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JP2002535608A - ダイナミックレンジの大きな波面分析方法および装置 - Google Patents

ダイナミックレンジの大きな波面分析方法および装置

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Publication number
JP2002535608A
JP2002535608A JP2000593927A JP2000593927A JP2002535608A JP 2002535608 A JP2002535608 A JP 2002535608A JP 2000593927 A JP2000593927 A JP 2000593927A JP 2000593927 A JP2000593927 A JP 2000593927A JP 2002535608 A JP2002535608 A JP 2002535608A
Authority
JP
Japan
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sub
wavefront
pupil
spot
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000593927A
Other languages
English (en)
Inventor
レベック、ジャン−フランソワ、ザビエ
ブクール、アンリ、サミュエル
Original Assignee
イマジン・オプチック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イマジン・オプチック filed Critical イマジン・オプチック
Publication of JP2002535608A publication Critical patent/JP2002535608A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は光学的波面の分析に関する。この装置は、マイクロレンズ（Ｌｉ）のマトリックス（ＭＬ）と信号処理手段を有する。夫々のマイクロレンズ（Ｌｉ）はサブ瞳孔（ＳＰｉ）を画定し、このサブ瞳孔に遮られた波面の基本表面を結像して、センサー上にスポット（Ｔｉ）を形成する。夫々のサブ瞳孔（ＳＰｉ）毎に、スポットの推定局部化領域（Ｚｉ）が画定される。処理手段は、各サブ瞳孔にスポットの位置を関連づけた測定ファイルを作成するのを可能にする。マトリックス（ＭＬ）の構造は一又は複数の局部的変化を呈する。測定ファイルから得た局部的変化の寄与と基準ファイルから得た寄与とを比較することにより、検出されたスポットを出力したサブ瞳孔とこのスポットが位置する推定局部化領域を画定するサブ瞳孔との間のズレが測定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的波面を分析する方法および装置に関する。本発明は、波面の
傾斜の局部的測定に基づいて波面を分析する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
傾斜（波面の位相の局部的導管数に対応）の局部的測定による波面分析は、例
えば、“シャック−ハートマン・マトリックス”と言われる波面分析装置の原理
である。これらの分析装置は一般に球形マイクロレンズのマトリックスとマトリ
ックスセンサーを備え、夫々のマイクロレンズはマイクロレンズに対応するサブ
瞳孔に遮られた波面の基本表面を結像して、センサー上に光スポットを形成する
。基本表面の局部的傾斜はセンサー上におけるスポットの位置に基づいて定めら
れる。いわゆる波面の表面の分析（即ち、例えば多項式に基づく波面の位相の再
構築）は、傾斜の局部的測定を積分することにより得られる。他の形式の分析装
置は波面の線に基づいて作動する。この場合には、例えば線形に配置した円柱形
のマイクロレンズと線形の幾何学形状を有するセンサーを使用する。シャック−
ハートマン・マトリックスの場合と同様に、波面の線の局部的傾斜はマイクロレ
ンズによって形成されたスポットの位置に基づいて測定される。
【０００３】 一般的に、本発明の方法は、波面の局部的傾斜の測定に基づくすべての形式の
波面分析装置に適用される。以下では、“マイクロレンズのマトリックス”とは
、この形式の分析装置に使用可能なあらゆるマイクロレンズのセットを言い、マ
イクロレンズは線形に或いは二次元マトリックスに沿って配置することができる
。同様に、“波面”の分析について言うときには、この分析は波面の表面の一部
、特に波面の線若しくは波面の全表面に等しく関する。
【０００４】 図１は前述したような波面分析方法に使用する１セットMLのマイクロレンズLi と１つのセンサーDETを示す。この系内に波面F1が入ると、各マイクロレンズは
センサー上にスポットTiを形成する。スポットの位置を決定するため、一般に所
与のマイクロレンズLiによって形成されたスポットTiは推定局部化領域Ziに位置
すると仮定する。この局部化領域は、図１に示したように、例えばマイクロレン
ズLiに対応するサブ瞳孔SPiのセンサーDET上への投影によって画定される。この
仮定は、スポットの局部化回路をかなり簡素化し、従って系をより速くするとい
う利点を呈する。
【０００５】 時折、マイクロレンズのマトリックスの構造は不完全であり、局部的欠陥（例
えば、マイクロレンズの配置の欠陥や、マイクロレンズ毎のサイズのばらつき）
を呈することがある。これは形成されたスポットの位置に誤差を導入する。この
問題を解消するため、一般に、分析すべき波面によって形成されたスポットの位
置から、完全に既知の基準ビームによって形成されたスポットの位置を減算する
。勿論、この操作の際に誤差を導入しないためには、同一のマイクロレンズによ
って形成された２つのスポットの位置が互いに減算されることが必要である。所
与の局部化領域内で検出したスポットはこの領域を画定するサブ瞳孔から来てい
ると先験的に仮定するならば、波面が例えば大きな揺動を呈する場合には減算操
作の際に誤差を導入する危険がある。即ち、例えば図１から分かるように、もし
波面F2がおおきな振れを呈するならば、レンズLiによって形成されたスポットTi はレンズLi+1に対応する推定局部化領域Zi+1内に位置する。スポットTiが来るサ
ブ瞳孔SPiと、実際にスポットTiが位置する局部化領域Zi+1を画定するサブ瞳孔S
Pi+1との間にサブ瞳孔のズレ（この例の場合）が存在する。
【０００６】 勿論、完全なマイクロレンズのマトリックスを得る追求が常になされており、
技術の進歩はこの方向に進んでいる。しかし、検出されたスポットとそのスポッ
トが来るサブ瞳孔との間の対応関係を確実に知るという問題は、例えば大きなダ
イナミックレンジを有する装置（即ち、強度の振れを有する波面を分析すること
の可能な装置）を用いて正確な振れを求める時には、常に生じる。この場合、こ
の対応関係を確実に知るためには、スポットが来るサブ瞳孔と、スポットが位置
する推定局部化領域を画定するサブ瞳孔との間のズレを測定する必要がある。
【０００７】 この方向において１つの解決方法がアダプティブ・オプチックス・アソシエー
ツ（AOA、ケンブリッジ、MA）によって提案されている。この解決方法は、シャ
ック−ハートマン・マトリックス型の波面分析装置に適用されるもので、“ハー
トマンセンサーは光学的製造誤差を検出する”という記事（LASER FOCUS WORLD
、April 1996）に説明されている。この方法は、測定時に、分析すべき波面の局
部的傾斜が如何様であろうとも、１つのサブ瞳孔によって収集されたすべての光
束がこのサブ瞳孔によって画定された推定局部化領域内に一体的に位置するよう
に、マイクロレンズのマトリックスにセンサーを接近させることからなる。次に
スポットの位置に追従しながらセンサーをマイクロレンズのマトリックスからそ
の通常の作動位置まで遠ざける。こうして領域が変わっているかどうかを検出こ
とができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この方法には幾つかの難点がある。特に、この方法はセンサーの移動を必要と
しており、これは系内に機械的制約をもたらすと共に、場合により起こるセンサ
ーの振れや移動時の軸方向再位置決め不良により測定に誤差を導入する危険を招
く。更に、この較正操作は新たな波面の分析の度に繰り返さなければならない。
１つの波面の分析中でさえも、スポットとそれが来るマイクロレンズとの間の対
応関係はスポットの位置を追従しながら定められるので、この位置を見失ったな
らば（例えば、光束が瞬間的に切断されることによる）、対応関係は確実ではな
くなり、較正をやり直さなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような不都合を解消するため、本発明は、波面のパラメータ、特にその振
れの正確な測定を可能にする他の解決手段を提供するものである。本発明は、１
つ若しくは複数の構造上の局部的変化を呈するマイクロレンズのマトリックス選
択することからなる。一実施例においては、夫々の局部的変化は１つ若しくは複
数のマイクロレンズの位置決めの偏差であり得る。この変化は、マトリックスの
望ましくない欠陥、又は、製造時に制御されたやり方で導入された局部的変化で
あり得る。分析すべき波面によって形成されたスポットの位置を例えば既知の基
準波面によって形成されたスポットの位置と比較することにより、ある種のスポ
ットの位置に変化を導入する構造上の局部的変化の存在することから、検出され
たスポットが来るサブ瞳孔とスポットが位置する推定局部化領域を画定するサブ
瞳孔との間の起こり得るズレを測定することができる。
【００１０】 より詳しくは、本発明は、波面の傾斜の局部的測定に基づいて波面を分析する
方法を提供するもので、この方法は波面を収集するステップを含み、前記ステッ
プは： −特にマイクロレンズのマトリックスとセンサーと信号処理手段とにより波面
を検出するステップであって；夫々のマイクロレンズは、指数が付されたサブ瞳
孔を画定すると共に前記サブ瞳孔に遮られた波面の基本表面を結像して、信号を
出力するセンサー上にスポットを形成し、センサー上のスポットの推定局部化領
域は夫々のサブ瞳孔毎に画定されるものと、 −センサーが出力する信号を処理して、スポットが検出された局部化領域内に
おける各サブ瞳孔に前記スポットの位置を関連づける測定ファイルを作成するの
を可能にするステップであって、各サブ瞳孔がその指数で示されているもの、 とを含む。
【００１１】 この方法の特徴は、それが更に、 ・少なくとも１つの構造上の局部的変化を呈するマイクロレンズマトリックス
を予め選択することと、 ・このマトリックスを予め特徴づけて、サブ瞳孔が既知の波面によって照射さ
れた時に、指数で示された夫々のサブ瞳孔に、当該サブ瞳孔から来たスポットの
位置を関連づける基準ファイルを作成するのを可能にするステップであって、前
記ファイルのデータがマトリックスの構造上の局部的変化に因る寄与を有するも
のと、 ・夫々の波面分析の際に、 −マトリックスの構造上の局部的変化に因る寄与を同じく有するデータから
なる測定ファイルを作成することと、 −前記２つのファイルの各々から取った前記寄与を比較して、前記２つの寄
与の間の起こり得るズレをサブ瞳孔の数で決定するのを可能にすると共に、検出
されたスポットとそれが来るサブ瞳孔との間の対応関係を確実に控除するのを可
能にすることと、 −この対応関係を知りながら、測定ファイルと基準ファイルに基づいて、波
面によって照射された夫々のサブ瞳孔によって遮られた夫々の基本表面上の波面
の平均傾斜を計算すること、 とを含んでいることからなる。
【００１２】 本発明の方法は、従って、センサーを移動させることなく、波面分析の度に新
たな較正操作を行うことなく、検出されたスポットとそれが来るサブ瞳孔との間
の対応関係を定めるのを可能にする。これは、特に、入射波面の振れの正確な測
定を可能にし、従って、分析装置に非常に大きな測定上のダイナミックレンジを
与える。本発明は、また、本発明の方法を実施するための波面分析装置を提供す
る。本発明の他の利点や特徴は添付図面に示した実施例に関する以下の記載に従
い明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の装置は、特に、マイクロレンズLiのマトリックスML（図１参照）と、
センサー（検出器）DETと、センサーが出力した信を処理する手段（図示せず）
とを備えている。夫々のマイクロレンズLiは例えば１からｎまでの可変整数によ
って示されたサブ瞳孔SPiを画定している（ｎはマトリックス中のマイクロレン
ズの数）。波面分析の際には、波面によって照射された夫々のマイクロレンズLi は波面の基本表面（当該マイクロレンズによって画定されたサブ瞳孔SPiに遮ら
れている）を結像して、センサー上にスポットTiを形成する。処理手段はセンサ
ーが出力する信号を処理して、スポットが検出された局部化領域内における各サ
ブ瞳孔にこのスポットの位置を関連づけた測定ファイルを作成するのを可能にす
る。
【００１４】 センサー上の各スポットの位置は例えばそのスポットを構成する光エネルギの
空間的分布の重心を考慮しながら決定される。前述したように、このサブ瞳孔SP i に対応する推定局部化領域（図１にZiで示す）は、センサーDET上へのサブ瞳孔
SPiの投影によって画定することができる。この場合、それは入射波面から独立
である。局部化領域は別のやり方で画定することができる。例えば、局部化領域
は“浮動”にすることができる。即ち、サブ瞳孔の推定局部化領域は、隣接する
サブ瞳孔から来るスポットの位置に基づいて画定する。この場合、夫々の局部化
領域は例えば同一の寸法を有するが、夫々のサブ瞳孔の局部化領域の位置は入射
波面の形に依存している。本発明の装置の一実施例によれば、これらのマイクロ
レンズはほぼ等しい寸法のものであると仮定し、マトリックスのピッチ（隣接す
る２つのマイクロレンズの光学中心間の距離）はほぼ一定であると仮定する。
【００１５】 本発明の方法によれば、マイクロレンズのマトリックスMLは少なくとも１つの
構造の局部的変化を呈する。マトリックスの構造は、マイクロレンズ相互の配置
並びにマイクロレンズに固有のパラメータ（サイズ、透過率、など）に関する。
構造の局部的変化は、また、例えば１つのマイクロレンズ若しくは隣接する複数
のマイクロレンズの位置決め、サイズ、若しくは透過率の変化を意味する。この
変化は、マイクロレンズのマトリックスの望ましくない欠陥（マトリックスの製
造方法の非再現性による欠陥）であり得る。それは、また、製造時に意図的に導
入する完全に制御された変化であり得る。以下では、マイクロレンズ・マトリッ
クスはほぼ一定のピッチを有し、局部的変化は隣接する幾つかのマイクロレンズ
に期待される位置に対するそれらの位置の偏差からなる実施例を想定する。
【００１６】 この実施例では、構造の変化は、波面分析の際には、この変化内に含まれるサ
ブ瞳孔から来たスポットの位置のセンサー上における偏差を招く。この実施例に
おいては、制御されたやり方で製造時に導入したマトリックス構造の局部的変化
を想定する。図２Ａは、マイクロレンズのマトリックスが平面状の波面によって
照射された時の、スポットが来るサブ瞳孔の指数（１からｎまで変る）に応じた
、マトリックスのピッチが完全に一定である場合に期待される位置に対するスポ
ットの位置偏差の分布の一例を示す。位置偏差（図２Ａには任意単位（u.a.）で
示してある）は例えば基本センサーの寸法の分数によって測定される。一般的に
、本発明の装置に使用するマトリックスの局部的変化（これはスポットの位置の
偏差の所与の分布を招く）は、波面分析の際に波面の成分として解釈されること
があってはならない。換言すれば、分析すべき波面の収集から生じるスポットの
位置偏差の分布は、局部的変化から生じる分布から区別し得るものでなければな
らない。これは可能である。何故ならば、正しく分析するためには、入射波面は
サブ瞳孔のサイズに対してその傾斜が緩慢な変化を呈しなければならず、これは
サブ瞳孔の指数に応じたスポットの位置の偏差の分布の緩慢な変動を招くからで
ある。即ち、ここに述べる本発明の装置の実施例においては、マトリックス構造
の変化は、スポットの位置の偏差の分布においてより迅速な変動を招くようなも
のでなければならないか、或いは、偏差のスペクトル分布を考慮しながら周波数
帯域で理由付けする場合には、それは分析すべき波面に因る周波数よりも大きな
周波数の成分を生じるようなものでなければならない。図２Ａに示した分布形態
は一例であって、変化が局部的である限り他の形態の分布も許容可能である。
【００１７】 図２Ａに示した実施例では、唯一の構造上の局部的変化を想定する。好ましく
は、マトリックスが入射波面によって完全に照射されない場合でも局部的変化の
少なくとも１つが照射されるように、マトリックスは複数の局部的変化を呈する
ことができる。この場合には、変化の全体は、また、偏差のスペクトル分布にお
いて、分析すべき波面の周波数よりも大きな周波数を生じるようなものでなけれ
ばならない。
【００１８】 図３は前述した例に適合させた本発明の方法の実施例の概要を示す。本発明に
よれば、この方法は、少なくとも１つの構造上の局部的変化を有するマトリック
スMLを予め選択するステップ３０の外に、このマトリックスMLを特徴づける（特
徴化する）ステップ３１を有する。このステップは基準ファイル（３２）を作成
するのを可能にするもので、この基準ファイルはこの例では、サブ瞳孔が既知の
波面によって照射された時に、指数で示された各サブ瞳孔に当該サブ瞳孔から来
たスポットの位置を関連づける。基準ファイルのデータはマトリックスの構造上
の局部的変化に因る寄与を有する。従って、波面分析時には、センサー上のスポ
ットの位置におけるこの局部的変化の寄与を知ることができるであろう。このマ
イクロレンズ・マトリックスを特徴化するステップは、分析装置にマトリックス
を設置する前又は設置する時に一度行われるのであって、分析装置の通常の使用
時にやり直す必要はない。基準ファイルをメモリに保存すれば足りる。夫々の波
面分析時に使用されるのはこれである。
【００１９】 マトリックスを特徴づけるには複数のやり方が可能である。製造方法が完全に
制御されており、マトリックスの構造が正確に分かっていると共に、この構造内
に導入される局部的変化が管理される場合には、基準ファイルは、マトリックス
が例えば平面状で振れのない波面によって照射された時に各サブ瞳孔から来るス
ポットの位置を計算することにより理論的に作成することができる。図２Ａの例
のように、マイクロレンズのマトリックスのピッチが一定の場合には、スポット
の位置は位置の偏差で表すことができる。図２Ａの例においては、サブ瞳孔の指
数に応じた各サブ瞳孔の位置に偏差は、マトリックスが平面状の波面によって照
射された場合には、振れなしで定められる。
【００２０】 製造方法が完全には管理されていない場合には、一旦製造されたマトリックス
の構造を分析する必要がある。これは公知のあらゆる特徴化手段によって行うこ
とができる。好ましくは、このマトリックスがある分析装置に公知の波面を送る
ことにより基準ファイルを作成することができる。これは一度分析装置内に配置
すればマトリックスを特徴化することができるという利点を有する。この波面は
例えば充分に管理された特性を有する球形の波面である。従って、局部的変化が
管理されていない構造上の欠陥であろうと或いは製造時に導入された変化であろ
うと、基準ファイルはそれを特定するのを可能にする。基準ファイルは、また、
波面分析時に考慮しなければならないであろうマトリックス構造の起こり得る緩
慢な変化の寄与を含む。
【００２１】 次に分析装置での入射波面の分析３３が来る。本発明の方法を説明するために
選んだ例は、曲率と振れを有する波面の例である。分析の第１ステップは波面の
収集３４である。これは本発明の装置のマトリックスMLによって波面を検出する
ことと、次にセンサーが出力した信号を処理するステップ（これは本発明の装置
の処理手段によって行われ、測定ファイル３５を作成するのを可能にする）から
なる。測定ファイルは、スポットが検出された推定局部化領域内の各サブ瞳孔に
このスポットの位置を関連づける。従って、測定ファイルは、指数によって示さ
れたサブ瞳孔の各々について、対応するスポットの位置を含んでいる。
【００２２】 図２Ｂは、特定の波面の場合における測定ファイルの内容（図２Ａのカーブ２
１で示した基準ファイルによって特徴づけられたマイクロレンズマトリックスに
よって分析されたもの）をカーブ２２の形で示す。波面の曲率は、サブ瞳孔の指
数に応じたスポットの位置偏差の線形の分布で表される。振れはマトリックスの
全体に対する各スポットの位置の一定の偏差で表される。図面を簡素化するため
、振れは２つのサブ瞳孔の一定の偏差を生じさせると仮定する。即ち、カーブ２
２は波面に因る寄与（曲率と振れ）を発現させ、これに構造の局部的変化（カー
ブ２１のものと同様の偏差の変化）に因る寄与が加わる。この簡単な例から、局
部的変化がなければカーブ２２は波面の曲率に特徴的な直線であるが、振れの正
確な値（この例ではゼロであると考えられる）を決定するのは可能ではないこと
が良く分かる。従って、検出したスポットとそれが来るサブ瞳孔との間に対応の
誤差があり得る。この誤差は各スポットの位置に基づく波面の局部的傾斜の計算
を乱す可能性がある。
【００２３】 本発明の方法においては、マトリックス構造の局部的変化は、検出されたスポ
ットが来るサブ瞳孔と、このスポットが位置する推定局部化領域を画定するサブ
瞳孔との間の起こり得るズレ（３７）（サブ瞳孔の整数で測定される）を決定す
るのを可能にすると共に、比較ステップ３６によって局部的変化による寄与の２
つのファイル（基準ファイルと測定ファイル）の各々においてこの対応関係をそ
こから確実に控除するのを可能にする。次に、この対応関係を知った上で、基準
ファイルと測定ファイルに基づいて、波面によって照射された夫々のサブ瞳孔に
よって遮られた夫々の基本表面における波面の平均傾斜を計算することができる
（ステップ３８）。この計算の際には、例えば、基準ファイルに登録されたスポ
ット位置を、測定ファイルに登録され同じサブ瞳孔から来るスポットに対応する
スポット位置から減算する。これは波面分析においてマトリックス構造に因る寄
与を開放するのを可能にする。次に、局部的傾斜の測定に基づいて、公知の手段
により波面の位相の再構築（ステップ３９）を場合により処理することができる
。このステップは例えば入射波面の従来の幾何学収差を求めるのを可能にすると
共に、特に波面の振れの測定を可能にするもので、この測定はズレの値が公知で
あるので正確に求めることができる。
【００２４】 寄与の比較３６は種々の方法で行うことができる。例えば、第１の方法によれ
ば、異なるファイルを互いに比較する試みがなされる。この場合にはこれらのフ
ァイルが局部的変化に因る寄与（即ち、分析すべき波面に因る寄与のような低周
波の寄与に比較して、高周波の寄与）しか含んでいないことが好ましい。基準フ
ァイルが局部的変化に因る寄与しか含んでいないことは先験的に知ることができ
る。何故ならば、基準ファイルはこのような寄与を含まないように直接に作成さ
れているからであるか、或いは、緩慢な既知の変化に因る寄与は予め減算されて
いるからである。次に、測定ファイルを専ら局部的変化に因る寄与しか保持しな
いように局部的変化に適合させたハイパスフィルターにかけ（ステップ361）、
濾過後の測定ファイル（362）を直接に基準ファイルと比較することができる。
図３ではこの比較は363で示してある。この比較は起こり得るズレ（365）を決定
するのを可能にする。もしも基準ファイルが低周波寄与を含んでいるならば、例
えば、分析装置に入射する既知の非平面的な波面を用いて証明されたならば、基
準ファイルをもハイパスフィルターにかけることができる。好ましくは、この濾
過は図３に示したように同一である。
【００２５】 次いで、濾過後の２つのファイル（図３に362と364で示す）間で比較363を行
う。図２Ａから図２Ｄに示した例では、比較前のファイルは図２Ｃに示してある
。カーブ２３は基準ファイルに対応している；この例では基準ファイルは局部的
変化に因る寄与しか含んでいないので、カーブ２３は図２Ａのカーブ２１と同じ
である。これに対して、カーブ２４は図２Ｂのカーブ２２をハイパス濾過した後
に得られる；この簡単な例では、濾過はただ曲率に因る寄与をなくする。比較36
3は例えば濾過後の２つのファイル間の相関操作により行うことができる。この
操作の結果はこの例では図２Ｄのカーブ２５で示してある。このカーブは可能な
ズレ（dec）の値に応じた相関の結果を与えるもので、ズレはサブ瞳孔の数で示
してある。従って、ここでは次式を計算することになる。
【数１】
【００２６】 式中、f(i)は例えば基準ファイル（場合により濾過後）内のサブ瞳孔SPiから
来るスポットの位置の偏差の値であり、g(i-dec)は濾過後の測定ファイル内のサ
ブ瞳孔SPiから来るスポットの位置の偏差の値（これに対してずれdecが適用され
る）である。この例では、２つのサブ瞳孔に等しいズレについて相関関係のピー
クがある。
【００２７】 測定ファイルおよび／又は基準ファイルに適用するハイパス濾過361は点のフ
ァイルに対する従来型の濾過であることができ、マトリックス構造の局部的変化
に適合したカットオフ周波数を選択する；この周波数は例えばマトリックスの平
均ピッチの逆数に所与の数Ｎを乗じたものに等しい。Ｎは、この場合、局部的変
化に因る寄与が保持されるように充分大きく設定されると共に、入射波面に因る
寄与が最大限に抑制されるように充分小さく設定される。所与の（例えば円形の
）サポートの波面の場合で、既知の多項式に基づいて波面の位相を良く分解する
に適した波面の場合には、濾過は、また、これらの多項式が与える数に因る寄与
をファイル内で減算することからなる。これには、例えば、従来の円形サポート
を有する波面の場合におけるZernikeの多項式がある。
【００２８】 局部的変化に因る寄与の比較（３６）のための他の方法によれば、２つのファ
イルの一方および／又は他方をハイパス濾過に付すことは必要ではない。例えば
、最初に２つのファイルの一方（例えば、測定ファイル３５）にズレの仮定値を
適用し、次いで斯く得られたファイルから基準ファイル３２を減算する。それか
ら、適用したズレの値を繰り返しながら、減算により得られたファイル内におい
てズレがどの値のときに局部的変化（高周波）に因る寄与が最も小さくなるかを
調べる。
【００２９】 勿論、２つのファイル内で構造の局部的変化に因る寄与を比較すると共に、そ
れからズレを演繹するために、他の数学的方法も使用することができる。
【００３０】 以下には本発明の方法を実施するための本発明の装置のマトリックス構造内に
導入する局部的変化の他の例を記載する。入射波面に対応するスポットの位置の
周波数分布の一般的形態を知った上で、或いは、同じことではあるが、波面の傾
斜の周波数分布の形態を知った上で、ズレを決定する最大の確率を得るべく局部
的変化を最適化することを試みることができる。この最適化はこの方法を改変す
ることによりなされ、この方法は例えば限られた数のZernikeの多項式に位相が
分解されることが分かっている円形サポートを有する波面に適用することができ
る。それから高周波の寄与（これについては分析中の波面の寄与の一般的形態を
知ることにより理論的周波数分布を与えることができる）を生じる非周期的な局
部的変化を求める。局部的変化に対応するマトリックス構造を計算するためには
、例えば、サブ瞳孔の全体に対して夫々のサブ瞳孔に対応するスポットの位置を
ランダム抽出することができる。周波数の分野ではこれは一定の分布を生じ、こ
れに求める局部的変化の理論的分布を乗じる。この新たな分布の逆フーリエ変換
を行うことにより、サブ瞳孔に対応するスポットの偏差の新たな値を得る。これ
らの値は任意単位で与えられるので、実際にマトリックスの製造に適用するため
にはメートルスケールに翻訳しなければならない。
【００３１】 以上では、構造の局部的変化は隣接する１つ若しくは複数のマイクロレンズの
位置の偏差からなるものと想定した。 １つ若しくは複数のマイクロレンズのサイズの変化を想定することも可能であ
る。これもまたセンサー面上においてこれらのマイクロレンズに対応するサブ瞳
孔から来るスポットの位置の偏差として表される。 しかし、構造の局部的変化を形成するためにマイクロレンズに固有の他のパラ
メータを採用することもできる。
【００３２】 即ち、本発明の装置のためのマイクロレンズ・マトリックスの他の実施例にお
いては、構造の局部的変化は、隣接する１つ若しくは複数のマイクロレンズの透
過率の変化であり得る。この場合には、局部的変化はスポットの位置の偏差とし
て表されず、これらのスポットの光度の変化として表される。しかし、前述した
例に基づいて説明した本発明の方法の実施例は等しく適用することができる。基
準ファイルおよび測定ファイル内において夫々のサブ瞳孔に、スポットの位置の
外に、それらの光度を関連づけるだけで足りるのであり、これらの寄与間のサブ
瞳孔の数における起こり得るズレ（３７）を決定するために比較（図３のステッ
プ３６）しなければならないのはスポットの光度におけるマトリックス構造の局
部的変化に因る寄与である。 勿論、本発明の装置のマトリックス構造の局部的変化の異なる性質を組み合わ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による波面分析方法を実施するためのマイクロレンズのマトリックス
とセンサーを示す。
【図２】 図２Ａから図２Ｄは本発明の方法の実施例を示す。
【図３】 本発明の方法の概要を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波面の傾斜の局部的測定に基づいて波面を分析する方法であ
    って、この方法は波面を収集するステップ（３４）を含み、前記ステップは： −特にマイクロレンズ（Li）のマトリックス（ML）とセンサー（DET）と信号
    処理手段とにより波面を検出するステップであって、夫々のマイクロレンズ（Li ）は、指数が付されたサブ瞳孔（SPi）を画定すると共に前記サブ瞳孔に遮られ
    た波面の基本表面を結像して、信号を出力するセンサー上にスポット（Ti）を形
    成し、センサー上のスポットの推定局部化領域（Zi）は夫々のサブ瞳孔毎に画定
    されるものと、 −センサーが出力する信号を処理して、特にスポットが検出された局部化領域
    内における各サブ瞳孔に前記スポットの位置を関連づける測定ファイル（３５）
    を作成するのを可能にするステップであって、各サブ瞳孔がその指数で示されて
    いるもの、 とを含み、前記方法の特徴は、前記方法が更に、 ・少なくとも１つの構造上の局部的変化を呈するマイクロレンズマトリックス
    （ML）を予め選択すること（３０）と、 ・このマトリックスを予め特徴づけて、サブ瞳孔が既知の波面によって照射さ
    れた時に、指数で示された夫々のサブ瞳孔に、当該サブ瞳孔から来たスポットの
    位置を関連づける基準ファイル（３２）を作成するのを可能にするステップ（３
    １）であって、前記ファイルのデータがマトリックスの構造上の局部的変化に因
    る寄与を有するものと、 ・夫々の波面分析（３３）の際に、 −マトリックスの構造上の局部的変化に因る寄与を同じく有するデータから
    なる測定ファイル（３５）を作成することと、 −前記２つのファイルの各々から取った前記寄与を比較（３６）して、前記
    ２つの寄与の間の起こり得るズレ（３７）をサブ瞳孔の数で決定するのを可能に
    すると共に、検出されたスポットとそれが来るサブ瞳孔との間の対応関係を確実
    に控除するのを可能にすることと、 −この対応関係を知りながら、測定ファイルと基準ファイルに基づいて、波
    面によって照射された夫々のサブ瞳孔によって遮られた夫々の基本表面上の波面
    の平均傾斜を計算すること（３８）、 とを含んでいることからなる方法。
  2. 【請求項２】 基準ファイル（３２）は局部的変化に因る寄与しか含んでお
    らず、測定ファイル内の局部的変化に因る寄与は前記ファイルを前記変化に適合
    させたハイパス濾過（361）に付すことにより得られ、２つの寄与の間のズレ（
    ３７）は次いで基準ファイル（32）と濾過後の測定ファイル（362）とを比較す
    ること（363）により決定されることを特徴とする請求項１に基づく方法。
  3. 【請求項３】 測定ファイル内および基準ファイル内の局部的変化に因る寄
    与はこれら２つのファイルを同一のハイパス濾過（361）に付すことにより得ら
    れ、２つの寄与の間のズレ（３７）は濾過後の２つのファイル（362、364）を比
    較すること（363）により決定されることを特徴とする請求項１に基づく方法。
  4. 【請求項４】 分析すべき波面の位相は公知の多項式に基づいて分解可能で
    あり、ファイルに適用するハイパス濾過（361）は前記多項式の所与の数による
    寄与を当該ファイルから減算することからなることを特徴とする請求項２又は３
    に基づく方法。
  5. 【請求項５】 濾過後のファイルの比較（363）は相関操作により行われる
    ことを特徴とする請求項３又は４に基づく方法。
  6. 【請求項６】 前記比較（３６）は、斯く得られたファイルと他のファイル
    との間の減算を行いながら、かつ、減算により得られたファイル内においてズレ
    がどの値のときに局部的変化に因る寄与が最小になるかを決定するべく適用した
    ズレの値を繰り返しながら、２つのファイル（３２、３５）の一方にズレの仮定
    値を適用することにより行われることを特徴とする請求項１に基づく方法。
  7. 【請求項７】 特に波面の振れの正確な値を決定するのを可能にするべく、
    波面の位相を再構築するステップ（３９）を更に含むことを特徴とする前記請求
    項のいづれかに基づく方法。
  8. 【請求項８】 特にマイクロレンズ（Li）のマトリックス（ML）とセンサー
    （DET）と信号処理手段とを備えた波面分析装置であって、夫々のマイクロレン
    ズ（Li）は、指数が付されたサブ瞳孔（SPi）を画定すると共に前記サブ瞳孔に
    遮られた波面の基本表面を結像して、信号を出力するセンサー上にスポット（Ti ）を形成し、センサー上のスポットの推定局部化領域（Zi）は夫々のサブ瞳孔毎
    に画定され、前記処理手段は、センサーが出力する信号を処理して、特にスポッ
    トが検出された局部化領域内における各サブ瞳孔に前記スポットの位置を関連づ
    ける測定ファイル（３５）を作成するのを可能にし、各サブ瞳孔はその指数で示
    され、前記装置の特徴は、 ・マイクロレンズのマトリックス（ML）は少なくとも１つの構造上の局部的変
    化を呈し、このマトリックスは、サブ瞳孔が既知の波面によって照射された時に
    、指数で示された夫々のサブ瞳孔に、当該サブ瞳孔から来たスポットの位置を関
    連づける基準ファイル（３２）を作成するべく予め特徴づけられており、前記フ
    ァイルのデータはマトリックスの構造上の局部的変化に因る寄与を有すること、 ・測定ファイル（３５）はマトリックスの構造の局部的変化に因る寄与を同じ
    く有すること、 ・前記処理手段は更に、 −マトリックスの構造の局部的変化に因る寄与を同じく有するデータからな
    る測定ファイル（３５）を作成すること、 −前記２つの寄与の間の起こり得るズレ（３７）をサブ瞳孔の数で決定する
    のを可能にすると共に、検出されたスポットとそれが来るサブ瞳孔との間の対応
    関係を確実に控除するのを可能にするべく、前記２つのファイルの各々から取っ
    た前記寄与を比較すること、 −この対応関係を知りながら、測定ファイルと基準ファイルに基づいて、波
    面によって照射された夫々のサブ瞳孔によって遮られた夫々の基本表面上の波面
    の平均傾斜を計算すること、 を可能にすることからなる装置。
  9. 【請求項９】 マトリックスの構造の少なくとも１つの局部的変化は、マト
    リックスの製造方法の非再現性に因る制御されないマトリックスの欠陥であるこ
    とを特徴とする請求項８に基づく装置。
  10. 【請求項１０】 マトリックスの構造の少なくとも１つの局部的変化は、マ
    トリックスの製造時に導入された制御された変化であることを特徴とする請求項
    ８又は９に基づく装置。
  11. 【請求項１１】 波面の傾斜の周波数分布の一般的形態が知られているとし
    て、これらの局部的変化に因る寄与の周波数分布が前記一般的形態に適合するべ
    くマトリックスの構造内に局部的変化が導入されることを特徴とする請求項８か
    ら１０のいづれかに基づく装置。
  12. 【請求項１２】 構造の少なくとも１つの局部的変化は隣接する１つ若しく
    は複数のマイクロレンズの位置の偏差からなり、比較（３６）のために前記２つ
    のファイルの各々から取った寄与はスポットの位置における局部的変化に因る寄
    与であることを特徴とする請求項８から１１のいづれかに基づく装置。
  13. 【請求項１３】 構造の少なくとも１つの局部的変化は隣接する１つ若しく
    は複数のマイクロレンズの透過率の変化からなり、前記ファイル（３２、３５）
    は更に夫々のサブ瞳孔に当該サブ瞳孔から来るスポットの光度を関連づけ、比較
    （３６）のために前記２つのファイルの各々から取った寄与はスポットの光度の
    局部的変化に因る寄与であることを特徴とする請求項８から１２のいづれかに基
    づく装置。
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