JP2005024910A - 組レンズ調整方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＮＡの小さいレンズに対しても高精度に位置調整することのできる組レンズ調整方法および組レンズ調整装置を提供する。
【解決手段】コヒーレントな平行光を回折して分岐した４つの光を、基準レンズ２０および被調整レンズ２３により集光したのち回折して干渉させて個々の干渉縞を形成し、その４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズ２３のディセンタとチルトに対して充分な感度を有する２つの収差を検出し、被調整レンズ２３の位置を所定量だけ変化させた位置で第１および第２の収差を検出し、その収差の検出結果に基づいて被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係を求め、第１および第２の各光に対する収差量が等しくなる位置および第３および第４の各光の収差量が等しくなる位置を算出し、算出した２つの収差の位置ずれ量から算出したディセンタ量とチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する。
【選択図】 図１
【解決手段】コヒーレントな平行光を回折して分岐した４つの光を、基準レンズ２０および被調整レンズ２３により集光したのち回折して干渉させて個々の干渉縞を形成し、その４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズ２３のディセンタとチルトに対して充分な感度を有する２つの収差を検出し、被調整レンズ２３の位置を所定量だけ変化させた位置で第１および第２の収差を検出し、その収差の検出結果に基づいて被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係を求め、第１および第２の各光に対する収差量が等しくなる位置および第３および第４の各光の収差量が等しくなる位置を算出し、算出した２つの収差の位置ずれ量から算出したディセンタ量とチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルスチールカメラの光学系として用いられる組レンズを組み立てる際の調整方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光源より出射された光を目的の位置に正確に照射する光学系が必要とされており、このような光学系は、単一のレンズの形状を変えるように設定するのではなく、複数のレンズを組み合わせて恰も一つのレンズとして扱う、いわゆる「組レンズ」の形態にした方が必要とするものを実現し易いことが知られている。ところが、組レンズは、複数のレンズの相対位置関係を正確に調整しなければ所望の特性を得ることができない。
【０００３】
従来、上記組レンズを組み立てる際のレンズの位置調整に用いる組レンズ調整装置としては、図１４に示すような構成を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。同図には、光ディスク方式の情報記録媒体に情報を読み書きするための光学レンズである組レンズを組み立てる際に用いられる組レンズ調整装置を例示している。光源１からの出射光は、コリメートレンズ２によって平行光に変換されたのち、鏡筒３に固定された２つの被調整レンズ４，７を順次透過することにより、透過型回折格子８上に集光される。この回折格子８を通過した光は、広がりながらコリメートレンズ９に入射したのち、コリメートレンズ９を透過して平行光となり、さらに、集光レンズ１０により集光されて、この集光レンズ１０の瞳面が受像素子（撮像素子）１１に受像される。
【０００４】
上記組レンズ調整装置では、光が透過型回折格子８により回折を起こすので、この回折格子８を透過した光は、図１５に示すように、０次回折光Ｌ０ 、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ１ 、±２次回折光（図示せず）、……の回折光となる。このとき、回折格子８に角度（回折格子８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、出射角度（回折角）θの広がりをもつ±０次回折光を生じる。また、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ２ の出射角度θは、周知のように、回折格子ピッチｐと波長λから、つぎの（１）式で与えられる。
【０００５】
ｐ＝λ／ｓｉｎ（θ）……（１）
したがって、出射角度θを適宜選択すれば、図１５に示すように、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ２ の輪郭が互いに近接して、０次回折光Ｌ０ と＋１次回折光＋Ｌ１ 、または０次回折光Ｌ０ と−１次回折光−Ｌ２ が互いに重なる。これらの重なった光は、図１４の集光レンズ１０の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が受像素子１１に結像される。図１４に示す処理装置１２は、受像素子１１に受像された干渉縞に基づいて集光レンズ１０の瞳面に入射した光が有する収差を検出する。
【０００６】
受像素子１１に受像された干渉縞は、被調整レンズ４，７に含まれる収差によって様々な模様となって現れるが、上記組レンズの調整装置は、収差が零のときの干渉縞が得られるように被調整レンズ４，７の相対位置を調整することを目的としている。被調整レンズ４，７の位置ずれとしては、例えば、光軸方向へのずれ、光軸と直交する特定方向へのずれ、光軸と上記特定方向の両方に直交する方向へのずれ等があり、この被調整レンズ４，７の位置ずれの種類によって生成される収差が異なる。何れの位置ずれが如何なる収差を生じるかは、被調整レンズ４，７の設計に依存する。換言すれば、上記干渉縞から各収差を検出し、それに相当する位置ずれを補正することができる。
【０００７】
干渉縞から各収差を高精度に検出するためには、一般に知られているフリンジスキャン法を好適に用いることができる。具体的には、図１４に示すように、例えばピエゾ素子を利用したピエゾ型移動機構である微動ステージ１３を用いて、回折格子８をこれの格子方向に対し直交方向または該直交する成分を含む方向に移動させると、干渉領域における各々の光強度が正弦波状に変化する。いま、収差がなく、そのために干渉領域に何らの模様が無い状態を考えると、干渉領域内の全ての点において、光の強度変化が一様に起こる。換言すれば、或る点と別の点との間において、それぞれの光強度変化に位相差が存在しない。逆に、干渉領域における任意の２つの点で位相差があれば、そのことは被調整レンズ４，７に何らの収差が存在することを意味する。
【０００８】
なお、位相差を無視し、単に光強度だけに着目した場合、被調整レンズ４，７へ入射した光に強度むらがあれば、被調整レンズ４，７に収差が無いにも拘わらず、収差が存在すると誤って認識する可能性がある。これに対し、上記フリンジスキャン法の場合、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える。
【０００９】
そこで、処理装置１２は、微動ステージ１３を介して回折格子８を移動させ、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。このようにして処理装置１２で検出された各収差は制御装置１４に送られ、制御装置１４は、各収差に基づいて移動調整手段１７を駆動制御することにより、レンズ保持具１８を介してこれに保持された被調整レンズ７の位置を調整する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２０２４５０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の組レンズ調整方法は、ＮＡが比較的大きいレンズ、例えば、光ディスクのピックアップ用対物レンズなどの位置調整に好適に用いることができるが、ＮＡが小さいレンズ、例えば、デジタルスチールカメラ用の光学系を構成する組レンズの位置調整に適用した場合に、レンズのディセンタに対する或る特定の収差、例えば、アス収差の変動量が小さいために、高精度な位置調整を行えない問題がある。
【００１２】
また、光ディスクのピックアップでは軸上の光を用いてディスクなどの記録媒体への読み書きを行うのに対して、デジタルスチールカメラでは軸外の光を用いるため、上記従来の組レンズ調整方法では、軸外の高画角の光に対して特性を保証することができない。さらに、上記従来の組レンズ調整方法では、被調整レンズのディセンタとチルトを合わせた値を収差として検出するため、チルトとディセンタとの切りわけができない。
【００１３】
そこで、本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、ＮＡの小さいレンズに対しても高精度に位置調整することのできる組レンズ調整方法および組レンズ調整装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の組レンズ調整方法は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、コヒーレントな平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐し、この４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光する工程と、前記集光された４つの光をそれぞれ回折して干渉させる工程と、前記４つの光の干渉から、それぞれ４つの対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成し、４つの受像素子へ結像する工程と、前記受像した４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズのディセンタとチルトに対して充分な感度を有する収差のうちの第１および第２の２つの収差を検出する工程と、前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記第１および第２の収差を検出する工程と、前記第１および第２の収差の検出結果に基づいて前記被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を求める工程と、前記求めた被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係に基づき前記第１の光に対する収差量と前記第２の光に対する収差量が等しくなる位置および前記第３の光に対する収差量と前記第４の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第１および第２の収差について算出する工程と、前記算出した第１の収差と第２の収差の位置ずれ量から前記被調整レンズのディセンタ量およびチルト量を個々に算出する工程と、前記算出したディセンタ量およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有することを特徴としている。
【００１５】
この組レンズ調整方法では、光が基準光軸に対して所定角度の傾きを有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できるから、デジタルスチールカメラ用レンズのように、画角の大きい光に対するＭＴＦの劣化が大きいレンズであっても、支障なく位置調整できるとともに、基準レンズおよび被調整レンズとしてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズのディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を極めて正確に調整することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る組レンズ調整装置は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、コヒーレントな平行光を出射する光源と、前記平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐する第１の回折格子と、前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で移動させる移動手段と、前記４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光した光を回折させる第２の回折格子と、前記第２の回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、対物レンズの瞳面上の干渉光を結像レンズで受像素子に結像して干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、前記４つの干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する収差のうちの２つの収差を検出する処理装置と、前記処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき前記移動手段を駆動制御する制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
この組レンズ調整装置では、平行光を４つの光に分岐する第１の回折格子と、被調整レンズを移動させる移動手段と、４つの光を集光した光を回折させる第２の回折格子と、第２の回折格子を変位させる微動ステージと、干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、干渉像を処理して被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する２つの収差を検出する処理装置と、処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき移動手段を駆動制御する制御装置とを備えているので、請求項１に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係る組レンズ調整方法は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、コヒーレントな第１の波長の光軸と平行である第１の平行光を前記基準レンズおよび被調整レンズで集光する工程と、前記集光された光を回折して干渉させる工程と、前記干渉光により対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成して、第１の受像素子へ結像する工程と、前記結像した干渉像から前記被調整レンズのディセンタに対し充分な感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する工程と、前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記収差を検出する工程と、前記収差の検出結果に基づき前記被調整レンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、前記求めた関係から前記収差が零となる前記被調整レンズの位置を算出する工程と、第２の波長の第２の光を結像させたのち、その結像位置が前記被調整レンズの表面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整して前記被調整レンズに入射させる工程と、前記第２の光の前記被調整レンズからの反射光を第２の受像素子へ結像させて、前記被調整レンズの表面の曲率中心位置を検出する工程と、前記第２の光の結像位置が前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整する工程と、前記第２の光の前記被調整レンズの裏面からの反射光を前記第２の受像素子へ結像して前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置を検出する工程と、前記検出した被調整レンズの表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズのチルト量を算出する工程と、前記算出した前記被調整レンズの収差零点位置およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有していることを特徴とする。
【００１９】
この組レンズ調整方法においても、請求項１の発明と同様に、ＮＡの小さい被調整レンズであっても、ディセンタ量とチルト量を個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を正確に調整することができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る組レンズ調整装置は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、コヒーレントな第１の波長の平行光を出射する第１の光源と、前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で直交する２軸方向に変位させる変位手段と、前記基準レンズおよび被調整レンズからの集光光を回折して干渉させる回折格子と、前記回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、対物レンズの瞳面上の干渉光を第２の結像レンズで第１の受像素子上に結像して干渉縞を観察する干渉像観察系と、前記干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタに対して感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する処理装置と、第２の波長の第２の光を出射する第２の光源と、前記第２の光を前記被調整レンズの表面または裏面の曲率中心位置に結像させるコリメートレンズ、第２の結像レンズおよび第１のハーフミラーと、前記コリメートレンズをこれの光軸方向に移動させる移動手段と、前記被調整レンズの表面または裏面からの反射光を観測する第２のハーフミラーおよび第２の受像素子と、前記検出収差および反射光位置から算出した調整量に基づき調整手段を駆動する制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
この組レンズ調整装置では、請求項３に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、その調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置の概略構成を示す斜視図である。この組レンズ調整装置では、鏡筒１９に固定された基準レンズ２０の光軸を装置の基準光軸（つまりＺ軸）としている。そして、光源２１から出射されたコヒーレントな平行光は、第１の回折格子２２により、光軸を含む第１の平面（同図のＸＺ平面）上で基準光軸に対し＋方向側に所定角度（＋ψ１度）の傾きを有する第１の光と、基準光軸に対し−方向側に所定角度（−ψ１度）の傾きを有する第２の光と、光軸を含み、且つ上記第１の平面と直交する第２の平面（同図のＹＺ平面）上で光軸に対し＋方向側に所定角度（＋ψ２度）の傾きを有する第３の光と、基準光軸に対し−方向側に所定角度（−ψ２度）の傾きを有する第４の光との合わせて４光に分岐される。
【００２３】
図２は上記第１の回折格子２２の一例を示し、（ａ）は拡大斜視図、（ｂ）はＸ軸方向の断面図、（ｃ）はＹ軸方向の断面図である。この第１の回折格子２２で分岐された４光は、上記基準レンズ２０を透過したのち、被調整レンズ２３に入射する。この被調整レンズ２３を透過した上記４光は、これらレンズ２０，２３によってそれぞれ第２の回折格子２４上に集光される。
【００２４】
図３は上記第２の回折格子２４の形状の一例を示す拡大平面図である。この第２の回折格子２４は、これの中心２４ａにおける法線が基準光軸とほぼ一致するように配置されている。この第２の回折格子２４を透過した光は回折を起こす。そこで、第２の回折格子２４に対する光の集光角φおよび波長λに対して回折格子ピッチ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、または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、その中心がほぼ第１の平面上に位置する第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８およびその中心がほぼ第２の平面上に位置する第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０によりそれぞれ観察される。
【００２５】
第１ないし第４の干渉像観察系２７〜３０は何れも同一の基本構成を備えているが、図４には、各干渉像観察系２７〜３０を代表して、第１の干渉像観察系２７の概略構成図を例示してある。この干渉像観察系２７は、対物レンズ３１、結像レンズ３２およびＣＣＤカメラ（受像素子）３３を備えて構成されている。第２の回折格子２４を透過して回折された光は、対物レンズ３１の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が結像レンズ３２によりＣＣＤカメラ３３の受像素子上に結像される。
【００２６】
図１に戻って、処理装置３４は、ＣＣＤカメラ３３の受像素子上に結像された干渉縞に基づいて収差を検出する。ここで、処理装置３４が検出する収差は、被調整レンズ２３のディセンタに対して十分な感度を有し、且つチルトに対しての感度に差がある２つの収差、例えば非点収差とコマ収差である。
【００２７】
収差の検出には、上述したようにフリンジスキャン法が好適に用いられる。すなわち、ピエゾ素子を利用したビエゾ型移動機構である微動ステージ３７を用いて第２の回折格子２４をこれの格子方向と直交する方向または該直交する成分を含む方向（例えば、図３に示す例ではＢ方向またはＣ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し、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で収差を検出することができる。そして、処理装置３４は、微動ステージ３７を駆動制御して第２の回折格子２４を移動させて、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。
【００２８】
つぎに、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として、その基準光軸に対する被調整レンズ２３の位置を調整する方法について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、鏡筒１９に保持された基準レンズ２０を鏡筒保持具３８により固定し（ステップＳ１）、被調整レンズ２３をレンズ保持具３９で保持する（ステップＳ２）。続いて、図１の制御装置４１は、平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御してレンズ保持具３９を介し被調整レンズ２３を第１の測定点に移動させる（ステップＳ３）。この状態において、光源２１を発光させて、処理装置３４により第１の測定点における被調整レンズ２３の上記２つの収差を測定する（ステップＳ４）。さらに、制御装置４１は、平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御してレンズ保持具３９を介し被調整レンズ２３をＹＸ平面に沿って直線Ｘ＝Ｙ方向つまり４５度方向に所定量だけ微動させることにより、被調整レンズ２３を第２の測定点に移動させ（ステップＳ５）たのち、再び処理装置３４により第２の測定点における被調整レンズ２３の上記２つの収差を測定する（ステップＳ６）。
【００２９】
制御装置４１は、上記第１および第２の測定点における処理装置３４の測定結果から、２つの収差について被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を示すグラフ（特性図）を求める処理を行う（ステップＳ７）。この被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を求める制御処理について、図６ないし９を参照しながら説明する。
【００３０】
図６は、被調整レンズ２３のＸ方向への位置変化に対する第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８でそれぞれ測定した上記第１の平面（ＸＺ平面）上での各々の収差量の変化を示す特性図であり、同図のＣ１は第１の干渉像観察系２７で測定した収差、Ｃ２は第２の干渉像観察系２８で測定した収差をそれぞれ示す。図７は、被調整レンズ２３のＸ方向への位置変化に対する第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した上記第２の平面（ＹＺ平面）上での各々の収差量の変化を示す特性図であり、同図のＣ３は第３の干渉像観察系２９で測定した収差、Ｃ４は第２の干渉像観察系３０で測定した収差をそれぞれ示す。
【００３１】
図７に示すように、被調整レンズ２３のＸ方向への移動に対して、第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した第２の平面（ＹＺ平面）上の収差量は殆ど変化しない。一方、図６に示すように、被調整レンズ２３のＸ方向への移動に対して、第１の干渉像観察系２７で測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差が増加し、且つ第２の干渉像観察系２８で測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差が減少し、その交点は、２つの収差が等しくなる収差対称位置であって、Ｘ方向において基準レンズ２０の光軸と被調整レンズ２３の光軸が一致する位置である。
【００３２】
同様に、被調整レンズ２３をＹ方向へ移動させた場合には、第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した第２の平面（ＹＺ平面）上の収差量が、図６の特性図と同様に変化し、その収差対称位置が求まる。一方、被調整レンズ２３のＹ方向の移動に対しては、第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８でそれぞれ測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差量は、図７の特性図と同様となって、殆ど変化しない。
【００３３】
したがって、平行移動機構付き調整装置４０によって被調整レンズ２３をＸＹ平面上を４５度方向（直線Ｘ＝Ｙ方向）に沿って直線的に動かしながら収差を測定すると、Ｘ方向およびＹ方向について図６の特性図のようなグラフが描けることから、それぞれ収差対称位置となる交点を求めることができる。通常、デジタルスチールカメラ用レンズあるいはレンズ群の場合は、画角の大きい光に対するＭＴＦ（レンズの評価指数）の劣化が大きく、特性に影響を与えるが、この実施の形態の組レンズ調整装置では、光が光軸に対して上述のように±ψ１度あるいは±ψ２度の角度を有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できる。
【００３４】
ここで、被調整レンズ２３にチルトがある場合には、被調整レンズ２３をＸＹ平面上で４５度（Ｘ＝Ｙ）の方向に沿いながら直線的に所定量動かして、第１の測定点および第２の測定点において上記２つの収差を検出すると、Ｘ方向およびＹ方向について図８に示すようなグラフが描ける。同図のＣ５は第１および第３の干渉像観察系２７，２９で測定した非点収差、Ｃ６は第２および第４の干渉像観察系２８，３０で測定した非点収差、Ｃ７は第１および第３の干渉像観察系２７，２９で測定したコマ収差、Ｃ８は第２および第４の干渉像観察系２８，３０で測定したコマ収差、Ｐ１は非点収差交点、Ｐ２はコマ収差交点をそれぞれ示す。被調整レンズ２３にチルトがある場合には、例えば、非点収差に比べてコマ収差の方がチルトに対する感度が大きいため、図８に明示するように、非点収差とコマ収差とで交点（収差対称位置）Ｐ１，Ｐ２間に、Ｇ１で示す位置ずれ量（チルト量）が生じる。そこで、処理装置３４はＸ方向およびＹ方向の２つの収差の対称位置の位置ずれ量Ｇ１を算出する（ステップＳ８）。
【００３５】
図９は、被調整レンズ２３のチルト量に対する非点収差とコマ収差の交点位置およびその交点位置のずれ量をそれぞれ示したものであり、Ｃ９は、被点収差交点位置を、Ｃ１０はコマ収差交点位置を、Ｇ２は非点収差とコマ収差の交点位置ずれ量をそれぞれ示す。交点位置ずれ量Ｇ２は被調整レンズ２３のチルト量に対して決まった値になる。そこで、処理装置３４は、上記交点位置ずれ量Ｇ２を測定することにより、被調整レンズ２３のチルト量を算出すると同時に、チルト量が零の場合の交点位置つまりディセンタ量を算出する（ステップＳ９）。このチルト量および中心位置から、チルト量に応じた被調整レンズ２３の中心位置からの補正調整位置を求めることができ、この求めた補正調整位置はＮＴＦが最適となる位置である。この演算処理は処理装置３４が実行する。
【００３６】
上記処理装置３４が求めた補正調整位置のデータは制御装置４１に送られ、制御装置４１は、入力した補正調整位置のデータに基づき平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御して、被調整レンズ２３をＸＹ面上で移動させることにより、被調整レンズ２３の基準レンズ２０に対する相対位置の調整を行う（ステップＳ１０）。
【００３７】
以上説明したように、この実施の形態の組レンズ調整装置では、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として被調整レンズ２３の位置を調整するに際して、コヒーレントな平行光を、第１の回折格子２２により、基準光軸を含む第１の平面（ＸＺ平面）上で基準光軸に対し＋ψ１度の傾きを有する第１の光および基準光軸に対し−ψ度の傾きを有する第２の光と、第２の平面（ＹＺ平面）と直交し、且つ基準光軸を含む第２の平面（ＹＺ平面）上で基準光軸に対し＋ψ２度の傾きを有する第３の光および基準光軸に対し−ψ２度の傾きを有する第４の光との計４光に分岐したのち、基準レンズ２０および被調整レンズ２３で集光する工程と、この集光された４つの光をそれぞれ第２の回折格子２４で回折して干渉させる工程と、４つの光の干渉から、それぞれ４つの対物レンズ３１の瞳面上で干渉縞を形成し、結像レンズ３２により４つの受像素子３３へ結像する工程と、受像した４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズ２３のディセンタとチルトに対して充分な感度を有する収差のうちの第１および第２の２つの収差を検出する工程と、被調整レンズ２３の位置を基準光軸を法線とする平面（ＸＹ平面）上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で第１および第２の収差を検出する工程と、第１および第２の収差の検出結果に基づいて被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係を求める工程と、その求めた被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係に基づき第１の光に対する収差量と第２の光に対する収差量が等しくなる位置および第３の光に対する収差量と第４の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第１および第２の収差について算出する工程と、その算出した第１の収差と第２の収差の位置ずれ量から被調整レンズ２３のディセンタ量およびチルト量を個々に算出する工程と、その算出したディセンタ量およびチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する工程とを経て、基準レンズ２０の光軸（基準光軸）に対する被調整レンズ２３の相対位置を調整するので、基準レンズ２０および被調整レンズ２３としてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズ２３のディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズ２３の位置を極めて正確に調整することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、収差対称位置の算出のための収差測定を、被調整レンズ２３を移動させてＸＹ平面上の４５度の直線上の２つの測定点で行ったが、ＸＹ平面上の４５度の直線上の３つ以上の測定点で収差測定を行えば、精度が一層向上する。また、上記実施の形態では、被調整レンズ２３のチルト量に応じてディセンタの調整を行うようにしたが、平行移動機構付き調整装置４０に回転調整機能を持たせれば、ディセンタとチルトの両方を調整することもできる。
【００３９】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置を示す概略構成図であり、同図において、図１と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この組レンズ調整装置においても、鏡筒１９に固定された基準レンズ２０の光軸を装置の基準光軸（つまりＺ軸）としている。
【００４０】
第１の光源４２から出射した第１の波長λ１の光は、第１のコリメートレンズ４３によって平行光に変換されたのち、基準レンズ２０および被調整レンズ２３に入射する。これらレンズ２０，２３を透過した光は、これらレンズ２０，２３によって回折格子４４上に集光される。回折格子４４を透過した光は、回折を起こす。回折格子４４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、または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４７上の瞳面上に干渉縞を形成し、この干渉縞が第１の結像レンズ４８によって第１のＣＣＤカメラ４９の受像素子に結像される。そして、処理装置３４は、受像された干渉縞に基づいて収差を検出する。
【００４１】
上記検出する収差は、被調整レンズ２３に対して充分な感度を有する収差のうちの一つ、例えば、コマ収差である。そして、処理装置３４は、回折格子４４をピエゾ型移動機構である微動ステージ３７によって移動（微動）し、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。
【００４２】
一方、第２の光源５０から出射した第２の波長λ２の光は、第２のコリメートレンズ５１によって平行光に変換され、さらに第２の結像レンズ５２を透過して第１のハーフミラー５３で反射したのち、第２の結像レンズ５２によって結像点Ｆに結像する。結像した光は再び広がりながら進行して、基準レンズ２０および被調整レンズ２３に入射する。ここで、第２のコリメートレンズ５１が移動手段５４によって該コリメートレンズ５１の光軸方向に移動されることにより、結像点Ｆが被調整レンズ２３の表面または裏面の曲率中心とほぼ一致するように調整される。この場合、被調整レンズ２３の表面または裏面で反射した光は、再び結像点Ｆで集光して入射光と同じ経路を戻り、第２のハーフミラー５７で反射して第２の受像素子５８に結像される。この結像位置を観測することにより、被調整レンズ２３の表面および裏面の曲率中心位置を求めることができる。さらに、その表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出することができる。
【００４３】
また、第１の波長λ１の光はフィルタ５９を透過し、第２の波長λ２の光はフィルタ５９で反射する。このフィルタ５９は、第２の波長λ２の光が第１のＣＣＤカメラ４９側へ入射して測定精度が劣化するのを防止する。
【００４４】
つぎに、基準光軸に対する被調整レンズ２３の位置を調整する方法について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、鏡筒に固定された基準レンズ２０を鏡筒保持具３８で固定し（ステップＳ１１）、被調整レンズ２３をレンズ保持具３９で保持する（ステップＳ１２）。続いて、第２の光源５０を発光させるとともに、結像点Ｆが被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を移動手段５４で移動させ、被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置を測定する（ステップＳ１３）。さらに、結像点Ｆが被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を移動させ、その被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置を測定する（ステップＳ１４）。そして、上記表裏両面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出する（ステップＳ１５）。
【００４５】
続いて、被調整レンズ２３を平行移動機構付き調整装置４０によって第１の測定点に移動させる（ステップＳ１６）とともに、第１の光源４２を発光させて、処理装置３４により収差を測定する（ステップＳ１７）。さらに、被調整レンズ２３を平行移動機構付き調整装置４０によってＸＹ平面における４５度（直線Ｙ＝Ｘ）の角度に沿って所定量だけ動かして第２の測定点に移動し（ステップＳ１８）たのち、再び処理装置３４により収差を測定する（ステップＳ１９）。この測定において、被調整レンズ２３をＸ方向に動かしたときのＸ方向のコマ収差のの変化を図１２に、Ｙ方向のコマ収差の変化を図１３にそれぞれ示してある。被調整レンズ２３のＸ方向の移動に対し、Ｙ方向のコマ収差が図１３に示すように殆ど変化しないのに対し、Ｘ方向のコマ収差が図１２に示すように変化している。
【００４６】
被調整レンズ２３にチルトが無い場合には、Ｘ方向のコマ収差零点位置がＸ方向について基準レンズ２０の光軸（基準光軸）と被調整レンズ２３の光軸が一致している。同様に、被調整レンズ２３のＹ方向の移動に対しては、Ｙ方向のコマ収差が図１２のように変化し、その収差零点位置が求まるのに対し、Ｘ方向のコマ収差は殆ど変化しない。そこで、平行移動機構付き調整装置４０によって被調整レンズ２３をＸＹ平面上の４５度の角度に沿って動かしながら収差を測定することにより、Ｘ方向およびＹ方向のコマ収差について図１２のようなグラフ（特性図）を取得して（ステップＳ２０）、それぞれ収差零点位置を求める（ステップＳ２１）。
【００４７】
ここで、制御装置４１は、被調整レンズ２３の最適位置、例えばＭＴＦの最適位置を前工程で求めたチルト量に応じて算出し、これにより、被調整レンズ２３の調整位置が求まる。そして、制御装置４１は、上記求めた調整位置に基づき平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御して、被調整レンズ２３をＸＹ平面上で移動させることにより、被調整レンズ２３の位置を調整する（ステップＳ２２）。
【００４８】
以上説明したように、この第２の実施の形態では、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として被調整レンズ２３の位置を調整するに際して、コヒーレントな第１の波長λ１の光軸と平行である第１の平行光を前記基準レンズおよび被調整レンズで集光する工程と、この集光された光を回折格子４４で回折して干渉させる工程と、干渉縞から対物レンズ４７の瞳面上で干渉縞を形成して、第１の結像レンズ４８により第１の受像素子４９へ結像する工程と、その結像した干渉像から被調整レンズ２３のディセンタに対し充分な感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する工程と、被調整レンズ２３の位置を基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で収差を検出する工程と、その収差の検出結果に基づき被調整レンズ２３の位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、その求めた関係から収差が零となる被調整レンズ２３の位置を算出する工程と、第２の波長λ２の第２の光を第２のコリメートレンズ５１および第２の結像レンズ５２により結像させたのち、その結像位置が被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を調整して被調整レンズ２３に入射させる工程と、第２の光の被調整レンズ２３からの反射光を第２の結像レンズ５２および第２のコリメートレンズ５１により第２の受像素子５８へ結像させて、被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置を検出する工程と、第２の光の結像位置が被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を調整する工程と、被調整レンズ２３の裏面からの第２の光の反射光を第２の結像レンズ５２および第２のコリメートレンズ５１により第２の受像素子５８へ結像して被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置を検出する工程と、その検出した被調整レンズ２３の表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出する工程と、その算出した被調整レンズ２３の収差零点位置およびチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する工程を経ることにより、ＮＡの小さい被調整レンズ２３であっても、ディセンタ量とチルト量を個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズ２３の位置を正確に調整することができる。
【００４９】
なお、上記第２の実施の形態では、収差零点位置の算出のための収差測定を、被調整レンズ２３をＸＹ平面上の４５度の角度の直線に沿って移動させながら その直線上の２つの測定点で行ったが、上記直線上の３つ点以上の測定点で行えば、検出精度が一層向上する。また、予めディセンタと収差の関係を求めておけば、ＸＹ平面上の４５度の角度の直線上の１つの測定点のみによる測定だけで収差零点位置を算出することができる。さらに、上記実施の形態では、被調整レンズ２３のチルト量に応じてディセンタの調整を行うようにしたが、平行移動機構付き調整装置４０に回転機能を具備させれば、ディセンタとチルトの両方を調整することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の組レンズ調整方法によれば、光が基準光軸に対して所定角度の傾きを有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できるから、デジタルスチールカメラ用レンズのように、画角の大きい光に対するＭＴＦの劣化が大きいレンズであっても、支障なく位置調整できるとともに、基準レンズおよび被調整レンズとしてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズのディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を極めて正確に調整することができる。
【００５１】
また、本発明の組レンズ調整装置によれば、平行光を４つの光に分岐する第１の回折格子と、被調整レンズを移動させる移動手段と、４つの光を集光した光を回折させる第２の回折格子と、第２の回折格子を変位させる微動ステージと、干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、干渉像を処理して被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する２つの収差を検出する処理装置と、処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき移動手段を駆動制御する制御装置とを備えているので、本発明に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同上の組レンズ調整装置における第１の回折格子の一例であり、（ａ）は拡大斜視図、（ｂ）はＸ軸方向の拡大断面図、（ｃ）はＹ軸方向の拡大断面図。
【図３】同上の組レンズ調整装置における第２の回折格子の形状の一例を示す拡大平面図。
【図４】同上の組レンズ調整装置における上記第１の干渉像観察系の概略構成図。
【図５】同上の実施の形態における被調整レンズの位置調整の制御処理を示すフローチャート。
【図６】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対する第１の干渉像観察系と第２の干渉像観察系でそれぞれ測定したＸＺ平面上での２つの収差量の変化を示す特性図。
【図７】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対する第３の干渉像観察系と第４の干渉像観察系でそれぞれ測定したＹＺ平面上での２つの収差量の変化を示す特性図。
【図８】同上の実施の形態におけるチルトがある場合のレンズの位置変動に対する収差変動量を示す特性図。
【図９】同上の実施の形態におけるレンズチルト量に対する非点収差とコマ収差の位置ずれ量を示す特性図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置を示す概略構成図。
【図１１】同上の実施の形態における被調整レンズの位置調整の制御処理を示すフローチャート。
【図１２】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対するＸ方向コマ収差の変化量を示す特性図。
【図１３】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対するＹ方向コマ収差の変化量を示す特性図。
【図１４】従来の組レンズ調整装置を示す概略構成図。
【図１５】同上の組レンズ調整装置における回折格子での回折の説明図。
【符号の説明】
２０ 基準レンズ
２１ 光源
２２ 第１の回折格子
２３ 被調整レンズ
２４ 第２の回折格子
２７〜３０ 干渉像観察系
３１ 対物レンズ
３２ 結像レンズ
３４ 処理装置
３３ ＣＣＤカメラ（受像素子）
３７ 微動ステージ
４０ 平行移動機構付き調整装置（移動手段）
４１ 制御装置
４２ 第１の光源
４４ 回折格子
４７ 対物レンズ
４８ 第１の結像レンズ
４９ 第１の受像素子
５０ 第２の光源
５１ 第２のコリメートレンズ
５２ 第２の結像レンズ
５３ 第１のハーフミラー
５４ 移動手段
５７ 第２のハーフミラー
５８ 第２の受像素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルスチールカメラの光学系として用いられる組レンズを組み立てる際の調整方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光源より出射された光を目的の位置に正確に照射する光学系が必要とされており、このような光学系は、単一のレンズの形状を変えるように設定するのではなく、複数のレンズを組み合わせて恰も一つのレンズとして扱う、いわゆる「組レンズ」の形態にした方が必要とするものを実現し易いことが知られている。ところが、組レンズは、複数のレンズの相対位置関係を正確に調整しなければ所望の特性を得ることができない。
【０００３】
従来、上記組レンズを組み立てる際のレンズの位置調整に用いる組レンズ調整装置としては、図１４に示すような構成を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。同図には、光ディスク方式の情報記録媒体に情報を読み書きするための光学レンズである組レンズを組み立てる際に用いられる組レンズ調整装置を例示している。光源１からの出射光は、コリメートレンズ２によって平行光に変換されたのち、鏡筒３に固定された２つの被調整レンズ４，７を順次透過することにより、透過型回折格子８上に集光される。この回折格子８を通過した光は、広がりながらコリメートレンズ９に入射したのち、コリメートレンズ９を透過して平行光となり、さらに、集光レンズ１０により集光されて、この集光レンズ１０の瞳面が受像素子（撮像素子）１１に受像される。
【０００４】
上記組レンズ調整装置では、光が透過型回折格子８により回折を起こすので、この回折格子８を透過した光は、図１５に示すように、０次回折光Ｌ０ 、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ１ 、±２次回折光（図示せず）、……の回折光となる。このとき、回折格子８に角度（回折格子８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、出射角度（回折角）θの広がりをもつ±０次回折光を生じる。また、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ２ の出射角度θは、周知のように、回折格子ピッチｐと波長λから、つぎの（１）式で与えられる。
【０００５】
ｐ＝λ／ｓｉｎ（θ）……（１）
したがって、出射角度θを適宜選択すれば、図１５に示すように、±１次回折光＋Ｌ１ ，−Ｌ２ の輪郭が互いに近接して、０次回折光Ｌ０ と＋１次回折光＋Ｌ１ 、または０次回折光Ｌ０ と−１次回折光−Ｌ２ が互いに重なる。これらの重なった光は、図１４の集光レンズ１０の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が受像素子１１に結像される。図１４に示す処理装置１２は、受像素子１１に受像された干渉縞に基づいて集光レンズ１０の瞳面に入射した光が有する収差を検出する。
【０００６】
受像素子１１に受像された干渉縞は、被調整レンズ４，７に含まれる収差によって様々な模様となって現れるが、上記組レンズの調整装置は、収差が零のときの干渉縞が得られるように被調整レンズ４，７の相対位置を調整することを目的としている。被調整レンズ４，７の位置ずれとしては、例えば、光軸方向へのずれ、光軸と直交する特定方向へのずれ、光軸と上記特定方向の両方に直交する方向へのずれ等があり、この被調整レンズ４，７の位置ずれの種類によって生成される収差が異なる。何れの位置ずれが如何なる収差を生じるかは、被調整レンズ４，７の設計に依存する。換言すれば、上記干渉縞から各収差を検出し、それに相当する位置ずれを補正することができる。
【０００７】
干渉縞から各収差を高精度に検出するためには、一般に知られているフリンジスキャン法を好適に用いることができる。具体的には、図１４に示すように、例えばピエゾ素子を利用したピエゾ型移動機構である微動ステージ１３を用いて、回折格子８をこれの格子方向に対し直交方向または該直交する成分を含む方向に移動させると、干渉領域における各々の光強度が正弦波状に変化する。いま、収差がなく、そのために干渉領域に何らの模様が無い状態を考えると、干渉領域内の全ての点において、光の強度変化が一様に起こる。換言すれば、或る点と別の点との間において、それぞれの光強度変化に位相差が存在しない。逆に、干渉領域における任意の２つの点で位相差があれば、そのことは被調整レンズ４，７に何らの収差が存在することを意味する。
【０００８】
なお、位相差を無視し、単に光強度だけに着目した場合、被調整レンズ４，７へ入射した光に強度むらがあれば、被調整レンズ４，７に収差が無いにも拘わらず、収差が存在すると誤って認識する可能性がある。これに対し、上記フリンジスキャン法の場合、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える。
【０００９】
そこで、処理装置１２は、微動ステージ１３を介して回折格子８を移動させ、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。このようにして処理装置１２で検出された各収差は制御装置１４に送られ、制御装置１４は、各収差に基づいて移動調整手段１７を駆動制御することにより、レンズ保持具１８を介してこれに保持された被調整レンズ７の位置を調整する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２０２４５０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の組レンズ調整方法は、ＮＡが比較的大きいレンズ、例えば、光ディスクのピックアップ用対物レンズなどの位置調整に好適に用いることができるが、ＮＡが小さいレンズ、例えば、デジタルスチールカメラ用の光学系を構成する組レンズの位置調整に適用した場合に、レンズのディセンタに対する或る特定の収差、例えば、アス収差の変動量が小さいために、高精度な位置調整を行えない問題がある。
【００１２】
また、光ディスクのピックアップでは軸上の光を用いてディスクなどの記録媒体への読み書きを行うのに対して、デジタルスチールカメラでは軸外の光を用いるため、上記従来の組レンズ調整方法では、軸外の高画角の光に対して特性を保証することができない。さらに、上記従来の組レンズ調整方法では、被調整レンズのディセンタとチルトを合わせた値を収差として検出するため、チルトとディセンタとの切りわけができない。
【００１３】
そこで、本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、ＮＡの小さいレンズに対しても高精度に位置調整することのできる組レンズ調整方法および組レンズ調整装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の組レンズ調整方法は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、コヒーレントな平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐し、この４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光する工程と、前記集光された４つの光をそれぞれ回折して干渉させる工程と、前記４つの光の干渉から、それぞれ４つの対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成し、４つの受像素子へ結像する工程と、前記受像した４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズのディセンタとチルトに対して充分な感度を有する収差のうちの第１および第２の２つの収差を検出する工程と、前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記第１および第２の収差を検出する工程と、前記第１および第２の収差の検出結果に基づいて前記被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を求める工程と、前記求めた被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係に基づき前記第１の光に対する収差量と前記第２の光に対する収差量が等しくなる位置および前記第３の光に対する収差量と前記第４の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第１および第２の収差について算出する工程と、前記算出した第１の収差と第２の収差の位置ずれ量から前記被調整レンズのディセンタ量およびチルト量を個々に算出する工程と、前記算出したディセンタ量およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有することを特徴としている。
【００１５】
この組レンズ調整方法では、光が基準光軸に対して所定角度の傾きを有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できるから、デジタルスチールカメラ用レンズのように、画角の大きい光に対するＭＴＦの劣化が大きいレンズであっても、支障なく位置調整できるとともに、基準レンズおよび被調整レンズとしてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズのディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を極めて正確に調整することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る組レンズ調整装置は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、コヒーレントな平行光を出射する光源と、前記平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐する第１の回折格子と、前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で移動させる移動手段と、前記４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光した光を回折させる第２の回折格子と、前記第２の回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、対物レンズの瞳面上の干渉光を結像レンズで受像素子に結像して干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、前記４つの干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する収差のうちの２つの収差を検出する処理装置と、前記処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき前記移動手段を駆動制御する制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
この組レンズ調整装置では、平行光を４つの光に分岐する第１の回折格子と、被調整レンズを移動させる移動手段と、４つの光を集光した光を回折させる第２の回折格子と、第２の回折格子を変位させる微動ステージと、干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、干渉像を処理して被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する２つの収差を検出する処理装置と、処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき移動手段を駆動制御する制御装置とを備えているので、請求項１に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【００１８】
本発明の請求項３に係る組レンズ調整方法は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、コヒーレントな第１の波長の光軸と平行である第１の平行光を前記基準レンズおよび被調整レンズで集光する工程と、前記集光された光を回折して干渉させる工程と、前記干渉光により対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成して、第１の受像素子へ結像する工程と、前記結像した干渉像から前記被調整レンズのディセンタに対し充分な感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する工程と、前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記収差を検出する工程と、前記収差の検出結果に基づき前記被調整レンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、前記求めた関係から前記収差が零となる前記被調整レンズの位置を算出する工程と、第２の波長の第２の光を結像させたのち、その結像位置が前記被調整レンズの表面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整して前記被調整レンズに入射させる工程と、前記第２の光の前記被調整レンズからの反射光を第２の受像素子へ結像させて、前記被調整レンズの表面の曲率中心位置を検出する工程と、前記第２の光の結像位置が前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整する工程と、前記第２の光の前記被調整レンズの裏面からの反射光を前記第２の受像素子へ結像して前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置を検出する工程と、前記検出した被調整レンズの表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズのチルト量を算出する工程と、前記算出した前記被調整レンズの収差零点位置およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有していることを特徴とする。
【００１９】
この組レンズ調整方法においても、請求項１の発明と同様に、ＮＡの小さい被調整レンズであっても、ディセンタ量とチルト量を個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を正確に調整することができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る組レンズ調整装置は、基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、コヒーレントな第１の波長の平行光を出射する第１の光源と、前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で直交する２軸方向に変位させる変位手段と、前記基準レンズおよび被調整レンズからの集光光を回折して干渉させる回折格子と、前記回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、対物レンズの瞳面上の干渉光を第２の結像レンズで第１の受像素子上に結像して干渉縞を観察する干渉像観察系と、前記干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタに対して感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する処理装置と、第２の波長の第２の光を出射する第２の光源と、前記第２の光を前記被調整レンズの表面または裏面の曲率中心位置に結像させるコリメートレンズ、第２の結像レンズおよび第１のハーフミラーと、前記コリメートレンズをこれの光軸方向に移動させる移動手段と、前記被調整レンズの表面または裏面からの反射光を観測する第２のハーフミラーおよび第２の受像素子と、前記検出収差および反射光位置から算出した調整量に基づき調整手段を駆動する制御装置とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
この組レンズ調整装置では、請求項３に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、その調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置の概略構成を示す斜視図である。この組レンズ調整装置では、鏡筒１９に固定された基準レンズ２０の光軸を装置の基準光軸（つまりＺ軸）としている。そして、光源２１から出射されたコヒーレントな平行光は、第１の回折格子２２により、光軸を含む第１の平面（同図のＸＺ平面）上で基準光軸に対し＋方向側に所定角度（＋ψ１度）の傾きを有する第１の光と、基準光軸に対し−方向側に所定角度（−ψ１度）の傾きを有する第２の光と、光軸を含み、且つ上記第１の平面と直交する第２の平面（同図のＹＺ平面）上で光軸に対し＋方向側に所定角度（＋ψ２度）の傾きを有する第３の光と、基準光軸に対し−方向側に所定角度（−ψ２度）の傾きを有する第４の光との合わせて４光に分岐される。
【００２３】
図２は上記第１の回折格子２２の一例を示し、（ａ）は拡大斜視図、（ｂ）はＸ軸方向の断面図、（ｃ）はＹ軸方向の断面図である。この第１の回折格子２２で分岐された４光は、上記基準レンズ２０を透過したのち、被調整レンズ２３に入射する。この被調整レンズ２３を透過した上記４光は、これらレンズ２０，２３によってそれぞれ第２の回折格子２４上に集光される。
【００２４】
図３は上記第２の回折格子２４の形状の一例を示す拡大平面図である。この第２の回折格子２４は、これの中心２４ａにおける法線が基準光軸とほぼ一致するように配置されている。この第２の回折格子２４を透過した光は回折を起こす。そこで、第２の回折格子２４に対する光の集光角φおよび波長λに対して回折格子ピッチ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、または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、その中心がほぼ第１の平面上に位置する第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８およびその中心がほぼ第２の平面上に位置する第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０によりそれぞれ観察される。
【００２５】
第１ないし第４の干渉像観察系２７〜３０は何れも同一の基本構成を備えているが、図４には、各干渉像観察系２７〜３０を代表して、第１の干渉像観察系２７の概略構成図を例示してある。この干渉像観察系２７は、対物レンズ３１、結像レンズ３２およびＣＣＤカメラ（受像素子）３３を備えて構成されている。第２の回折格子２４を透過して回折された光は、対物レンズ３１の瞳面上で干渉縞を形成し、この干渉縞が結像レンズ３２によりＣＣＤカメラ３３の受像素子上に結像される。
【００２６】
図１に戻って、処理装置３４は、ＣＣＤカメラ３３の受像素子上に結像された干渉縞に基づいて収差を検出する。ここで、処理装置３４が検出する収差は、被調整レンズ２３のディセンタに対して十分な感度を有し、且つチルトに対しての感度に差がある２つの収差、例えば非点収差とコマ収差である。
【００２７】
収差の検出には、上述したようにフリンジスキャン法が好適に用いられる。すなわち、ピエゾ素子を利用したビエゾ型移動機構である微動ステージ３７を用いて第２の回折格子２４をこれの格子方向と直交する方向または該直交する成分を含む方向（例えば、図３に示す例ではＢ方向またはＣ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し、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で収差を検出することができる。そして、処理装置３４は、微動ステージ３７を駆動制御して第２の回折格子２４を移動させて、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。
【００２８】
つぎに、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として、その基準光軸に対する被調整レンズ２３の位置を調整する方法について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、鏡筒１９に保持された基準レンズ２０を鏡筒保持具３８により固定し（ステップＳ１）、被調整レンズ２３をレンズ保持具３９で保持する（ステップＳ２）。続いて、図１の制御装置４１は、平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御してレンズ保持具３９を介し被調整レンズ２３を第１の測定点に移動させる（ステップＳ３）。この状態において、光源２１を発光させて、処理装置３４により第１の測定点における被調整レンズ２３の上記２つの収差を測定する（ステップＳ４）。さらに、制御装置４１は、平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御してレンズ保持具３９を介し被調整レンズ２３をＹＸ平面に沿って直線Ｘ＝Ｙ方向つまり４５度方向に所定量だけ微動させることにより、被調整レンズ２３を第２の測定点に移動させ（ステップＳ５）たのち、再び処理装置３４により第２の測定点における被調整レンズ２３の上記２つの収差を測定する（ステップＳ６）。
【００２９】
制御装置４１は、上記第１および第２の測定点における処理装置３４の測定結果から、２つの収差について被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を示すグラフ（特性図）を求める処理を行う（ステップＳ７）。この被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を求める制御処理について、図６ないし９を参照しながら説明する。
【００３０】
図６は、被調整レンズ２３のＸ方向への位置変化に対する第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８でそれぞれ測定した上記第１の平面（ＸＺ平面）上での各々の収差量の変化を示す特性図であり、同図のＣ１は第１の干渉像観察系２７で測定した収差、Ｃ２は第２の干渉像観察系２８で測定した収差をそれぞれ示す。図７は、被調整レンズ２３のＸ方向への位置変化に対する第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した上記第２の平面（ＹＺ平面）上での各々の収差量の変化を示す特性図であり、同図のＣ３は第３の干渉像観察系２９で測定した収差、Ｃ４は第２の干渉像観察系３０で測定した収差をそれぞれ示す。
【００３１】
図７に示すように、被調整レンズ２３のＸ方向への移動に対して、第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した第２の平面（ＹＺ平面）上の収差量は殆ど変化しない。一方、図６に示すように、被調整レンズ２３のＸ方向への移動に対して、第１の干渉像観察系２７で測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差が増加し、且つ第２の干渉像観察系２８で測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差が減少し、その交点は、２つの収差が等しくなる収差対称位置であって、Ｘ方向において基準レンズ２０の光軸と被調整レンズ２３の光軸が一致する位置である。
【００３２】
同様に、被調整レンズ２３をＹ方向へ移動させた場合には、第３の干渉像観察系２９と第４の干渉像観察系３０でそれぞれ測定した第２の平面（ＹＺ平面）上の収差量が、図６の特性図と同様に変化し、その収差対称位置が求まる。一方、被調整レンズ２３のＹ方向の移動に対しては、第１の干渉像観察系２７と第２の干渉像観察系２８でそれぞれ測定した第１の平面（ＸＺ平面）上の収差量は、図７の特性図と同様となって、殆ど変化しない。
【００３３】
したがって、平行移動機構付き調整装置４０によって被調整レンズ２３をＸＹ平面上を４５度方向（直線Ｘ＝Ｙ方向）に沿って直線的に動かしながら収差を測定すると、Ｘ方向およびＹ方向について図６の特性図のようなグラフが描けることから、それぞれ収差対称位置となる交点を求めることができる。通常、デジタルスチールカメラ用レンズあるいはレンズ群の場合は、画角の大きい光に対するＭＴＦ（レンズの評価指数）の劣化が大きく、特性に影響を与えるが、この実施の形態の組レンズ調整装置では、光が光軸に対して上述のように±ψ１度あるいは±ψ２度の角度を有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できる。
【００３４】
ここで、被調整レンズ２３にチルトがある場合には、被調整レンズ２３をＸＹ平面上で４５度（Ｘ＝Ｙ）の方向に沿いながら直線的に所定量動かして、第１の測定点および第２の測定点において上記２つの収差を検出すると、Ｘ方向およびＹ方向について図８に示すようなグラフが描ける。同図のＣ５は第１および第３の干渉像観察系２７，２９で測定した非点収差、Ｃ６は第２および第４の干渉像観察系２８，３０で測定した非点収差、Ｃ７は第１および第３の干渉像観察系２７，２９で測定したコマ収差、Ｃ８は第２および第４の干渉像観察系２８，３０で測定したコマ収差、Ｐ１は非点収差交点、Ｐ２はコマ収差交点をそれぞれ示す。被調整レンズ２３にチルトがある場合には、例えば、非点収差に比べてコマ収差の方がチルトに対する感度が大きいため、図８に明示するように、非点収差とコマ収差とで交点（収差対称位置）Ｐ１，Ｐ２間に、Ｇ１で示す位置ずれ量（チルト量）が生じる。そこで、処理装置３４はＸ方向およびＹ方向の２つの収差の対称位置の位置ずれ量Ｇ１を算出する（ステップＳ８）。
【００３５】
図９は、被調整レンズ２３のチルト量に対する非点収差とコマ収差の交点位置およびその交点位置のずれ量をそれぞれ示したものであり、Ｃ９は、被点収差交点位置を、Ｃ１０はコマ収差交点位置を、Ｇ２は非点収差とコマ収差の交点位置ずれ量をそれぞれ示す。交点位置ずれ量Ｇ２は被調整レンズ２３のチルト量に対して決まった値になる。そこで、処理装置３４は、上記交点位置ずれ量Ｇ２を測定することにより、被調整レンズ２３のチルト量を算出すると同時に、チルト量が零の場合の交点位置つまりディセンタ量を算出する（ステップＳ９）。このチルト量および中心位置から、チルト量に応じた被調整レンズ２３の中心位置からの補正調整位置を求めることができ、この求めた補正調整位置はＮＴＦが最適となる位置である。この演算処理は処理装置３４が実行する。
【００３６】
上記処理装置３４が求めた補正調整位置のデータは制御装置４１に送られ、制御装置４１は、入力した補正調整位置のデータに基づき平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御して、被調整レンズ２３をＸＹ面上で移動させることにより、被調整レンズ２３の基準レンズ２０に対する相対位置の調整を行う（ステップＳ１０）。
【００３７】
以上説明したように、この実施の形態の組レンズ調整装置では、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として被調整レンズ２３の位置を調整するに際して、コヒーレントな平行光を、第１の回折格子２２により、基準光軸を含む第１の平面（ＸＺ平面）上で基準光軸に対し＋ψ１度の傾きを有する第１の光および基準光軸に対し−ψ度の傾きを有する第２の光と、第２の平面（ＹＺ平面）と直交し、且つ基準光軸を含む第２の平面（ＹＺ平面）上で基準光軸に対し＋ψ２度の傾きを有する第３の光および基準光軸に対し−ψ２度の傾きを有する第４の光との計４光に分岐したのち、基準レンズ２０および被調整レンズ２３で集光する工程と、この集光された４つの光をそれぞれ第２の回折格子２４で回折して干渉させる工程と、４つの光の干渉から、それぞれ４つの対物レンズ３１の瞳面上で干渉縞を形成し、結像レンズ３２により４つの受像素子３３へ結像する工程と、受像した４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズ２３のディセンタとチルトに対して充分な感度を有する収差のうちの第１および第２の２つの収差を検出する工程と、被調整レンズ２３の位置を基準光軸を法線とする平面（ＸＹ平面）上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で第１および第２の収差を検出する工程と、第１および第２の収差の検出結果に基づいて被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係を求める工程と、その求めた被調整レンズ２３の位置変化に対する収差の変化量の関係に基づき第１の光に対する収差量と第２の光に対する収差量が等しくなる位置および第３の光に対する収差量と第４の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第１および第２の収差について算出する工程と、その算出した第１の収差と第２の収差の位置ずれ量から被調整レンズ２３のディセンタ量およびチルト量を個々に算出する工程と、その算出したディセンタ量およびチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する工程とを経て、基準レンズ２０の光軸（基準光軸）に対する被調整レンズ２３の相対位置を調整するので、基準レンズ２０および被調整レンズ２３としてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズ２３のディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズ２３の位置を極めて正確に調整することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、収差対称位置の算出のための収差測定を、被調整レンズ２３を移動させてＸＹ平面上の４５度の直線上の２つの測定点で行ったが、ＸＹ平面上の４５度の直線上の３つ以上の測定点で収差測定を行えば、精度が一層向上する。また、上記実施の形態では、被調整レンズ２３のチルト量に応じてディセンタの調整を行うようにしたが、平行移動機構付き調整装置４０に回転調整機能を持たせれば、ディセンタとチルトの両方を調整することもできる。
【００３９】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置を示す概略構成図であり、同図において、図１と同一若しくは相当するものに同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この組レンズ調整装置においても、鏡筒１９に固定された基準レンズ２０の光軸を装置の基準光軸（つまりＺ軸）としている。
【００４０】
第１の光源４２から出射した第１の波長λ１の光は、第１のコリメートレンズ４３によって平行光に変換されたのち、基準レンズ２０および被調整レンズ２３に入射する。これらレンズ２０，２３を透過した光は、これらレンズ２０，２３によって回折格子４４上に集光される。回折格子４４を透過した光は、回折を起こす。回折格子４４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、または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４７上の瞳面上に干渉縞を形成し、この干渉縞が第１の結像レンズ４８によって第１のＣＣＤカメラ４９の受像素子に結像される。そして、処理装置３４は、受像された干渉縞に基づいて収差を検出する。
【００４１】
上記検出する収差は、被調整レンズ２３に対して充分な感度を有する収差のうちの一つ、例えば、コマ収差である。そして、処理装置３４は、回折格子４４をピエゾ型移動機構である微動ステージ３７によって移動（微動）し、干渉領域内に設定された或る基準線上の複数の点で光強度の位相を求め、それらの位相差に基づいて対応する収差を求める。
【００４２】
一方、第２の光源５０から出射した第２の波長λ２の光は、第２のコリメートレンズ５１によって平行光に変換され、さらに第２の結像レンズ５２を透過して第１のハーフミラー５３で反射したのち、第２の結像レンズ５２によって結像点Ｆに結像する。結像した光は再び広がりながら進行して、基準レンズ２０および被調整レンズ２３に入射する。ここで、第２のコリメートレンズ５１が移動手段５４によって該コリメートレンズ５１の光軸方向に移動されることにより、結像点Ｆが被調整レンズ２３の表面または裏面の曲率中心とほぼ一致するように調整される。この場合、被調整レンズ２３の表面または裏面で反射した光は、再び結像点Ｆで集光して入射光と同じ経路を戻り、第２のハーフミラー５７で反射して第２の受像素子５８に結像される。この結像位置を観測することにより、被調整レンズ２３の表面および裏面の曲率中心位置を求めることができる。さらに、その表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出することができる。
【００４３】
また、第１の波長λ１の光はフィルタ５９を透過し、第２の波長λ２の光はフィルタ５９で反射する。このフィルタ５９は、第２の波長λ２の光が第１のＣＣＤカメラ４９側へ入射して測定精度が劣化するのを防止する。
【００４４】
つぎに、基準光軸に対する被調整レンズ２３の位置を調整する方法について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、鏡筒に固定された基準レンズ２０を鏡筒保持具３８で固定し（ステップＳ１１）、被調整レンズ２３をレンズ保持具３９で保持する（ステップＳ１２）。続いて、第２の光源５０を発光させるとともに、結像点Ｆが被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を移動手段５４で移動させ、被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置を測定する（ステップＳ１３）。さらに、結像点Ｆが被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を移動させ、その被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置を測定する（ステップＳ１４）。そして、上記表裏両面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出する（ステップＳ１５）。
【００４５】
続いて、被調整レンズ２３を平行移動機構付き調整装置４０によって第１の測定点に移動させる（ステップＳ１６）とともに、第１の光源４２を発光させて、処理装置３４により収差を測定する（ステップＳ１７）。さらに、被調整レンズ２３を平行移動機構付き調整装置４０によってＸＹ平面における４５度（直線Ｙ＝Ｘ）の角度に沿って所定量だけ動かして第２の測定点に移動し（ステップＳ１８）たのち、再び処理装置３４により収差を測定する（ステップＳ１９）。この測定において、被調整レンズ２３をＸ方向に動かしたときのＸ方向のコマ収差のの変化を図１２に、Ｙ方向のコマ収差の変化を図１３にそれぞれ示してある。被調整レンズ２３のＸ方向の移動に対し、Ｙ方向のコマ収差が図１３に示すように殆ど変化しないのに対し、Ｘ方向のコマ収差が図１２に示すように変化している。
【００４６】
被調整レンズ２３にチルトが無い場合には、Ｘ方向のコマ収差零点位置がＸ方向について基準レンズ２０の光軸（基準光軸）と被調整レンズ２３の光軸が一致している。同様に、被調整レンズ２３のＹ方向の移動に対しては、Ｙ方向のコマ収差が図１２のように変化し、その収差零点位置が求まるのに対し、Ｘ方向のコマ収差は殆ど変化しない。そこで、平行移動機構付き調整装置４０によって被調整レンズ２３をＸＹ平面上の４５度の角度に沿って動かしながら収差を測定することにより、Ｘ方向およびＹ方向のコマ収差について図１２のようなグラフ（特性図）を取得して（ステップＳ２０）、それぞれ収差零点位置を求める（ステップＳ２１）。
【００４７】
ここで、制御装置４１は、被調整レンズ２３の最適位置、例えばＭＴＦの最適位置を前工程で求めたチルト量に応じて算出し、これにより、被調整レンズ２３の調整位置が求まる。そして、制御装置４１は、上記求めた調整位置に基づき平行移動機構付き調整装置４０を駆動制御して、被調整レンズ２３をＸＹ平面上で移動させることにより、被調整レンズ２３の位置を調整する（ステップＳ２２）。
【００４８】
以上説明したように、この第２の実施の形態では、基準レンズ２０の光軸を基準光軸として被調整レンズ２３の位置を調整するに際して、コヒーレントな第１の波長λ１の光軸と平行である第１の平行光を前記基準レンズおよび被調整レンズで集光する工程と、この集光された光を回折格子４４で回折して干渉させる工程と、干渉縞から対物レンズ４７の瞳面上で干渉縞を形成して、第１の結像レンズ４８により第１の受像素子４９へ結像する工程と、その結像した干渉像から被調整レンズ２３のディセンタに対し充分な感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する工程と、被調整レンズ２３の位置を基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で収差を検出する工程と、その収差の検出結果に基づき被調整レンズ２３の位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、その求めた関係から収差が零となる被調整レンズ２３の位置を算出する工程と、第２の波長λ２の第２の光を第２のコリメートレンズ５１および第２の結像レンズ５２により結像させたのち、その結像位置が被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を調整して被調整レンズ２３に入射させる工程と、第２の光の被調整レンズ２３からの反射光を第２の結像レンズ５２および第２のコリメートレンズ５１により第２の受像素子５８へ結像させて、被調整レンズ２３の表面の曲率中心位置を検出する工程と、第２の光の結像位置が被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように第２のコリメートレンズ５１を調整する工程と、被調整レンズ２３の裏面からの第２の光の反射光を第２の結像レンズ５２および第２のコリメートレンズ５１により第２の受像素子５８へ結像して被調整レンズ２３の裏面の曲率中心位置を検出する工程と、その検出した被調整レンズ２３の表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズ２３のチルト量を算出する工程と、その算出した被調整レンズ２３の収差零点位置およびチルト量に基づいて被調整レンズ２３の位置を調整する工程を経ることにより、ＮＡの小さい被調整レンズ２３であっても、ディセンタ量とチルト量を個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズ２３の位置を正確に調整することができる。
【００４９】
なお、上記第２の実施の形態では、収差零点位置の算出のための収差測定を、被調整レンズ２３をＸＹ平面上の４５度の角度の直線に沿って移動させながら その直線上の２つの測定点で行ったが、上記直線上の３つ点以上の測定点で行えば、検出精度が一層向上する。また、予めディセンタと収差の関係を求めておけば、ＸＹ平面上の４５度の角度の直線上の１つの測定点のみによる測定だけで収差零点位置を算出することができる。さらに、上記実施の形態では、被調整レンズ２３のチルト量に応じてディセンタの調整を行うようにしたが、平行移動機構付き調整装置４０に回転機能を具備させれば、ディセンタとチルトの両方を調整することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の組レンズ調整方法によれば、光が基準光軸に対して所定角度の傾きを有しているため、軸上の光つまり入射角０度の光に対する場合よりも収差の変化量が大きくなり、収差対称位置の交点を高精度に検出できるから、デジタルスチールカメラ用レンズのように、画角の大きい光に対するＭＴＦの劣化が大きいレンズであっても、支障なく位置調整できるとともに、基準レンズおよび被調整レンズとしてＮＡの大きなものを用いた場合であっても、被調整レンズのディセンタ量とチルト量とを個々に独立して高精度に検出できることから、被調整レンズの位置を極めて正確に調整することができる。
【００５１】
また、本発明の組レンズ調整装置によれば、平行光を４つの光に分岐する第１の回折格子と、被調整レンズを移動させる移動手段と、４つの光を集光した光を回折させる第２の回折格子と、第２の回折格子を変位させる微動ステージと、干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、干渉像を処理して被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する２つの収差を検出する処理装置と、処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき移動手段を駆動制御する制御装置とを備えているので、本発明に係る組レンズ調整方法を忠実に具現化して、調整方法と同様の効果を確実に経ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同上の組レンズ調整装置における第１の回折格子の一例であり、（ａ）は拡大斜視図、（ｂ）はＸ軸方向の拡大断面図、（ｃ）はＹ軸方向の拡大断面図。
【図３】同上の組レンズ調整装置における第２の回折格子の形状の一例を示す拡大平面図。
【図４】同上の組レンズ調整装置における上記第１の干渉像観察系の概略構成図。
【図５】同上の実施の形態における被調整レンズの位置調整の制御処理を示すフローチャート。
【図６】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対する第１の干渉像観察系と第２の干渉像観察系でそれぞれ測定したＸＺ平面上での２つの収差量の変化を示す特性図。
【図７】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対する第３の干渉像観察系と第４の干渉像観察系でそれぞれ測定したＹＺ平面上での２つの収差量の変化を示す特性図。
【図８】同上の実施の形態におけるチルトがある場合のレンズの位置変動に対する収差変動量を示す特性図。
【図９】同上の実施の形態におけるレンズチルト量に対する非点収差とコマ収差の位置ずれ量を示す特性図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る組レンズ調整方法を具現化した組レンズ調整装置を示す概略構成図。
【図１１】同上の実施の形態における被調整レンズの位置調整の制御処理を示すフローチャート。
【図１２】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対するＸ方向コマ収差の変化量を示す特性図。
【図１３】同上の実施の形態における被調整レンズのＸ方向への位置変化に対するＹ方向コマ収差の変化量を示す特性図。
【図１４】従来の組レンズ調整装置を示す概略構成図。
【図１５】同上の組レンズ調整装置における回折格子での回折の説明図。
【符号の説明】
２０ 基準レンズ
２１ 光源
２２ 第１の回折格子
２３ 被調整レンズ
２４ 第２の回折格子
２７〜３０ 干渉像観察系
３１ 対物レンズ
３２ 結像レンズ
３４ 処理装置
３３ ＣＣＤカメラ（受像素子）
３７ 微動ステージ
４０ 平行移動機構付き調整装置（移動手段）
４１ 制御装置
４２ 第１の光源
４４ 回折格子
４７ 対物レンズ
４８ 第１の結像レンズ
４９ 第１の受像素子
５０ 第２の光源
５１ 第２のコリメートレンズ
５２ 第２の結像レンズ
５３ 第１のハーフミラー
５４ 移動手段
５７ 第２のハーフミラー
５８ 第２の受像素子
Claims (4)
- 基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、
コヒーレントな平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐し、この４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光する工程と、
前記集光された４つの光をそれぞれ回折して干渉させる工程と、
前記４つの光の干渉から、それぞれ４つの対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成し、４つの受像素子へ結像する工程と、
前記受像した４つの干渉縞からそれぞれ被調整レンズのディセンタとチルトに対して充分な感度を有する収差のうちの第１および第２の２つの収差を検出する工程と、
前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記第１および第２の収差を検出する工程と、
前記第１および第２の収差の検出結果に基づいて前記被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係を求める工程と、
前記求めた被調整レンズの位置変化に対する収差の変化量の関係に基づき前記第１の光に対する収差量と前記第２の光に対する収差量が等しくなる位置および前記第３の光に対する収差量と前記第４の光に対する収差量が等しくなる位置をそれぞれ前記第１および第２の収差について算出する工程と、
前記算出した第１の収差と第２の収差の位置ずれ量から前記被調整レンズのディセンタ量およびチルト量を個々に算出する工程と、
前記算出したディセンタ量およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有することを特徴とする組レンズ調整方法。 - 基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、
コヒーレントな平行光を出射する光源と、
前記平行光を、前記基準光軸を含む第１の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第１の光および第２の光と、前記第１の平面と直交し、且つ前記基準光軸を含む第２の平面上で前記基準光軸に対し＋方向と−方向にそれぞれ所定角度の傾きを有する第３および第３の光との計４つの光に分岐する第１の回折格子と、
前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で移動させる移動手段と、
前記４つの光を前記基準レンズおよび被調整レンズにより集光した光を回折させる第２の回折格子と、
前記第２の回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、
対物レンズの瞳面上の干渉光を結像レンズで受像素子に結像して干渉像を観察する４つの干渉像観察系と、
前記４つの干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタとチルトに対して感度を有する収差のうちの２つの収差を検出する処理装置と、
前記処理装置の検出収差に基づき算出した調整量に基づき前記移動手段を駆動制御する制御装置とを備えていることを特徴とする組レンズ調整装置。 - 基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整方法であって、
コヒーレントな第１の波長の光軸と平行である第１の平行光を前記基準レンズおよび被調整レンズで集光する工程と、
前記集光された光を回折して干渉させる工程と、
前記干渉光により対物レンズの瞳面上で干渉縞を形成して、第１の受像素子へ結像する工程と、
前記結像した干渉像から前記被調整レンズのディセンタに対し充分な感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する工程と、
前記被調整レンズの位置を前記基準光軸を法線とする平面上で所定量だけ変化させて、その変化させた位置で前記収差を検出する工程と、
前記収差の検出結果に基づき前記被調整レンズの位置変化に対する収差変化の関係を求める工程と、
前記求めた関係から前記収差が零となる前記被調整レンズの位置を算出する工程と、
第２の波長の第２の光を結像させたのち、その結像位置が前記被調整レンズの表面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整して前記被調整レンズに入射させる工程と、
前記第２の光の前記被調整レンズからの反射光を第２の受像素子へ結像させて、前記被調整レンズの表面の曲率中心位置を検出する工程と、
前記第２の光の結像位置が前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置とほぼ一致するように調整する工程と、
前記第２の光の前記被調整レンズの裏面からの反射光を前記第２の受像素子へ結像して前記被調整レンズの裏面の曲率中心位置を検出する工程と、
前記検出した被調整レンズの表面および裏面の曲率中心位置から被調整レンズのチルト量を算出する工程と、
前記算出した前記被調整レンズの収差零点位置およびチルト量に基づいて前記被調整レンズの位置を調整する工程とを有していることを特徴とする組レンズ調整方法。 - 基準レンズの光軸を基準光軸として被調整レンズの位置を調整する組レンズ調整装置であって、
コヒーレントな第１の波長の平行光を出射する第１の光源と、
前記被調整レンズを前記基準光軸を法線とする平面上で直交する２軸方向に変位させる変位手段と、
前記基準レンズおよび被調整レンズからの集光光を回折して干渉させる回折格子と、
前記回折格子をこれの格子面内で溝方向に対し垂直な方向の成分を含む方向へ変位させる微動ステージと、
対物レンズの瞳面上の干渉光を第１の結像レンズで第１の受像素子上に結像して干渉縞を観察する干渉像観察系と、
前記干渉像観察系の干渉像を処理して前記被調整レンズのディセンタに対して感度を有する収差のうちの１つの収差を検出する処理装置と、
第２の波長の第２の光を出射する第２の光源と、
前記第２の光を前記被調整レンズの表面または裏面の曲率中心位置に結像させるコリメートレンズ、第２の結像レンズおよび第１のハーフミラーと、
前記コリメートレンズをこれの光軸方向に移動させる移動手段と、
前記被調整レンズの表面または裏面からの反射光を観測する第２のハーフミラーおよび第２の受像素子と、
前記検出収差および反射光位置から算出した調整量に基づき調整手段を駆動する制御装置とを備えていることを特徴とする組レンズ調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003190372A JP2005024910A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 組レンズ調整方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003190372A JP2005024910A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 組レンズ調整方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005024910A true JP2005024910A (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=34188288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2003190372A Pending JP2005024910A (ja) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | 組レンズ調整方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005024910A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205905A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズ計測方法、製造方法、及び光ピックアップ |
| CN117075293A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 长春长光智欧科技有限公司 | 计算全息的亚微米级多环带多级次对准检测装置与方法 |
-
2003
- 2003-07-02 JP JP2003190372A patent/JP2005024910A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205905A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズ計測方法、製造方法、及び光ピックアップ |
| JP4710630B2 (ja) * | 2006-02-02 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | レンズ計測装置、及び計測方法 |
| CN117075293A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 长春长光智欧科技有限公司 | 计算全息的亚微米级多环带多级次对准检测装置与方法 |
| CN117075293B (zh) * | 2023-10-17 | 2023-12-22 | 长春长光智欧科技有限公司 | 计算全息的亚微米级多环带多级次对准检测装置与方法 |
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