)由上述受光元件所接受的光的強(qiáng)度調(diào)整上述受光元件的位置的工序。
30.一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備在由透光性材料組成的板的表面上隔開規(guī)定間隔設(shè)置多個(gè)平行的槽并用半透光性材料覆蓋了該表面的衍射光柵、橫穿從上述光學(xué)單元出射的光的光軸配設(shè)并反射所入射的上述光的同時(shí)衍射透射過上述多個(gè)透光窗的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉得到共用干涉象的反射·透射型衍射光柵的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上的工序、(c)從上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測器的檢測結(jié)果調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述反射·透射型衍射光柵移動(dòng)到上述光軸方向上的工序、(f)用受光元件接受由上述衍射光柵所反射的光的工序、(g)根據(jù)由上述受光元件所接受的光的強(qiáng)度調(diào)整上述受光元件的位置的工序。
31.一種光學(xué)單元的調(diào)整方法，是帶有透鏡的光學(xué)單元的調(diào)整方法，其特征在于具備有(a)準(zhǔn)備帶有透明板和衍射從上述光學(xué)單元出射的光并形成不同次數(shù)的衍射光的共用干涉象的透射型衍射光柵的支架的工序、(b)使上述衍射光柵移動(dòng)到橫穿透過了上述透鏡的光的光軸的工作位置上的工序、(c)從透過了配設(shè)在上述工作位置上的衍射光柵的上述共用干涉象檢測出上述光學(xué)單元的特性的工序、(d)根據(jù)上述檢測出的光學(xué)單元的特性調(diào)整上述光學(xué)單元的工序、(e)使上述透明板移動(dòng)到橫穿透過了上述透鏡的光的光軸的工作位置上的工序、(f)從透過了配設(shè)在上述工作位置上的透明板的光的象檢測出光強(qiáng)度分布的中心和上述透鏡中心之間的位置偏離的工序、(g)根據(jù)上述檢測出的位置偏離調(diào)整上述透鏡的工序。
32.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而與連接上述2個(gè)光軸的連線垂直的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的2次或3次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的2次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的球面象差的工序。
33.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Z、上述位相為φ時(shí)用測定位置Z的3次或4次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的3次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的球面象差的工序。
34.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Z、上述位相為φ時(shí)用測定位置Z的1次或2次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的1次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的散焦量的工序。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至34的任一項(xiàng)所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的任一個(gè)或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
36.一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的4次或5次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的4次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的5次球面象差的工序。
37.一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而在兩側(cè)夾著連接上述2個(gè)光軸的線段的垂直二等分線并取得與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段并在各線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y1、Y2、上述位相為φ1、φ2時(shí)用測定位置Y1、Y2的4次或5次函數(shù)逼近上述位相φ1、φ2、假設(shè)該2個(gè)函數(shù)的4次系數(shù)值分別為a4、b4時(shí)用a4與b4之差評價(jià)上述透鏡的5次球面象差的工序。
38.一種透鏡的評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中在通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)且與連接上述2個(gè)光軸的直線成規(guī)定角度的線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y、上述位相為φ時(shí)用測定位置Y的6次或7次函數(shù)逼近上述位相φ并以該函數(shù)的6次系數(shù)值評價(jià)上述透鏡的7次球面象差的工序。
39.一種透鏡評價(jià)方法，其特征在于具有(a)衍射從透鏡出射的光并使不同次數(shù)的2個(gè)衍射光干涉并得到共用干涉象的工序、(b)改變上述衍射光的位相的工序、(c)在上述共用干涉象中不通過連接上述2個(gè)衍射光的光軸的中點(diǎn)而在兩側(cè)夾著連接上述2個(gè)光軸的線段的垂直二等分線并取得與連接上述2個(gè)光軸的直線垂直的線段并在各線段上的多個(gè)測定點(diǎn)上獲得光強(qiáng)度變化的位相的工序和(d)在假設(shè)上述測定點(diǎn)位置為Y1、Y2、上述位相為φ1、φ2時(shí)用測定位置Y1、Y2的6次或7次函數(shù)逼近上述位相φ1、φ2、假設(shè)該2個(gè)函數(shù)的6次系數(shù)值分別為a6、b6時(shí)用a6與b6之差評價(jià)上述透鏡的7次球面象差的工序。
40.根據(jù)權(quán)利要求36至39的任一項(xiàng)所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于上述2個(gè)衍射光為0次衍射光和±1次衍射光中的某一方或者為+1次衍射光和-1次衍射光。
41.根據(jù)權(quán)利要求14所述的透鏡評價(jià)方法，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)的方向?yàn)閹в信c光柵方向正交方向的方向成分的方向。
42.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)的方向?yàn)閹в信c光柵方向正交方向的方向成分的方向。
43.根據(jù)權(quán)利要求25至28的任一項(xiàng)所述的透鏡調(diào)整方法，其特征在于使上述衍射光柵移動(dòng)到帶有與光柵方向正交方向的方向成分的方向上。
全文摘要
透鏡的評價(jià)方法包括,(a)衍射從透鏡射出的光,讓不同次數(shù)的2個(gè)衍射光(例如0次衍射光31和+1次衍射光32)干涉獲得共用干涉象50的工序、(b)改變衍射光的相位工序、(c)在共用干涉象中,通過連接2個(gè)衍射光的光軸的線段的中點(diǎn)的測線上的多個(gè)測點(diǎn)求出光強(qiáng)度變化的相位的工序、(d)以相位為基礎(chǔ)求出透鏡的特性(散焦量、慧形象差、象散、高階象差)的工序。
文檔編號G01M11/02GK1274839SQ0010625
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月19日
發(fā)明者高田和政, 中城正裕, 西井完治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社