(57)【要約】【課題】レンズの外形中心に対する光学面中心の偏芯情報が迅速かつ高精度で取得できるレンズ偏芯測定方法と、光学面中心の偏芯による影響を低減でき、所望の光学性能を達成できるレンズ組立方法を提供する【解決手段】レンズ偏芯測定方法は、干渉計を用いてレンズの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいてレンズの光学面中心を求めるステップと、レンズの外形中心を検出するステップと、得られた外形中心を基準として、光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を算出するステップとを含む。【選択図】図１
2010170602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計を用いてレンズの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいてレンズの光学面中心を求めるステップと、
レンズの外形中心を検出するステップと、
得られた外形中心を基準として、光学面中心の偏芯情報を算出するステップと、を含むことを特徴とするレンズ偏芯測定方法。
【請求項２】
外形中心を取得するステップは、光学面中心を求めるステップの前または後に、レンズの平面画像を撮像し、該平面画像の画像処理によって干渉計の光軸中心に対する外形中心の位置を算出することを特徴とする請求項１記載のレンズ偏芯測定方法。
【請求項３】
光学面中心を求めるステップは、レンズを干渉計の移動機構に搭載し、レンズの外形中心が干渉計の光軸中心と一致するようにレンズを位置決めした状態で、光学面中心を算出することを特徴とする請求項１記載のレンズ偏芯測定方法。
【請求項４】
外形中心を取得するステップは、レンズを干渉計の自動調芯機構に搭載し、レンズの外形中心が干渉計の光軸中心と一致するようにレンズを位置決めした状態で、光学面中心を算出することを特徴とする請求項１記載のレンズ偏芯測定方法。
【請求項５】
光学面中心を求めるステップは、干渉縞の強度情報に基づいて、レンズの少なくとも一部の光学特性を測定することを特徴とする請求項１記載のレンズ偏芯測定方法。
【請求項６】
レンズ鏡枠の外形中心を検出するステップと、
レンズの外形中心およびレンズの回転基準マークを検出するステップと、
干渉計を用いてレンズの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいてレンズの光学面中心を求めるステップと、
得られた外形中心およびレンズの回転基準マークを基準として、光学面中心の偏芯情報を算出するステップと、
算出した偏芯情報に基づいて、レンズ鏡枠の外形中心とレンズの光学面中心とが一致するようにレンズをレンズ鏡枠に対して位置決めするステップと、を含むことを特徴とするレンズ組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光ピックアップ等の光学装置に用いられるレンズの偏芯測定方法に関する。また本発明は、偏芯情報に基づいてレンズを鏡枠に組み立てるためのレンズ組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤの他に、次世代ＤＶＤ（例えば、Blu-ray（登録商標）等）が開発されており、異なる種類の記録媒体への記録／再生が可能な互換性のある光ピックアップ装置が求められている。光ピックアップ装置は、一般に、複数の光学素子を組み付けて構成されている。従って、複数のレンズで単一波長の結像スポットを形成するだけでなく、複数のレンズで二波長以上の結像スポットを形成することが望まれている。
【０００３】
光学素子は、予め外形加工（例えば、芯取り加工）され、単レンズ構成または複数レンズ構成で鏡枠に組み込まれる。その際、レンズの外形中心を基準として、レンズ鏡枠に組み込まれるが、レンズの光学面中心と外形中心が偏芯していると、所定の性能が得られない。特に、複数のレンズを組み合わせる場合、偏芯の影響は大きくなる。
【０００４】
従来、レンズの光学性能を用いて光学面中心を検出して組み立てる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１には、複数の透過型光学素子を精度よく芯合わせ可能な光ピックアップ装置及びその調芯方法が開示されている。一方のレンズ（回折光学素子）には、軸芯上に芯合わせ用マークが形成されており、もう一方のレンズ（対物レンズ）には芯合わせ用マークが形成されていない。組み立ての際、対物レンズに対して照明光を照射し、その結像スポットを光学顕微鏡などで観察しながら、結像スポットの位置と回折光学素子の芯合わせ用マークとを一致させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２０２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、一方のレンズ（対物レンズ）を通った光は、もう一方のレンズ（回折光学素子）の表面ではない部分に結像スポットを形成するため、結像スポットの位置と芯合わせ用マークとは光軸方向に沿って一定距離だけ離れている。そのため、観察の焦点合わせの際、光学顕微鏡を光軸方向に移動させる必要がある。
【０００７】
この場合、１）光学的に影響のない程度まで芯合わせ用マークを小さくすると、成形での転写が困難になる。２）光学的に影響のない程度まで芯合わせ用マークを小さくすると、高倍率での観察が必要であることから、焦点深度が浅くなり、また視野も狭くなるため、結像スポットと芯合わせ用マークの２つを見つけるまでに時間がかかる。３）焦点合わせの移動方向を光軸方向に合わせる手段が別途必要になる。
【０００８】
本発明の目的は、芯合わせ用マークを用いることなく、レンズの外形中心に対する光学面中心の偏芯情報が迅速かつ高精度で取得できるレンズ偏芯測定方法を提供することである。
【０００９】
また本発明の目的は、光学面中心の偏芯による影響を低減でき、所望の光学性能を達成できるレンズ組立方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るレンズ偏芯測定方法は、
干渉計を用いてレンズの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいてレンズの光学面中心を求めるステップと、
レンズの外形中心を検出するステップと、
得られた外形中心を基準として、光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を算出するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明において、外形中心を取得するステップは、光学面中心を求めるステップの前または後に、レンズの平面画像を撮像し、該平面画像の画像処理によって干渉計の光軸中心に対する外形中心の位置を算出することが好ましい。
【００１２】
本発明において、光学面中心を求めるステップは、レンズを干渉計の移動機構に搭載し、レンズの外形中心が干渉計の光軸中心と一致するようにレンズを位置決めした状態で、光学面中心を算出することが好ましい。
【００１３】
本発明において、外形中心を取得するステップは、レンズを干渉計の自動調芯機構に搭載し、レンズの外形中心が干渉計の光軸中心と一致するようにレンズを位置決めした状態で、光学面中心を算出することが好ましい。
【００１４】
本発明において、光学面中心を求めるステップは、干渉縞の強度情報に基づいて、レンズの少なくとも一部の光学特性を測定することが好ましい。
【００１５】
また本発明に係るレンズ組立方法は、
レンズ鏡枠の外形中心を検出するステップと、
レンズの外形中心およびレンズの回転基準マークを検出するステップと、
干渉計を用いてレンズの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいてレンズの光学面中心を求めるステップと、
得られた外形中心およびレンズの回転基準マークを基準として、光学面中心の偏芯情報を算出するステップと、
算出した偏芯情報に基づいて、レンズ鏡枠の外形中心とレンズの光学面中心とが一致するようにレンズをレンズ鏡枠に対して位置決めするステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レンズの外形中心に対する光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を事前に取得しておくことにより、レンズ組立の際、レンズの外形基準でレンズ鏡枠に組み込むことが可能となる。その結果、光学面中心の偏芯による影響を低減でき、所望の光学性能を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用可能な干渉計装置の一例を示す構成図である。
【図２】干渉計装置で得られる干渉縞を示す説明図である。
【図３】干渉縞の画像処理手法の一例を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、干渉縞画像の全画素のコントラストを算出したときの参考図であり、図４（ｂ）は、横方向および縦方向に沿ったコントラスト曲線を示すグラフである。
【図５】被検レンズＭＬの平面画像およびその信号処理結果を示す説明図である。
【図６】ステージ１５または参照凹面ミラー３１の退避動作を示す説明図である。
【図７】マークＫが付与された被検レンズＭＬの各種例を示す説明図である。
【図８】自動調芯ホルダの各種例を示す構成図である。
【図９】自動調芯性のあるレンズ台の例を示す断面図である。
【図１０】被検レンズＭＬをレンズ鏡枠６１に組み込む様子を示すもので、図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は平面図である。
【図１１】被検レンズＭＬの組立手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、レンズの光学面中心を算出する方法について説明する。レンズの光学加工面とフランジ部（コバ部）の境界は、判別しにくい場合がある。特に、フランジ部（コバ部）を組み付け時の基準平面として用いる場合、成形金型は光学加工面からフランジ部（コバ部）へ連続して加工されることがあり、その境界部（エッジ部）は判別しにくい。
【００１９】
また、光学加工面は、光学性能を有する光学有効範囲よりも大きく形成されることがある。その場合、成形時の転写状態により、光学性能の出ている（干渉縞の見える）領域の中心は、光学加工面の中心とは必ずしも一致しないため、実際に性能の出ている干渉縞から求める方が正確である。特に、光ピックアップ装置の対物レンズ、特に次世代ＤＶＤ（例えば、Blu-ray（登録商標）等）用の対物レンズは、収差を高精度に管理する必要があり、干渉計を用いた高精度な光学性能の測定が必須である。
【００２０】
図１は、本発明が適用可能な干渉計装置の一例を示す構成図である。この干渉計装置は、トワイマン・グリーン型の干渉計からなり、光学系として、光源１２と、コリメータレンズ１３と、光分割合成手段であるビームスプリッタ１４と、被検対象用ステージ１５と、参照平面ミラー１６と、撮像レンズ１７と、ＣＣＤセンサ１８とを備える。また、この干渉計装置は、駆動制御系として、光源駆動回路２１と、ステージ駆動装置２３と、参照ミラー走査用のＤ／Ａ変換回路２４と、参照ミラー移動用のモータドライバ２５と、画像処理装置２６と、これらの動作を統括的に制御するコンピュータ２７とを備える。
【００２１】
光源１２は、半導体レーザなどのコヒーレント光源として構成され、所定波長の検査光を出射する。光源１２は、波長可変型の光源を用いてもよく、あるいは、異なる波長の光を放射する複数の光源を切り替えるように構成してもよい。
【００２２】
光源１２は、光源駆動回路２１によって制御される。光源１２が半導体レーザである場合、光源駆動回路２１は、高周波重畳回路２１ａを内蔵しており、ＤＣ電流に高周波電流を重畳したものを供給することで、光源１２から出射する検査光のコヒーレンス長を所望の値に調整することができる。
【００２３】
コリメータレンズ１３は、光源１２からの出射光を平行光束に変換する。異なる波長の検査光を使用する場合、コリメータレンズ１３として色消しレンズを用いたり、あるいはコリメータレンズ１３を波長毎に対応するものに交換する。平行化された検査光は、ミラー３０を経由してビームスプリッタ１４に入射する。
【００２４】
ビームスプリッタ１４は、平行平板状の透明プレートであり、ビーム分割面１４ａに例えば半透鏡膜を形成している。ビームスプリッタ１４は、これに入射した検査光の一部をビーム分割面１４ａで反射して参照光とし、残りの検査光を透過させて被検光とする。
【００２５】
被検対象用ステージ１５は、手動機構（不図示）またはステージ駆動装置２３によって駆動可能であり、被検対象を３次元的に移動させて適所に保持する。図示の場合、被検対象用ステージ１５には、被検対象である被検レンズＭＬが固定されている。なお、被検対象が図示のようにレンズでありその結像特性を計測する場合、被検レンズＭＬの後方に参照凹面ミラー３１を配置し、被検レンズＭＬを通過した光を反射し、再び被検レンズＭＬを通過させてほぼ平行光束にしてビームスプリッタ１４に戻し、参照光と干渉させる。被検レンズＭＬが、光ディスク用対物レンズ等の、所定の平行平面基板を介して集光するように設計されたレンズの場合、参照凹面ミラー３１と被検レンズＭＬとの間にカバーガラス３２を配置する。
【００２６】
参照平面ミラー１６は、入射面１６ａに例えば反射膜を形成している。参照平面ミラー１６は、圧電素子４１を介してアライメント装置４２に固定されている。圧電素子４１は、位相送り機構として、Ｄ／Ａ変換回路２４からの制御電圧に応じて伸縮し、参照ミラーを光軸ＯＡの方向に波長オーダで精密に往復移動させることができる。アライメント装置４２は、手動機構やモータドライバ２５に駆動されて、参照平面ミラー１６の光軸方向の位置や姿勢を適切な状態に保つ。
【００２７】
撮像レンズ１７は、ビームスプリッタ１４を経て合成された、被検レンズＭＬからの被検光と参照平面ミラー１６からの参照光とを合成光として集光する。なお、図示を省略しているが、撮像レンズ１７には、これを光軸ＯＡ方向等に変位させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってフォーカス状態を調整することができる。
【００２８】
ＣＣＤセンサ１８には、撮像レンズ１７によって一旦集光された合成光が干渉縞として投影される。この干渉縞のパターンは、電気信号として画像処理装置２６に出力される。この電気信号は、ＣＣＤセンサ１８に投影された干渉パターンに対応する画像信号としてコンピュータ２７に出力される。なお、図示を省略しているが、ＣＣＤセンサ１８には、これを光軸ＯＡ方向に移動させる駆動機構を付設しており、かかる駆動機構等の調節によってＣＣＤセンサ１８による撮像倍率を調整することができる。また、ＣＣＤセンサ１８は、画像処理装置２６側から制御されるカメラシャッタを有する。このカメラシャッタは、内蔵するフォトダイオードの蓄積時間を調節するものであり、入射する光強度にかかわらず適切な輝度分布の画像信号を与える。
【００２９】
コンピュータ２７は、光源駆動回路２１を制御して、光源１２を点灯させるとともに、出射する検査光のコヒーレンス長を調整する。また、コンピュータ２７は、Ｄ／Ａ変換回路２４を制御して、参照平面ミラー１６を光軸方向に移動させることによって、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の移動を制御することができ、干渉縞の位置制御が行える。位相制御された最低３枚以上の干渉縞から測定対象の波面や形状を高精度に測定できる。
【００３０】
また、コンピュータ２７は、モータドライバ２５を制御してアライメント装置４２を駆動し、参照平面ミラー１６の光軸方向の位置を調整する。つまり、コンピュータ２７、モータドライバ２５、及びアライメント装置４２は、光路差制御手段を構成する。これにより、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞の明暗強度差に相当するビジビリティを調整することができ、被検対象による波面変化の計測精度を一定以上に保つことができる。
【００３１】
次に、干渉計装置の動作について説明する。まず、被検対象用ステージ１５上に被検対象である被検レンズＭＬをセットする。次に、アライメント装置４２を手動または電動で動作させることにより、光軸ＯＡに沿って参照平面ミラー１６を移動させて距離Ｌ１を調節することができ、参照光路長及び被検光路長を実質的に等しくすることができる。
【００３２】
次に、光源駆動回路２１を動作させて、光源から特定波長の検査光を出射させる。この際、光源駆動回路２１は、光源１２に対してＤＣ電流に高周波電流を重畳したものを供給して検査光のコヒーレンス長を調節する。つまり、光源駆動回路２１やコンピュータ２７は、コヒーレンス調整手段として機能する。これにより、必要な被検光のみを選択して参照光との干渉縞を発生させることができる。
【００３３】
次に、アライメント装置４２を微動させて、ＣＣＤセンサ１８に投影される干渉縞のビジビリティを調整する。これにより、画像処理装置２６で検出する干渉パターンのコントラストを所望の値に設定することができる。これと相前後して、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタを適宜調節して、画像処理装置２６で検出する干渉パターンの輝度を調節する。具体的には、ＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を調節して、干渉パターンの輝度を干渉パターンの計測に適する値にする。この際、ＣＣＤセンサ１８のカメラシャッタの調節を自動化することができる。例えば、画像処理装置２６で検出した画像をコンピュータ２７で解析して画像の平均輝度等からＣＣＤセンサ１８の蓄積時間を設定して画像処理装置２６に指令信号を出力する。次に、コンピュータ２７からＤ／Ａ変換回路２４に制御信号を出力して圧電素子４１を変化させる。これにより、参照平面ミラー１６を位相送りする走査が可能になり、高精度な波面計測が可能になる。
【００３４】
さらに本実施形態では、被検対象用ステージ１５に戴置した被検レンズＭＬの平面画像を撮像するための撮像カメラ５１と、撮像カメラ５１からの画像信号を処理するための画像処理装置５２とが設置される。画像処理装置５２で処理された信号はコンピュータ２７に伝送され、必要に応じてスクリーン上に表示される。撮像カメラ５１の動作については後述する。
【００３５】
次に、干渉計装置で得られる干渉縞情報から被検レンズＭＬの光学面中心を求める手法について説明する。
【００３６】
図２は、干渉計装置で得られる干渉縞を示す説明図である。干渉縞に略同じ大きさの円形マスク（図中の白線）を合わせる手法として、縦縞での上下方向調整と、横縞での左右方向調整の、２段階での調整がある。これは、円形マスクを手動で上下左右に移動させながら、干渉縞と円形マスクの相対位置ずれが小さくなるように目視で確認しながら行うことができる。２段階で行う理由は、１）干渉縞が密になると端を認識しやすいこと、２）密にならない方向の端は、干渉縞の暗い部分が重なる場合があるため、端を認識しにくいこと、等である。
【００３７】
なお、略同じ大きさの円形マスクは、設計上の干渉縞大きさから設定してもよいし、縦縞で上下方向の円形マスクの大きさを求め、横縞で左右方向の円形マスクの大きさを求め、その平均の大きさを円形マスクとしてもよいし、楕円形マスクとしてもよい。ＣＣＤ画素が正方形でなく長方形で、長辺と短辺の差が補正されていない場合、設計上は円形の干渉縞でも楕円形の干渉縞として観察されてしまうことがあり、その場合は楕円形マスクとする。さらに、（円形・楕円形）以外の干渉縞形状、例えば矩形の場合も同様の調整が可能である。
【００３８】
マスクはコンピュータ２７で生成しており、そのマスクの中心位置は既知であることから、所定形状のマスクと干渉縞との位置合わせ操作により、被検レンズＭＬの光学面中心を求めることができる。
【００３９】
図３は、干渉縞の画像処理手法の一例を示す説明図である。被検レンズＭＬの光学面中心を自動で検出する場合、例えば下記のルーチンが考えられる。まず、適当な閾値で２値化して干渉縞の明暗を分離する（図３（ａ）（ｄ）参照）。その２値化画像を輪郭検出し（図３（ｂ）（ｅ）参照）、円周方向の輪郭のみ抽出する（図３（ｃ）（ｆ）参照）。略同じ大きさの円形マスクに対して、縦縞の輪郭での上下方向調整と、横縞の輪郭での左右方向調整との２段階で検出する。
【００４０】
手動検出の場合と同様に、略同じ大きさの円形マスクは、設計上の干渉縞大きさから設定してもよいし、縦縞で上下方向の円形マスクの大きさを求め、横縞で左右方向の円形マスクの大きさを求め、その平均の大きさを円形マスクとしてもよいし、楕円形マスクとしてもよい。
【００４１】
なお、これらの処理の前後や途中に、平滑化や膨張・収縮処理等によるノイズ除去、エッジ強調、コントラスト強調、フィルタ処理等を行ってもよい。
【００４２】
また、上記方法以外の方法で、干渉縞の中心位置を検出してもよい。
【００４３】
上記方法には、１）縦横の干渉縞を発生させる２段階の処理が必要であり、２）干渉縞の黒い部分が背景（バックグラウンド）に重なるため、図のように破線になってしまい、また干渉縞の本数を多くしなければ、破線の間隔が広がってしまう、という課題がある。
【００４４】
そこで、参照平面ミラー１６の光軸方向の走査によるフリンジスキャンを行って、各画素のコントラスト情報を算出して、マスク位置を決定してもよい。その場合、１）フリンジスキャンを行う１段階の処理でよく、２）干渉縞の方向・本数に、検出精度は左右されない、という利点がある。
【００４５】
具体的な手順として、ａ）フリンジスキャンを用いて縞画像を撮像する。ｂ）撮像された縞画像のデータから、各画素の強度変化データ（各画素における干渉縞の明暗が正弦波状に変化するデータ）の、周波数特性のうち振幅の情報を用いて、各画素のコントラスト情報を算出する。ｃ）適当な閾値以上のコントラストがある画素を干渉縞範囲（多角形）として算出する。ｄ）干渉縞範囲の中心を算出する。
【００４６】
なお、ｃ）の閾値処理では、すべての画素において閾値の判定を行ってもよい。ただし、全画素において判定の処理を行うには時間がかかる。そこで、処理の高速化のために、画面の横方向もしくは縦方向に一定の間隔で走査を行い、干渉縞端部を検出して、干渉縞範囲（多角形）を算出してもよい。このとき、干渉縞は画面中央付近にあり、上下左右には余白があるため、効率よく干渉縞端部を検出するには、画面中央、または任意の１点、または前回測定時の中心位置から、放射状にある角度ピッチで走査を行い、干渉縞端部を検出して、干渉縞範囲（多角形）を算出してもよい。さらに、干渉縞がある範囲がおおよそ予測できる場合、半径方向の走査範囲も、ある値以上ある値以下に限定することもできる。またその場合、走査方向も中心→画面端（内→外）でもよいし、画面端→中心（外→内）でもよい。なお、いずれの場合も、閾値の設定は事前に設定した固定値でもよいし、最大コントラストに対する比率を自動設定してもよい。
【００４７】
図４（ａ）は、干渉縞画像の全画素のコントラストを算出したときの参考図である。図４（ｂ）は、横方向および縦方向に沿ったコントラスト曲線を示すグラフである。コントラスト曲線が予め設定した閾値と交差する位置を、干渉縞の端部として検出することができる。このとき、ｄ）の中心算出では、干渉縞範囲である多角形重心を干渉縞の中心としてもよい。
【００４８】
また、干渉縞の形状が決まっている場合、１）「その形状の相似形のマスクの大きさ可変」＋「位置可変」、または２）「その形状の相似形のマスクの大きさは固定」＋「位置可変」、でマスクを設定してもよい。
【００４９】
例えば、円形の場合、下記のような手法が考えられる。
１．多角形に対する外接円  （大きさ・位置可変）
２．多角形に対する内接円  （大きさ・位置可変）
３．多角形に対して、最小自乗法等による数学的な手法で算出した、最も誤差の小さい近似円  （大きさ・位置可変）
４．多角形に対して、パターンマッチング手法で算出した、大きさ・位置の円  （大きさ・位置可変）
５．多角形に対して、固定の大きさの円と、多角形との、最小自乗法等による数学的な手法で算出した誤差の小さい位置。固定の大きさの円は、干渉縞と略同じ大きさか、それよりも小さな円でもよい。（位置のみ可変）
６．多角形に対して、パターンマッチング手法で算出した位置。テンプレートの固定の大きさの円は、干渉縞と略同じ大きさか、それよりも小さな円でもよい。（位置のみ可変）
【００５０】
また、ここで求めた中心はさらに微調整を行ってもよい。上記グラフのように、エッジ部は傾きが急なため、ノイズ等の影響を受けて、閾値の調整だけでは正確に中心を算出できない場合がある。その場合、マスクから数ピクセル内側の、略相似形のマスクにおいて、そのマスク上のコントラスト（周辺コントラスト）の最大値−最小値が最も小さくなるように、中心位置を数ピクセル移動して走査してもよい。円形の干渉縞の場合、中心から同じ距離の場所の干渉縞のコントラストはほぼ同じであることから、そのマスク上のコントラスト（周辺コントラスト）で微調整する。
【００５１】
次に、被検レンズＭＬの外形中心を求める手法について説明する。外形中心を検出する方法としては、下記の手法が考えられる。
【００５２】
１）干渉計に対して任意の位置にレンズを置き、干渉縞測定前後にレンズ外形中心を検出して、干渉計に対する相対的な位置ずれを算出する（干渉計の干渉縞より求めた光学面中心＋レンズ外形中心位置ずれ＝外形中心との偏芯）。
【００５３】
２）干渉計に置く前に、レンズ外形中心を検出して、干渉計に対して常に外形中心が同じ位置になるように、レンズを置く（干渉計の干渉縞より求めた光学面中心＝外形中心との偏芯）。
【００５４】
３）干渉計に対して常に外形中心が同じ位置になるような、レンズ台を用いる（干渉計の干渉縞より求めた光学面中心＝外形中心との偏芯）。
【００５５】
１）２）では、前述した撮像カメラ５１で取得した画像に基づいて、レンズの外形中心を検出する。この場合、外形中心の画像処理に制限はなく、適当な閾値で２値化して外形を輪郭検出しその重心から外形中心を算出してもよいし、またはパターンマッチング手法により外形中心を算出してもよい。なお、これらの処理の前後や途中に、平滑化や膨張・収縮処理等によるノイズ除去、エッジ強調、コントラスト強調、フィルタ処理等を行ってもよい。
【００５６】
図５は、被検レンズＭＬの平面画像およびその信号処理結果を示す説明図である。被検レンズＭＬは、球面形状の光学加工面１と、その周囲に延びる環状のフランジ部２とを備える。ここでは、フランジ部２のエッジと円形マスクＱとのパターンマッチング手法を適用して、外形中心Ｑｃを算出している。
【００５７】
なお、１）２）のどちらの場合も、ステージ１５の上方には参照凹面ミラー３１（＋カバーガラス３２）が存在するため、レンズを置く際はどちらかを退避させる必要がある。
【００５８】
図６は、ステージ１５または参照凹面ミラー３１の退避動作を示す説明図であり、図６（ａ）（ｃ）（ｅ）（ｇ）は、図１の干渉計装置を上から見た平面図であり、図６（ｂ）（ｄ）（ｆ）（ｈ）はその正面図である。
【００５９】
図６（ａ）〜（ｄ）は、ステージ１５は固定した状態で、参照凹面ミラー３１を移動する態様を示す。図６（ａ）（ｂ）において、参照凹面ミラー３１を側方に移動した状態で、ステージ１５の上方に配置した撮像カメラ５１が被検レンズＭＬの平面画像を撮像する。得られた平面画像から外形中心を算出する。その後、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、参照凹面ミラー３１を元の位置に戻している。
【００６０】
一方、図６（ｅ）〜（ｈ）は、参照凹面ミラー３１は固定した状態で、ステージ１５を移動する態様を示す。図６（ｅ）（ｆ）において、ステージ１５を側方に移動した状態で、その上方に配置した撮像カメラ５１が被検レンズＭＬの平面画像を撮像する。得られた平面画像から外形中心を算出する。その後、図６（ｇ）（ｈ）に示すように、ステージ１５を元の位置に戻している。
【００６１】
こうした退避動作を行うためには、参照凹面ミラー３１及び／又はステージ１５の側方移動を可能にする直線移動機構（不図示）が干渉計装置の内部に設置される。なお、ステージ１５を移動させる場合、載せたレンズがずれないようにレンズ固定が必要になる。レンズの固定は、機械的に固定してもよいし、エア吸着で固定してもよい。
【００６２】
外形中心を検出する際、被検レンズＭＬに事前に形成された、レンズの方向を識別するためのマークを検出してもよい。マークは、レンズ成形時に形成してもよく、あるいは外形中心検出前にレンズに加工してもよい。またマークは、塗料等を塗布（インクジェット等）してもよい。
【００６３】
図７は、マークＫが付与された被検レンズＭＬの各種例を示す説明図である。マークの位置に特に制限はないが、光学性能に与える影響が小さく、組み立ての際に障害とならない位置に設けることが好ましい。例えば、図７（ａ）のように、光学加工面１の外側にあるフランジ部２にマークＫを設けてもよく、あるいは、図７（ｂ）のように、光学加工面１のうち、光学性能に対する影響の小さい外周部にマークＫを設けてもよい。また、図７（ｃ）のように、フランジ部２の側面部２ａにマークＫを設けてもよい。また、マークＫの形状に制限はなく、図７（ｄ）のような線状でもよく、あるいは図７（ｅ）のような点状でもよい。
【００６４】
なお、こうしたマークＫは、被検レンズＭＬの光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を算出した後に付与するようにしても構わない。
【００６５】
次に、３）の場合、外形基準で高精度にレンズ位置決め動作、芯出し動作、固定動作等を行うことのできるレンズ台を用いる。
【００６６】
図８は、自動調芯ホルダの各種例を示す構成図である。図８（ａ）は、スプリングで内向きに付勢された３つの爪７が、リング部材６の側面に１２０度の等間隔で配置された自動調芯ホルダを示す（例えば、シグマ光機ＳＬＨシリーズ）。被検レンズＭＬを３つの爪７で保持すると、被検レンズＭＬの外形中心はホルダの中心と一致するようになる。
【００６７】
図８（ｂ）は、三方チャックの例を示し、シリンダ９で内向きに付勢された３つのチャック８が１２０度の等間隔で配置されている。被検レンズＭＬを３つのチャック８で保持すると、被検レンズＭＬの外形中心は三方チャックの中心と一致するようになる。
【００６８】
図９は、自動調芯性のあるレンズ台の例を示す断面図である。レンズ台１０は、円錐状の穴を有する。その円錐面にフランジ部が当接するように被検レンズＭＬを戴置し、下方に真空吸着することによって、被検レンズＭＬの外形中心は、穴の中心と一致するようになる。初期の位置が大きくずれている場合には、１回置くだけでは中心への調整残りが発生するため、何度か置き直してもよい。
【００６９】
以上のように、１）２）３）の手法を用いて、被検レンズＭＬの外形中心が正確に決定できる。こうした外形中心を取得するステップは、光学面中心を求めるステップの前または後に実施できる。そして、被検レンズＭＬの外形中心と被検レンズＭＬの光学面中心との偏差を計算することにより、外形中心を基準として、光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を算出することが可能になる。
【００７０】
なお、光学面中心を算出するために取り込んだ干渉縞画像を用いて、被検レンズＭＬの少なくとも一部の光学特性について干渉測定してもよい。偏芯測定と同時に、干渉測定による光学性能も測定でき、しかも１回の測定で済むことから、性能検査の効率を上げることができる。
【００７１】
また、凹面原器（参照凹面ミラー３１）の光軸方向、光軸と垂直な平面内の位置が未調整、いわゆるチルトパワー調整前、言い換えると、ワンカラーやヌルフリンジでない状態の干渉縞画像でも、光学面中心を算出することはできる。そのため、偏芯量を算出した後に、改めて調整を行い、干渉測定を行ってもよい。その際、取り込む画像の範囲（領域、マスク）は、干渉縞と、略同じ大きさの範囲（領域、マスク）か、それよりも小さな範囲（領域、マスク）、でもよい。また、その中心位置が異なってもよい。
【００７２】
なお、組み付け誤差を考慮して、性能保障範囲より若干大きめの領域で光学性能が出るようにしていることがある為、性能保障範囲を測定する場合には、それよりも小さな範囲（領域、マスク）を測定する。
【００７３】
図１０は、被検レンズＭＬをレンズ鏡枠６１に組み込む様子を示すもので、図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は平面図である。光学面中心の偏芯情報を同定した被検レンズＭＬは、レンズ鏡枠６１の戴置面に当接した状態で、レンズ位置調整手段６０により、戴置面と同一面内で位置決め可能である。被検レンズＭＬの外形中心６１ｃは、上述の測定により既知であり、その外形中心６１ｃと光学面中心との偏芯（偏心量および偏心方向）についても上述の測定により既知である。従って、光学面中心の偏芯をキャンセルするように外形中心６１ｃを位置決めすることによって、レンズ鏡枠６１の外形中心６１ｃと被検レンズＭＬの光学面中心とを正確に一致させることが可能になる。
【００７４】
図１１は、被検レンズＭＬの組立手順を示すフローチャートである。まずステップｓ１において、機械的測定または光学的測定により、レンズ鏡枠６１の外形中心を検出する。次にステップｓ２において、上述したように、撮像カメラ５１を用いて被検レンズＭＬの外形中心およびレンズ回転基準マークを検出する。次にステップｓ３において、干渉計装置を用いて被検レンズＭＬの干渉縞情報を取得し、該情報に基づいて被検レンズＭＬの光学面中心を求める。
【００７５】
次にステップｓ４において、上述したように、得られた外形中心およびレンズ回転基準マークを基準として、光学面中心の偏芯情報（例えば、偏心量および偏心方向）を算出する。次にステップｓ５において、図１１に示すように、算出した偏芯情報に基づいて、レンズ鏡枠６１の外形中心６１ｃと被検レンズＭＬの光学面中心とが一致するように被検レンズＭＬをレンズ鏡枠６１に対して位置決めする。その後、接着剤を用いて被検レンズＭＬを固定する。なお、ステップｓ１は、ステップｓ２より先行する例を説明したが、ステップｓ５より前であれば足りる。
【００７６】
こうして組み立てたレンズユニットは、光学面中心の偏芯による影響が低減されているため、所望の光学性能を達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、レンズの外形中心に対する光学面中心の偏芯情報が迅速かつ高精度で取得できる点で、産業上極めて有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１  光学加工面
２  フランジ部
６  リング部材
７  爪
８  チャック
９  シリンダ
１０  レンズ台
１２  光源
１３  コリメータレンズ
１４  ビームスプリッタ
１５  被検対象用ステージ
１６  参照平面ミラー
１７  撮像レンズ
１８  ＣＣＤセンサ
２１  光源駆動回路
２３  ステージ駆動装置
２４  Ｄ／Ａ変換回路
２５  モータドライバ
２６，５２  画像処理装置
２７  コンピュータ
３１  参照凹面ミラー
４２  アライメント装置
５１  撮像カメラ
６０  レンズ位置調整手段
６１  レンズ鏡枠
ＭＬ  被検レンズ
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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