(57)【要約】【課題】偏心測定装置および方法において、被検レンズに欠陥等がある場合でも、偏心量を精度よく測定することができるようにする。【解決手段】偏心測定装置５０は、光源１と、被検レンズ９を回転させる回転機構７と、被検レンズ９に、光源１からの光を照射し、被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得部２と、反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出部と、算出された位置情報を記憶する記憶部と、反射像の描いた回転軌跡円を推定する第１の回転軌跡推定部と、推定された回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する位置情報選別部と、選別位置情報群に基づいて反射像の描いた回転軌跡円を推定する第２の回転軌跡推定部と、この回転軌跡円から被検面の偏心量を算出する偏心算出部とを備える。【選択図】図１
2010071867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズの被検面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、
光源と、
前記被検レンズを光軸まわりに回転させる回転機構と、
該回転機構により回転される前記被検レンズに、前記光源からの光を照射し、前記被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得部と、
該反射像取得部で取得された前記複数の反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出部と、
該像位置算出部によって算出された前記位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶部と、
該像位置記憶部に記憶された前記位置情報群に基づいて前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第１の回転軌跡推定部と、
前記像位置記憶部に記憶された前記位置情報群の中から、前記第１の回転軌跡推定部によって推定された前記回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する位置情報選別部と、
該位置情報選別部で取得された前記選別位置情報群に基づいて前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第２の回転軌跡推定部と、
該第２の回転軌跡推定部によって推定された回転軌跡円から前記被検面の偏心量を算出する偏心算出部とを具備することを特徴とする偏心測定装置。
【請求項２】
前記第１の回転軌跡推定部は、前記位置情報群による前記反射像の中心の位置情報を、前記反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って推定を行い、
前記第２の回転軌跡推定部は、前記選別位置情報群を円フィッティングして推定を行うことを特徴とする請求項１に記載の偏心測定装置。
【請求項３】
前記偏心算出部によって算出された偏心量を、予め設定された偏心量の許容値と比較して、前記被検面の偏心判定を行う偏心判定部を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の偏心測定装置。
【請求項４】
被検レンズの被検面の偏心量を測定する偏心測定方法であって、
前記被検レンズを光軸まわりに回転させつつ、前記被検レンズに光を照射し、前記被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得工程と、
該反射像取得工程で取得された前記複数の反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出工程と、
該像位置算出工程によって算出された前記位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶工程と、
該像位置記憶工程で記憶された前記位置情報群から、前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第１の回転軌跡推定工程と、
前記像位置記憶工程で記憶された前記位置情報群の中から、前記第１の回転軌跡推定工程によって推定された前記回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する位置情報選別工程と、
該位置情報選別工程で取得された前記選別位置情報群を用いて、前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第２の回転軌跡推定工程と、
該第２の回転軌跡推定工程によって推定された回転軌跡円から前記被検面の偏心量を算出する偏心算出工程とを具備することを特徴とする偏心測定方法。
【請求項５】
前記第１の回転軌跡推定工程は、前記位置情報群による前記反射像の中心の位置情報を、前記反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って推定を行い、
前記第２の回転軌跡推定工程は、前記選別位置情報群を円フィッティングして推定を行うことを特徴とする請求項４に記載の偏心測定方法。
【請求項６】
前記第１の回転軌跡推定工程では、前記位置情報群をハフ変換する際、前記円の中心座標の領域を、前記反射像の中心のすべてを内側に含む画像領域の範囲に制限することを特徴とする請求項５に記載の偏心測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの偏心量を測定する偏心測定装置および方法に関する。例えば、光軸上に複数の反射面を有するレンズ系の偏心量を測定する偏心測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光軸まわりに回転する被検レンズに対してレンズ光軸に沿って光を照射し、被検レンズ面での反射光による反射像を取得し、反射像の描く回転軌跡から偏心量を測定する偏心測定装置および方法が知られている。
例えば、特許文献１には、光源からの光線をレンズに照射しつつ、このレンズを回転させたときのレンズからの反射光に基づいて測定偏心円を作成する測定偏心円作成手段と、測定すべきレンズの必要なパラメータを獲得するレンズパラメータ獲得手段と、獲得したパラメータに基づいて目標偏心円を作成する目標偏心円作成手段と、測定偏心円作成手段により作成された測定偏心円の大きさと、目標偏心円作成手段により作成された目標偏心円の大きさとを比較し、この比較結果に基づいて測定偏心円が許容範囲内にあるか否かを判断する許容範囲判断手段とを具備するレンズ芯出し装置およびこれを用いて行うレンズ芯出し方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−３３５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の偏心測定装置および方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、被検レンズに、例えばキズやゴミ付着などの欠陥がある場合など、レンズの偏心以外の原因による回転軌跡の乱れが生じると、測定偏心円作成手段により作成される測定偏心円がレンズの偏心を正確に反映した大きさで作成されないため、測定誤差が発生するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検レンズに欠陥等がある場合でも、偏心量を精度よく測定することができる偏心測定装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被検レンズの被検面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、光源と、前記被検レンズを光軸まわりに回転させる回転機構と、該回転機構により回転される前記被検レンズに、前記光源からの光を照射し、前記被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得部と、該反射像取得部で取得された前記複数の反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出部と、該像位置算出部によって算出された前記位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶部と、該像位置記憶部に記憶された前記位置情報群に基づいて前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第１の回転軌跡推定部と、前記像位置記憶部に記憶された前記位置情報群の中から、前記第１の回転軌跡推定部によって推定された前記回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する位置情報選別部と、該位置情報選別部で取得された前記選別位置情報群に基づいて前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第２の回転軌跡推定部と、該第２の回転軌跡推定部によって推定された回転軌跡円から前記被検面の偏心量を算出する偏心算出部とを具備する構成とする。
この発明によれば、回転機構により被検レンズを光軸まわりに回転させて、光源から光を照射し、反射像取得部によって被検面での反射光から複数の反射像を取得する。そして、像位置算出部によって、反射像取得部で取得された複数の反射像の中心の位置情報を算出し、算出された位置情報を位置情報群として像位置記憶部に記憶させる。
第１の回転軌跡推定部では、像位置記憶部に記憶された位置情報群に基づいて反射像の描いた回転軌跡円を推定する。
位置情報選別部では、像位置記憶部に記憶された位置情報群の中から、第１の回転軌跡推定部によって推定された回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する。
そして、第２の回転軌跡推定部では、選別位置情報群に基づいて反射像の描いた回転軌跡円を推定する。
偏心算出部では、第２の回転軌跡推定部によって推定された回転軌跡円から、被検面の偏心量を算出する。
このように、位置情報選別部によって、位置情報群から、第１の回転軌跡推定部によって推定された回転軌跡円に対して一定値より大きな径方向偏差を有する位置情報を除去した状態としてから、第２の回転軌跡推定部によって回転軌跡円を推定することができるので、偏心量の測定誤差を低減することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の偏心測定装置において、前記第１の回転軌跡推定部は、前記位置情報群による前記反射像の中心の位置情報を、前記反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って推定を行い、前記第２の回転軌跡推定部は、前記選別位置情報群を円フィッティングして推定を行う構成とする。
この発明によれば、第１の回転軌跡推定部では、反射像の中心の位置情報を、反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って、ハフ変換された円中心座標および半径の度数分布から、回転軌跡円を推定する。そのため、反射像の中心を最も多く通る円が回転軌跡円として推定される。
したがって、位置情報選別部では、同一の円上に乗る確率が非常に低い被検レンズのキズやゴミ付着などの欠陥に基づく反射像を効率よく除外することができる。
また第２の回転軌跡推定部では、選別情報群を円フィッティングして回転軌跡円を推定するので、同一円上に乗るべき反射像の中心の位置情報に含まれる測定誤差の影響を最小化した回転軌跡円を推定することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の偏心測定装置において、前記偏心算出部によって算出された偏心量を、予め設定された偏心量の許容値と比較して、前記被検面の偏心判定を行う偏心判定部を具備する構成とする。
この発明によれば、偏心判定部を備えることにより、被検面の偏心量の合否を自動判定することが可能となる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、被検レンズの被検面の偏心量を測定する偏心測定方法であって、前記被検レンズを光軸まわりに回転させつつ、前記被検レンズに光を照射し、前記被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得工程と、該反射像取得工程で取得された前記複数の反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出工程と、該像位置算出工程によって算出された前記位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶工程と、該像位置記憶工程で記憶された前記位置情報群から、前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第１の回転軌跡推定工程と、前記像位置記憶工程で記憶された前記位置情報群の中から、前記第１の回転軌跡推定工程によって推定された前記回転軌跡円に対する径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する位置情報選別工程と、
該位置情報選別工程で取得された前記選別位置情報群を用いて、前記反射像の描いた回転軌跡円を推定する第２の回転軌跡推定工程と、該第２の回転軌跡推定工程によって推定された回転軌跡円から前記被検面の偏心量を算出する偏心算出工程とを具備する構成とする。
この発明によれば、請求項１に記載の偏心測定装置を用いて偏心測定方法となっているので、請求項１に記載の発明と同様の作用を備える。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の偏心測定方法において、前記第１の回転軌跡推定工程は、前記位置情報群による前記反射像の中心の位置情報を、前記反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って推定を行い、前記第２の回転軌跡推定工程は、前記選別位置情報群を円フィッティングして推定を行う方法とする。
この発明によれば、請求項２に記載の偏心測定装置を用いて偏心測定方法となっているので、請求項２に記載の発明と同様の作用を備える。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の偏心測定方法において、前記第１の回転軌跡推定工程では、前記位置情報群をハフ変換する際、前記円の中心座標の領域を、前記反射像の中心のすべてを内側に含む画像領域の範囲に制限する方法とする。
この発明によれば、ハフ変換する際の円の中心座標の領域を、反射像の中心のすべてを内側に含む画像領域の範囲に制限するため、ハフ変換および度数分布の計算の計算量を低減し、より迅速に第１の回転軌跡推定工程を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の偏心測定装置および方法によれば、位置情報群から推定した回転軌跡円に対して径方向偏差が一定値以下となるように選別された選別位置情報群から推定される回転軌跡によって、偏心量を算出するので、被検レンズに欠陥等がある場合でも、偏心量を精度よく測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１３】
本発明の実施形態に係る偏心測定装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る偏心測定装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【００１４】
本実施形態の偏心測定装置５０は、図１に示すように、被検レンズ９のレンズ面を被検面として、被検面での反射光による反射像を取得して、偏心測定の基準軸に対する偏心量を測定する装置である。
被検レンズ９は、正レンズ、負レンズのいずれでもよいが、以下では、一例としてレンズ面９ａ、９ｂが凸球面である両凸レンズの場合の例で説明する。
本実施形態では、被検レンズ９を被検レンズ保持具６に保持させ、被検レンズ保持具６の保持中心軸が偏心測定の基準軸となるようにしている。
被検レンズ保持具６の形状は、外周部に円筒面６ａを有し、内周部には、被検レンズ９のレンズ径よりもわずかに大きいレンズ挿入穴６ｃと、レンズ挿入穴６ｃの底部に設けられた被検レンズ９のレンズ径よりわずかに小径の円穴からなるレンズ保持部６ｂとを備える中心穴付の略有底円筒状部材からなる。
ここで、円筒面６ａの中心軸とレンズ保持部６ｂの中心軸とは同軸に設けられ、円筒面６ａの中心軸が偏心測定の基準軸を構成している。また、被検レンズ保持具６の底面６ｄは、これらの中心軸と直交する平面に形成されている。
【００１５】
このような構成により、レンズ保持部６ｂに被検レンズ９のレンズ面９ｂを載置すると、レンズ面９ｂの曲率中心は、偏心測定の基準軸である円筒面６ａの中心軸上に位置される。
そして、この状態で、例えば突き棒等の治具を用いて被検レンズ９の姿勢を調整することにより、レンズ挿入穴６ｃと被検レンズ９のレンズ外形との間の隙間の範囲で、偏心測定の基準軸に対するレンズ面９ａの傾斜角を微調整することができるようになっている。
【００１６】
偏心測定装置５０の概略構成は、図１に示すように、ステージ１０、回転機構７、光源１、反射像取得部２、測定制御ユニット４、モニタ５、および操作部３からなる。
【００１７】
ステージ１０は、装置の基台をなすブロック状部材であり、上面に被検レンズ保持具６の底面６ｄを回転可能に載置する載置面１０ｂが形成されている。
載置面１０ｂには、被検レンズ保持具６を水平方向に突き当てることによって被検レンズ保持具６の円筒面６ａの上端部を載置面１０ｂに押し付けるとともに被検レンズ保持具６をその円筒面６ａの中心軸を中心軸として回転可能に保持する当て付け具１０ａが、被検レンズ保持具６の位置決めのために設けられている。
当て付け具１０ａは、載置面１０ｂの法線方向に延びる中心軸を有する凹状の円錐面からなる突き当て面１０ｃを備えている。これにより、被検レンズ保持具６の円筒面６ａの上端部を突き当てて、被検レンズ保持具６を回転可能に位置決めできるようになっている。
【００１８】
回転機構７は、被検レンズ保持具６に保持された被検レンズ９を光軸まわりに回転させるもので、ステージ１０に固定されたモータ７ａと、モータ７ａのモータシャフト７ｂに連結され、被検レンズ保持具６の円筒面６ａに押圧されてモータ７ａの回転力を被検レンズ保持具６に伝達する回転円板７ｃとからなる。
回転円板７ｃは、当て付け具１０ａと水平方向に対向する位置で、被検レンズ保持具６の円筒面６ａに押圧されるように配置されている。このため、被検レンズ保持具６の円筒面６ａの中心軸が当て付け具１０ａの円錐面１０ｃの中心軸に一致した状態で、被検レンズ保持具６を回転させることができる。
すなわち、被検レンズ保持具６は、回転機構７により、偏心測定の基準軸を回転中心軸として、ステージ１０の載置面１０ｂ上で回転可能に保持されている。
また、回転機構７は、測定制御ユニット４と電気的に接続され、測定制御ユニット４からの制御信号によって回転動作が制御される。
【００１９】
光源１は、被検レンズ９に照射する光を発散光として発生させるものであり、光軸を略水平方向に向けて、被検レンズ保持具６の上方に配置されている。
光源１としては、例えば、レーザダイオードやハロゲンランプなどの構成を採用することができる。
【００２０】
反射像取得部２は、被検レンズ保持具６を介して回転機構７により回転される被検レンズ９に、光源１からの光を照射し、被検レンズ９での反射光から偏心測定用の複数の反射像を取得するものである。
本実施形態の反射像取得部２は、光源１から放射される光を平行光束にするコリメータレンズ２ａ、ハーフミラー２ｂ、対物レンズ２ｃ、結像光学系２ｄ、および撮像部２ｅが、不図示の筐体に保持されてなる。
ハーフミラー２ｂは、コリメータレンズ２ａから出射された平行光束の一部を、被検レンズ９側に向けて、被検レンズ保持具６の円筒面６ａの中心軸に沿う方向に反射するとともに、被検レンズ９側からの光の一部を上方に透過させる光分岐部材である。
【００２１】
対物レンズ２ｃは、ハーフミラー２ｂによって被検レンズ９側に反射された光を集光する光学素子であり、光軸が被検レンズ保持具６の円筒面６ａの中心軸と同軸となるように位置合わせされた状態で、ハーフミラー２ｂと、被検レンズ保持具６に保持された被検レンズ９との間に配置されている。このため、対物レンズ２ｃの光軸は偏心測定の基準軸と同軸に配置されている。
また、対物レンズ２ｃは、図示しない調整機構によって、光軸に沿う方向に移動可能に設けられており、これにより、対物レンズ２ｃの焦点位置を偏心測定の基準軸上で移動できるようになっている。
【００２２】
結像光学系２ｄは、対物レンズ２ｃを通して被検レンズ９に照射された光による被検面での反射光の像（反射像）を形成するもので、ハーフミラー２ｂを挟んで対物レンズ２ｃと対向する位置において、光軸が対物レンズ２ｃの光軸と同軸となるように配置されている。
【００２３】
撮像部２ｅは、結像光学系２ｄによって形成された反射像を光電変換する撮像素子を備えたカメラからなる構成を採用することができる。撮像素子としては、例えば、ｍ×ｎ画素（ただし、ｍ、ｎは、ｍ＞ｎの整数）が直交する２軸方向に沿う格子状に配列された矩形の撮像面を有するＣＣＤなどの撮像素子を採用することができる。
また、撮像部２ｅは、測定制御ユニット４と電気的に接続され、測定制御ユニット４からの制御信号に応じて撮像された画像信号を測定制御ユニット４に送出できるようになっている。
【００２４】
測定制御ユニット４は、偏心測定装置５０の動作制御および画像データ等の演算処理を行うものであり、その概略の機能構成は、図２に示すように、画像取得部４０、記憶部４３（像位置記憶部）、像位置算出部４４、第１の回転軌跡推定部４５、位置情報選別部４６、第２の回転軌跡推定部４７、偏心算出部４８、表示制御部４９、回転機構制御部４２、および装置制御部４１からなる。
【００２５】
画像取得部４０は、撮像部２ｅから送出される画像信号を、必要に応じてノイズ除去処理、２値化処理などを施して、フレームごとの画像データを取得するものである。取得された画像データは、記憶部４３に記憶されるとともに、表示制御部４９に送出される。
また画像取得部４０は、装置制御部４１に電気的に接続されており、装置制御部４１からの制御信号に応じて適宜タイミングで画像信号を取得することができる。
【００２６】
記憶部４３は、画像取得部４０、装置制御部４１、像位置算出部４４、および位置情報選別部４６に通信可能に接続され、これらから送出された画像データや数値データの情報を記憶するデータ記憶部である。
【００２７】
像位置算出部４４は、装置制御部４１からの制御信号に基づいて、記憶部４３に記憶された画像データを読み出し、画像処理を施して被検レンズ９からの反射像の中心の位置情報である画像中心位置の座標値ｇ（ｘ，ｙ）を算出して、この座標値ｇ（ｘ，ｙ）を記憶部４３に記憶するものである。本実施形態では、画像中心位置を画像データの重心を算出して求めるため、以下では反射像の重心と称する。
また、像位置算出部４４は、装置制御部４１から、予め設定された反射像の重心の取得個数Ｎをすべて取得したとの通知を受けた場合に、記憶部４３に記憶された反射像の各重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を読み出して、位置情報群として第１の回転軌跡推定部４５に送出するようになっている。このため、記憶部４３は、像位置算出部４４によって算出された位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶部を構成している。
反射像の重心の取得個数Ｎは、例えば、１０〜２０程度の値を採用することができる。
【００２８】
第１の回転軌跡推定部４５は、像位置算出部４４から送出された位置情報群に基づいて反射像の描いた回転軌跡円を推定するものである。本実施形態では、後述するように、位置情報群の各重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）を、これら各重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）を通る円の中心座標（Ｃｘ，Ｃｙ）、および半径Ｒｘｉ，ｙｉ，Ｃｘ，Ｃｙに変換するハフ変換を行って回転軌跡円を推定することにより、予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）、予想軌跡半径Ｒｅ１を求める構成を採用している。
推定された予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）、予想軌跡半径Ｒｅ１は、位置情報選別部４６に送出される。
【００２９】
位置情報選別部４６は、記憶部４３に記憶された位置情報群の中から、第１の回転軌跡推定部４５によって推定された回転軌跡円に対する径方向偏差が閾値Δｍａｘ以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得するものである。
位置情報選別部４６は、表示制御部４９に対して通信可能に接続されており、予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）、予想軌跡半径Ｒｅ１に基づく回転軌跡円や、閾値Δｍａｘに基づく許容値上限円、許容値下限円を描くための描画データや、選別位置情報群から外された重心に対応する反射像の画像をモニタ５上で強調表示するための画像データを表示制御部４９に送出できるようになっている。
強調表示の仕方としては、例えば、表示色や表示輝度を変更したり、マーキングを施したり、径方向偏差の大きさを表す矢印や数値を反射像の画像近傍に表示したりするといった例を挙げることができる。
【００３０】
第２の回転軌跡推定部４７は、位置情報選別部４６で取得された選別位置情報群に基づいて反射像の描いた回転軌跡円を推定するものであり、本実施形態では、選別位置情報群を円フィッティングして回転軌跡円を推定する構成を採用している。
第２の回転軌跡推定部４７によって推定された回転軌跡円の情報は、中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）、半径Ｒｅ２は、偏心算出部４８に送出される。
【００３１】
偏心算出部４８は、第２の回転軌跡推定部４７から送出された回転軌跡円の情報から被検レンズ９の被検面の偏心量を算出するものである。すなわち、第２の回転軌跡推定部４７から送出された半径Ｒｅ２を、対物レンズ２ｃおよび結像光学系２ｄによる反射像の光学倍率や、撮像部２ｅの撮像倍率や撮像素子の画素ピッチ等を考慮して、被検面であるレンズ面９ａの偏心量に換算する。
算出された偏心量の数値情報は、第２の回転軌跡推定部４７から送出された、中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）、半径Ｒｅ２に基づいて回転軌跡円を描くための描画データともに、表示制御部４９に送出される。
【００３２】
表示制御部４９は、画像取得部４０、位置情報選別部４６、偏心算出部４８から送出された画像データ、描画データ、数値データ等を、適宜重ね合わせて、表示用の画像データを生成し、必要に応じてモニタ５に表示するため、例えばＮＴＳＣ信号などの映像信号への信号変換を行ってモニタ５に送出するものである。
【００３３】
回転機構制御部４２は、装置制御部４１の制御信号に基づいて、回転機構７のモータ７ａの回転の起動、停止および回転速度を制御するもので、モータ７ａに電気的に接続されている。
【００３４】
装置制御部４１は、偏心測定装置５０の偏心測定動作を制御するものであり、操作部３、画像取得部４０、および回転機構制御部４２に電気的に接続され、それぞれの間で通信可能とされている。
装置制御部４１の制御動作は、操作部３から入力された操作入力や、予め操作部３を介して入力され、記憶部４３に記憶された測定条件の情報に基づいて行われる。
【００３５】
以上に説明した測定制御ユニット４の装置構成は、上記各機能を専用のハードウェアを用いて実現してもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータで構成され、このコンピュータにより適宜の制御プログラム、演算プログラムを実行することでこれらの機能を実現している。
【００３６】
モニタ５は、測定制御ユニット４に電気的に接続され、表示制御部４９から送出される映像信号を表示画面５ａに表示するものである。
操作部３は、測定制御ユニット４の装置制御部４１に電気的に接続され、装置制御部４１に偏心測定動作の開始や停止、測定条件の設定などを行うもので、例えば、操作パネル、キーボード、マウス等の適宜の情報入力手段から構成される。
【００３７】
次に、偏心測定装置５０の動作について、偏心測定装置５０を用いて行う本実施形態の偏心測定方法を中心に説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る偏心測定方法の測定フローを説明するフローチャートである。図４は、本発明の実施形態に係る偏心測定方法の反射像取得工程で取得された複数の反射像の一例を示す模式図である。図５は、本発明の実施形態に係る第１の回転軌跡推定工程で推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。図６、７、８は、それぞれハフ変換を説明するための模式図である。図９は、本発明の実施形態に係る第２の回転軌跡推定工程で推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。図１０は、比較例の回転軌跡円の推定方法によって推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。
【００３８】
本実施形態の偏心測定方法は、反射像取得工程、像位置算出工程、第１の回転軌跡推定工程、位置情報選別工程、第２の回転軌跡推定工程、および偏心算出工程を備え、これらの工程を、図３に示すフローにしたがって実行する方法である。
【００３９】
まず、ステップＳ１１では、偏心を測定するために取得する反射像の取得個数Ｎを設定し、記憶部４３にＮ個分の各反射像の重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）を格納する配列を確保する。
ここで、取得個数Ｎは、例えば、操作部３を介して測定者が対話的に入力してもよいし、記憶部４３に予め記憶されている設定値を装置制御部４１が読み出して設定してもよい。また、被検レンズ９の検査条件を品種ごとに記憶部４３に記憶させておき、測定者が操作部３から被検レンズ９の品種を特定する情報を入力することで、品種に応じた一群の検査条件が装置制御部４１によって読み出されるようにしてもよい。
そして、装置制御部４１は、反射像の取得数をカウントするカウンタＩをＩ＝１として初期化する。
【００４０】
これと並行して、測定者は、被検レンズ保持具６に被検レンズ９を保持させ、ステージ１０上に配置し、円筒面６ａを当て付け具１０ａに押し付け、対向方向から回転円板７ｃを押圧するようにセットする。
また、光源１を点灯して、光源１からの光を被検レンズ９に照射させる。
【００４１】
光源１から出射された発散光は、コリメータレンズ２ａによって平行光束とされ、ハーフミラー２ｂに向けて投射される。ハーフミラー２ｂでは、一部が反射されて、対物レンズ２ｃの光軸に沿って入射され、対物レンズ２ｃで集光させて、レンズ面９ａに照射する。
レンズ面９ａで上方に反射された光は、対物レンズ２ｃによって集光され、ハーフミラー２ｂを透過した光が、結像光学系２ｄによって結像される。
このとき、撮像部２ｅによって偏心測定可能な鮮明な反射像を取得するには、結像光学系２ｄの像面を撮像部２ｅの撮像面に一致させる必要がある。そのために、対物レンズ２ｃの光軸に沿う方向の位置を調整して、レンズ面９ａの曲率中心を対物レンズ２ｃの焦点面に一致させる。
例えば、測定者は、撮像部２ｅから送出され測定制御ユニット４を介してモニタ５に表示された反射像を見ながら、対物レンズ２ｃを光軸に沿って移動させ、モニタ５に表示される反射像が、最小のスポット画像となる位置に調整する。
【００４２】
このようにして偏心測定の準備が完了すると、測定者は操作部３を介して測定開始の操作入力を行う。
装置制御部４１は、この操作入力に応じて、回転機構制御部４２を介してモータ７ａを一定回転数で回転させる。
モータ７ａが回転すると、回転円板７ｃによって回転力が被検レンズ保持具６の円筒面６ａに伝達され、円筒面６ａの中心軸を回転軸として、被検レンズ保持具６が回転される。このため、被検レンズ保持具６に保持された被検レンズ９も円筒面６ａの中心軸を中心として回転する。
【００４３】
次に、ステップＳ１２では、装置制御部４１は、画像取得部４０に対して、被検レンズ９が（１／Ｎ）周するタイミングで、画像を取得する制御信号を送出し、画像取得部４０に、撮像部２ｅで撮影された画像信号を取得させる。例えば、図４に示すスポット画像Ｓ１が取得されるものとする。この画像信号は、画像取得部４０によって、必要に応じてノイズ除去処理された後、二値化処理され、画像データとして記憶部４３に記憶されるとともに、表示制御部４９に送出され、表示制御部４９で信号変換された後、モニタ５に表示される。
以上で、Ｉ番目の反射像であるスポット画像ＳＩが取得される。
【００４４】
次に、ステップＳ１３では、装置制御部４１は、像位置算出部４４に制御信号を送出し、像位置算出部４４によって、スポット画像ＳＩの画像中心位置として、スポット画像ＳＩの重心の座標値ｇＩ（ｘＩ，ｙＩ）を算出させる。
ここで、重心の座標を表す座標値ｇ（ｘ，ｙ）は、図４に示すように、表示画面５ａを構成するｍ×ｎ個の画素配列の２次元の番地に対応しており、例えば、０≦ｘ≦ｍ−１、０≦ｙ≦ｎ−１の整数である。
装置制御部４１は、重心の座標値ｇＩ（ｘＩ，ｙＩ）を、記憶部４３に確保した配列領域に格納する。例えば、２×Ｎの大きさを有する２次元配列Ｇ（ｉ，ｊ）（ただし、ｉ＝１，２、ｊ＝１，…，Ｎ）に、Ｇ（１，Ｉ）＝ｘＩ、Ｇ（２，Ｉ）＝ｙＩのように格納する。
【００４５】
次に、ステップＳ１４では、カウンタＩをＩ＝Ｉ＋１として更新する。
次に、ステップＳ１５では、カウンタＩが取得個数Ｎより小さいかどうか判定する。
Ｉ＜Ｎの場合にはステップＳ１２に移行して、上記説明のステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。
また、Ｉ≧Ｎの場合には、ステップＳ１６に移行する。
このようにして、被検レンズ９が（１／Ｎ）周だけ移動するタイミングで、順次繰り返されるステップＳ１２で、図４に示すように、スポット画像Ｓ１、…、ＳＮとして、順次、取得される。表示制御部４９では、画像取得部４０から送出される画像データを順次重ね合わせてから映像信号に変換してモニタ５に送出する。このため、モニタ５上でスポット画像による離散的な回転軌跡が表示される。
また、繰り返されるステップＳ１３で、ｇ１（ｘ１、ｙ１）、…、ｇＮ（ｘＮ，ｙＮ）が算出されてそれぞれが配列Ｇに、順次、格納されていく。
配列Ｇは、第１の回転軌跡推定部４５に送出される。
【００４６】
したがって、本実施形態では、ステップＳ１２〜Ｓ１５をＮ回繰り返すことで、１つの反射像を取得するごとにその中心の位置情報（重心の座標値）を算出し、位置情報群として記憶するための配列Ｇに順次格納している。これにより、被検レンズを光軸まわりに回転させつつ、被検レンズに光を照射し、被検面での反射光から複数の反射像を取得する反射像取得工程と、この反射像取得工程で取得された複数の反射像の中心の位置情報を算出する像位置算出工程と、この像位置算出工程によって算出された位置情報を位置情報群として記憶する像位置記憶工程とを行っている。
本実施形態によれば、各ステップＳ１２では、１つの反射像の画像しかないため、ステップＳ１３では、２値化された全画像データの重心の計算のみで、反射像の画像中心を求めることができる。
【００４７】
次に、ステップＳ１６では、第１の回転軌跡推定部４５により第１の回転軌跡推定工程を行う。本工程は、像位置記憶工程で記憶された位置情報群から、反射像の描いた回転軌跡円を推定する工程である。本実施形態では、位置情報群による反射像の中心の位置情報を、反射像の中心を通る円の中心座標および半径に変換するハフ変換を行って回転軌跡円を推定する。
図５に、本ステップで推定された回転軌跡円７０の一例をその予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）、予想軌跡半径Ｒｅ１とともに示す。
【００４８】
ここで、回転軌跡円７０を求めるためのハフ変換について、図６〜８に基づいて説明する。
図６に示すように、平面上の任意の点（位置）Ｐ１（ｘ１，ｙ１）を通過する円は、例えば、円Ｑ１，１、Ｑ１，２、Ｑ１，３、Ｑ１，４、Ｑ１，５、…のように無限個存在する。この無限個の円のそれぞれの半径Ｒ、中心座標（Ｃｘ，Ｃｙ）を考え、次式（１）のように、平面上の１点（ｘ，ｙ）に対して、（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）を対応させる変換は、ハフ変換として知られている。式（１）は、（ｘ，ｙ）をパラメータとする３次元空間（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）上の曲面を表している。
【００４９】
【数１】
2010071867.tif 000003
【００５０】
図７に示すように、点Ｐ１と異なる点Ｐ２（ｘ２，ｙ２）を考えると、（ｘ２，ｙ２）も同様にハフ変換される。点Ｐ２を通る円は、例えば、円Ｑ２，３のように、点Ｐ１を通らない円と、円Ｑ２，１（図６の円Ｑ１，１）、円Ｑ２，２（図６の円Ｑ１，２）のように、点Ｐ１を通る円とが存在する。点Ｐ１、Ｐ２を通る円は、それぞれの点のハフ変換が表す曲面の共通部分である。
そして、図８に示すように、同一の円Ｑ上にある点Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｎのハフ変換は、３次元空間（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）上の１点で交わることになる。
【００５１】
このような原理に基づいて、第１の回転軌跡推定部４５では、以下のようにして回転軌跡円７０を推定する。
回転軌跡円７０は、全画像データの範囲に存在するため、予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）の候補は、ｍ×ｎ個のいずれかの画素の位置座標である。また、予想軌跡半径Ｒｅ１の候補は、任意の２つの画素間の距離のいずれかであって、０から√｛（ｍ−１）２＋（ｎ−１）２｝までの離散値からなり、例えばｋ個ある。したがって、３次元空間（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）は、ｋ×ｍ×ｎ個の点からなる有限の空間である。
そこで、カウンタとして、この空間に対応して、ｋ×ｍ×ｎの大きさを有する３次元配列Ｖを用意し、初期値を０としておく。
【００５２】
次に、配列Ｇに記憶された重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）をそれぞれ次式（２）にしたがってハフ変換する。
【００５３】
【数２】
2010071867.tif 000004
【００５４】
すなわち、（ｘｉ，ｙｉ）を固定して、Ｃｘを０から（ｍ−１）まで、Ｃｙを０から（ｎ−１）まで変えて、Ｒｘｉ，ｙｉ，Ｃｘ，Ｃｙをそれぞれ求める。そして、変換された各点（Ｒｘｉ，ｙｉ，Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｘ，Ｃｙ）に対応するカウンタＶに１を加算する（ハフ変換では、これを「投票」と称する場合がある）。
ｉを１からＮまで変えて、これを繰り返すことで、カウンタＶに、ハフ変換された３次元空間（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）での度数分布（「投票」結果）が記録されていく。
【００５５】
次に、カウンタＶの最大値を検索し、この最大値に対応する３次元空間（Ｒ，Ｃｘ，Ｃｙ）上の点を求め（ハフ変換では「開票」すると称する場合がある）、この点のＲ、Ｃｘ、Ｃｙを、それぞれ予想軌跡半径Ｒｅ１、予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）として採用する。これにより回転軌跡円７０が推定される。
図５に示す例では、回転軌跡円７０は、スポット画像Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１の８個の重心を通る円となっている。
Ｒｅ１、（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）の値は、位置情報選別部４６に送出され、記憶部４３に記憶される。
以上で、ステップＳ１６が終了する。
【００５６】
このようにして求まる回転軌跡円７０は、例えば最小二乗法などから求まる近似円とは異なり、実際に最も多くの反射像の重心を通る円になっている。
多数の反射像が揃って同一の円軌跡を描くのは、被検レンズ９が偏心測定の基準軸から偏心している場合である。偏心量以外の要因、例えば、被検レンズ９上のキズやゴミ付着などの欠陥による光散乱などの結果として形成された多数の反射像が揃って同一の円軌跡を描くことはほとんど起こり得ないから、少なくとも回転軌跡円７０上の重心は、偏心の結果描く回転軌跡円の一部であると推定できる。
【００５７】
次に、ステップＳ１７では、位置情報選別部４６により位置情報選別工程を行う。本工程は、像位置記憶工程で記憶された位置情報群の中から、第１の回転軌跡推定工程によって推定された回転軌跡円に対する各重心（各重心位置）の径方向偏差が一定値以下の位置情報のみを選別して選別位置情報群を取得する工程である。
位置情報選別部４６は、配列Ｇに記憶された各重心の座標値から、第１の回転軌跡推定部４５で推定された回転軌跡円７０に対する各重心の座標値の径方向偏差Δを次式（３）のように算出し、Δが閾値Δｍａｘ以下となる反射像の重心を選別して、新たに、選別された重心の座標値を選別位置情報群として配列Ｆに格納し、第２の回転軌跡推定部４７に送出する。
閾値Δｍａｘの大きさは、被検レンズ保持具６の回転振れ精度や重心の算出誤差等の避けられない測定誤差の範囲が許容範囲に含まれるように設定する。
【００５８】
【数３】
2010071867.tif 000005
【００５９】
例えば、図５に示すように、±Δｍａｘの範囲が、許容値上限円７１および許容値下限円７２に挟まれる領域で表される場合、回転軌跡円７０を通るスポット画像の他に、スポット画像Ｓ５、Ｓ７が許容限度内となっている。一方、スポット画像Ｓ９、Ｓ１２は許容限度外となり、配列Ｆには、ｇ１〜ｇ８、ｇ１０、ｇ１１の合計１０個の重心が格納される。
また、本実施形態の位置情報選別部４６は、選別結果が測定者に容易に確認できるように、図５に示すとおり、回転軌跡円７０、許容値上限円７１および許容値下限円７２の描画データを表示制御部４９に送出して、モニタ５に表示する。また、配列Ｆに格納されずに除去されたスポット画像をモニタ５上で強調表示するための画像データを表示制御部４９に送出する。
【００６０】
次に、ステップＳ１８では、第２の回転軌跡推定部４７により第２の回転軌跡推定工程を行う。本工程は、位置情報選別工程で取得された選別位置情報群を用いて、反射像の描いた回転軌跡円を推定する工程である。本実施形態では、選別位置情報群を円フィッティングして推定を行う。
第２の回転軌跡推定部４７は、位置情報選別部４６から配列Ｆが送出されると、配列Ｆに格納されたすべての重心の座標値のデータを用いて、例えば、周知の最小二乗法による円フィッティングを行い、回転軌跡円として、図９に示すような推定偏心円７３を推定する。そして、推定偏心円７３の中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）と、半径Ｒｅ２を偏心算出部４８に送出する。
本工程による円フィッティングによれば、配列Ｆの各重心の座標値に対する誤差偏差が最小化された近似円が算出されるので、各スポット画像の測定誤差の影響を最小化することができる。このため、推定偏心円７３の中心Ｃｅ２、半径Ｒｅ２は、一般には、図５の回転軌跡円７０の中心および半径とは異なる。
【００６１】
次に、ステップＳ１９では、偏心算出部４８により偏心算出工程を行う。本工程は、第２の回転軌跡推定工程によって推定された回転軌跡円から被検面の偏心量を算出する工程である。
偏心算出部４８は、第２の回転軌跡推定部４７から送出された半径Ｒｅ２を、対物レンズ２ｃおよび結像光学系２ｄによる反射像の光学倍率や、撮像部２ｅの撮像倍率や撮像素子の画素ピッチ等を考慮して、被検面であるレンズ面９ａの偏心量に換算する。
算出された偏心量の数値情報は、第２の回転軌跡推定部４７から送出された、中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）、半径Ｒｅ２に基づいて推定偏心円７３を描くための描画データとともに、表示制御部４９に送出される。
以上で、レンズ面９ａの偏心測定が終了する。
図９の例では、推定偏心円７３は、二点鎖線で示す許容偏心円７４に収まっているため、偏心量は規格内である。
【００６２】
偏心量が許容値より大きい場合には、被検レンズ９を被検レンズ保持具６に載置した際のレンズ面９ａの光軸の傾きによるチルト偏心の影響も考えられる。その場合、例えば突き棒等の治具を用いて被検レンズ９の姿勢を調整し、偏心測定の基準軸に対するレンズ面９ａの傾斜角を微調整してから、再度上記の偏心測定を行う。
例えば、被検レンズ保持具６として、被検レンズ９を固定する鏡筒などを用いる場合には、このようにして、偏心調整を繰り返した後、許容値以下の状態で、例えば接着などによって、被検レンズ９と被検レンズ保持具６を兼ねる鏡筒とを固定してもよい。すなわち、本実施形態の偏心測定装置５０は、偏心調整装置、あるいはレンズユニットの組み立て装置を構成していてもよい。
【００６３】
本実施形態の偏心測定方法では、第１の回転軌跡推定工程の推定結果から、位置情報選別工程を行って、偏心量以外の影響を受けていると推定される反射像を除去するので、第２の回転軌跡推定工程によって得られる回転軌跡円が、偏心量の影響による回転軌跡円として高精度に推定することができる。
さらに、第１の回転軌跡推定工程では、ハフ変換を応用して、多くの重心を実際に通る回転軌跡円を求めるため、偏心量に影響された回転軌跡円として確からしい円を推定することができる。その結果、偏心量以外の要因に影響された重心データを精度よく除去することができる。
【００６４】
例えば、図１０は、比較例として、スポット画像Ｓ１〜Ｓ１２のすべての重心の座標値ｇ１〜ｇ１２のデータを最小二乗法によって円フィッティングして求められる推定円７６を示したものである。また、図９と同様、二点鎖線で許容偏心円７４を示している。
推定円７６は、明らかに異常値であるスポット画像Ｓ１２の影響によって、半径が大きくなる結果、偏心量は規格外と判定される結果となる。
【００６５】
この場合、異常値を与えるスポット画像を除去して、再度円フィッティングを行うことも考えられるが、推定円７６からの偏差によって異常値を判定すると、本実施形態では除去されたスポット画像Ｓ９ではなく、本例ではむしろ正常値というべきスポット画像Ｓ１０、Ｓ１１が除去されることになる。このため、除去後に再度円フィッティングを行っても、本実施形態とは異なる結果となり、偏心量の誤差要因となってしまう。
このように、最小二乗法による円フィッティングは、与えられたデータに基づいて近似円を算出するもので、計算に用いる各点が実際に近似円上に乗っている確からしさを保証するものではない。そのため、偏心測定に用いる重心の異常値を判定する手法としては、異常値の数が十分少なくかつ異常値の大きさが十分大きい場合以外には適用できないものである。
【００６６】
次に、本実施形態の第１変形例の偏心測定方法について説明する。
図１１は、本発明の実施形態の第１変形例の偏心測定方法の第１の回転軌跡推定工程の計算領域について説明する模式図である。
【００６７】
本変形例は、上記第１の回転軌跡推定工程の計算時間を短縮する変形例である。以下、上記実施形態の第１の回転軌跡推定工程と異なる点を中心に説明する。
本変形例では、ハフ変換の円の中心（Ｃｘ，Ｃｙ）の領域を、画像データの全領域から、各重心の座標値ｇｉ（ｘｉ，ｙｉ）のすべてを内側に含む一部の画像領域に制限してハフ変換を行う。
例えば、図１１に示すように、重心の座標値ｇ１、ｇ２、…、ｇ１２の位置によって、これらの最大の外接矩形ＡＢＣＤが描かれる場合、求める回転軌跡円も矩形ＡＢＣＤの内部にあるため、ハフ変換される円中心も矩形領域ＡＢＣＤの範囲にあればよく、この円の半径Ｒも、０から距離ＡＤまでの間のＫ個（ただし、Ｋ＜ｋ）の有限の値しかとらない。
矩形領域ＡＢＣＤは、重心の座標値のデータのＸ座標の最小値をｘｏｆｆｓｅｔ、最大値をｘｍａｘ、Ｙ座標の最小値をｙｏｆｆｓｅｔ、ｙｍａｘと表すと、Ａ（ｘｏｆｆｓｅｔ，ｙｏｆｆｓｅｔ）、Ｂ（ｘｍａｘ，ｙｏｆｆｓｅｔ）、Ｃ（ｘｏｆｆｓｅｔ，ｙｍａｘ）、Ｄ（ｘｍａｘ，ｙｍａｘ）である。図１１に示す例では、ｘｏｆｆｓｅｔ＝ｘ４、ｙｏｆｆｓｅｔ＝ｙ１、ｘｍａｘ＝ｘ１１、ｙｍａｘ＝ｙ７である。
【００６８】
そこで、次式（４ａ）、（４ｂ）、（５ａ）、（５ｂ）によって、変数変換を行い、（Ｘｉ，Ｙｉ）の矩形領域ＡＢＣＤにおけるハフ変換を式（６）から求める。
【００６９】
【数４】
2010071867.tif 000006
【００７０】
すなわち、ｍ’＝ｘｍａｘ−ｘｏｆｆｓｅｔ、ｎ’＝ｙｍａｘ−ｙｏｆｆｓｅｔとして、Ｋ×ｍ’×ｎ’個の大きさを有する３次元配列ｖを用意し、初期値を０としておく。
そして、（Ｘｉ，Ｙｉ）を固定して、ｃＸを０からｍ’まで、ｃＹを０からｎ’まで変えて、式（６）によってＲＸｉ，Ｙｉ，ｃＸ，ｃＹをそれぞれ求める。そして、変換された各点（ＲＸｉ，Ｙｉ，ｃＸ，ｃＹ，ｃＸ，ｃＹ）に対応するカウンタｖに１を加算する。ｉを１からＮまで変えて、これを繰り返すことで、カウンタｖにこのようにハフ変換された（Ｒ，ｃＸ，ｃＹ）の度数分布を記録する。
ここで、Ｋ＜ｋ、ｍ’＜ｍ、ｎ’＜ｎであるため、演算量がこれらの積の比に比例して低減されるため、上記実施形態に比べて、演算量が格段に低減され、迅速なハフ変換を行うことができる。
【００７１】
次に、カウンタｖの最大値を検索し、この最大値に対応する（Ｒ，ｃＸ，ｃＹ）のＲを、予想軌跡半径Ｒｅ１とし、（ｃＸ，ｃＹ）を式（５ａ）、（５ｂ）で逆変換して求めた（Ｃｘ，Ｃｙ）を、予想軌跡中心Ｃｅ１（Ｃｘｅ１，Ｃｙｅ１）として採用する。これにより、回転軌跡円７０が推定される。
ここで、カウンタｖの大きさが、上記実施形態のカウンタＶに比べて格段に小さくなっているため、この「開票」も格段に迅速に行うことができる。
【００７２】
次に、本実施形態の第２変形例の偏心測定装置および方法について説明する。
図１２は、本発明の実施形態に係る偏心測定装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【００７３】
本変形例の偏心測定装置５０Ａは、図１、１２に示すように、上記実施形態の偏心測定装置５０の測定制御ユニット４に代えて、測定制御ユニット４Ａを備える。
測定制御ユニット４Ａは、図１２に示すように、測定制御ユニット４の偏心算出部４８に代えて偏心算出部４８Ａを備え、偏心判定部６０を追加したものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７４】
偏心算出部４８Ａは、偏心算出部４８と同様にして、第２の回転軌跡推定部４７から送出された回転軌跡円の情報から被検レンズ９の被検面の偏心量を算出するものである。
ただし、算出された偏心量の数値情報は、第２の回転軌跡推定部４７から送出された、中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）、半径Ｒｅ２とともに、偏心判定部６０に送出される。
【００７５】
偏心判定部６０は、偏心算出部４８によって算出された偏心量を、予め設定された偏心量の許容値と比較して、被検面の偏心判定を行うものである。
このため、偏心判定部６０は、偏心算出部４８、記憶部４３および表示制御部４９と通信可能とされている。
本変形例では、記憶部４３に、例えば操作部３から入力された偏心判定の許容値を記憶する記憶域が設けられており、偏心判定部６０は、この許容値を記憶部４３から読み出すことができるようになっている。
また、偏心判定部６０は、上記実施形態の偏心算出部４８に代わって、偏心量の数値情報と、第２の回転軌跡推定部４７から送出された、中心Ｃｅ２（Ｃｘｅ２，Ｃｙｅ２）、半径Ｒｅ２に基づいて推定偏心円７３を描くための描画データとを表示制御部４９に送出する。さらに、記憶部４３から読み出された許容値に基づいて、図９に示す許容偏心円７４を描くための描画データを表示制御部４９に送出することができるようになっている。
【００７６】
偏心測定装置５０Ａの動作について、本変形例の偏心測定方法とともに説明する。
図１３は、本発明の実施形態の第２変形例に係る偏心測定方法の測定フローを説明するフローチャートである。
図１３に示すように、本変形例の動作は、ステップＳ２１〜Ｓ３２からなるが、このうち、ステップＳ２２〜Ｓ２９は、図３のステップＳ１１〜Ｓ１８と全く同様であるため、ステップＳ２１、Ｓ３０〜Ｓ３２について説明する。
【００７７】
ステップＳ２１は、被検レンズ９の偏心の許容値を入力し、記憶部４３に記憶する工程である。測定者が、例えば操作部３から被検レンズ９の偏心の許容値を入力すると、装置制御部４１は、記憶部４３に許容値を記憶させる。また、記憶部４３に予め被検レンズ９の種類に応じて、複数の許容値のテーブルを記憶しておく場合には、操作部３から被検レンズ９の種類等を特定する情報を入力するようにしてもよい。
【００７８】
ステップＳ３０は、上記実施形態の第２の回転軌跡推定工程であるステップＳ１８と同様のステップＳ２９を行った後に行う偏心算出工程の変形である。
ステップＳ３０では、ステップＳ１９と同様にして偏心算出部４８Ａによって偏心量を算出し、算出された偏心量の数値情報と、推定偏心円７３を描くための描画データとを偏心判定部６０に送出する。
また、偏心判定部６０では、記憶部４３から被検レンズ９の偏心の許容値を読み出して、許容偏心円７４を描画する描画データを作成する。
【００７９】
次にステップＳ３１では、偏心判定部６０によって、偏心量と許容値との大きさを比較し、偏心量が許容値以下の場合には被検レンズ９を「合格」と判定し、偏心量が許容値を超える場合には被検レンズ９を「不合格」と判定する。
【００８０】
次にステップＳ３２では、偏心判定部６０から、ステップＳ３１における判定結果の情報、およびステップＳ３０で作成した推定偏心円７３および許容偏心円７４の描画データを、表示制御部４９に送出する。
表示制御部４９では、偏心判定部６０から送出されるこれらの情報を、スポット画像に重ね合わせてモニタ５上に表示する。偏心の判定結果は、特に図示しないが、例えば、合格の場合、「合格」、「規格内」、「ＯＫ」などの文字情報として表示され、不合格の場合、「不合格」、「規格内」、「ＮＧ」などの文字情報として表示される。
また、推定偏心円７３、許容偏心円７４は、例えば、図９に示すような画像としてモニタ５に表示される。ここで、許容偏心円７４は、推定偏心円７３と区別するために二点鎖線で描いているが、これは一例であって、他の線種を用いて区別したり、表示色を変えて区別したりしてもよい。
【００８１】
本変形例によれば、偏心判定部６０によって、被検レンズ９の偏心量が許容値を満足するかどうかを自動判定することができ、測定者は、この判定結果と、各スポット画像と、推定偏心円７３、許容偏心円７４とをモニタ５上で確認することができる。このため、判定ミスを低減できる。また、判定結果に基づいて、被検レンズ９の姿勢を再調整する場合にも、測定者が偏心の程度をモニタ５上で容易に把握することができるため、再調整作業が容易となる。
【００８２】
なお、上記の説明では、第１の回転軌跡推定工程にハフ変換を用いる場合の例で説明したが、複数の重心を通る円を推定できれば、ハフ変換以外の推定手法を用いてもよい。例えば、異なる２つの重心を通る円は、２つの重心の垂直二等分線上にあることを利用して、得られた各重心の間の垂直二等分線を算出し、最も多くの垂直二等分線が交わる点を回転軌跡円の中心と推定し、この点を中心とする円であって、最も多くの重心を通る円の半径を回転軌跡円の半径と推定する、といった推定手法を用いてもよい。
【００８３】
また、上記の説明では、被検レンズ保持具６が被検レンズ９をステージ１０上に保持する治具の場合の例で説明したため、中心穴付の略有底円筒状の形状を有するとして説明したが、被検レンズ保持具６は、被検レンズ９を固定するレンズ鏡筒であってもよい。
この場合には、被検レンズ保持具６は、光線を透過する略円筒状部材から構成される。
また、上記の説明では、被検レンズ保持具６は、外周部が円筒面６ａからなるとして説明したが、当て付け具１０ａ、回転円板７ｃで挟持して、回転可能とされていれば、外周部の一部に円筒面が形成された構成としてもよい。
【００８４】
また、上記の説明では、被検レンズ９に向かう光と、被検レンズ９からの反射光とを分岐する光分岐部材として、ハーフミラー２ｂを用いた場合の例で説明したが、偏光ビームスプリッタなどの、他の光分岐部材を用いてもよい。
【００８５】
また、上記の説明では、反射像取得工程および像位置算出工程を、１つの反射像を取得するごとにその中心の位置情報（重心の座標）を算出し、位置情報群として記憶するための配列Ｇに順次格納する場合の例で説明したが、複数の反射像について反射像取得工程を終了してから、像位置算出工程を行ってもよい。
例えば、図４に示すような複数の反射像を重ね合わせた状態の画像を取得して、反射像取得工程を終了してから、この画像を、例えば、エッジ抽出等の画像処理を施して、複数の反射像を抽出し、個々の反射像のそれぞれの重心や画像中心を求めてもよい。
【００８６】
また、上記の説明では、被検レンズ９が単レンズであって、最外のレンズ面を被検面とする場合の例で説明したが、被検レンズ９は、レンズ群からなっていてもよく、また、被検面は、最外のレンズ面でなくてもよい。
最外のレンズ面より内側のレンズ面を被検面とする場合には、レンズ設計値から、被検面の見かけ上の球心位置を算出し、反射像取得部２からの入射光の集光位置を見かけ上の球心位置に合わせて、被検面の反射像を取得し、偏心量を算出する際に、被検面までに透過するレンズ面での屈折作用を考慮して回転軌跡円の半径を換算すればよい。具体的には、例えば、特開２００７−３３５５６号公報等に開示されているような換算を行えばよい。
【００８７】
また、上記の実施形態、変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る偏心測定装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る偏心測定方法の測定フローを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る偏心測定方法の反射像取得工程で取得された複数の反射像の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る第１の回転軌跡推定工程で推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。
【図６】ハフ変換を説明するための模式図である。
【図７】ハフ変換を説明するための模式図である。
【図８】ハフ変換を説明するための模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る第２の回転軌跡推定工程で推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。
【図１０】比較例の回転軌跡円の推定方法によって推定された回転軌跡円の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態の第１変形例の偏心測定方法の第１の回転軌跡推定工程の計算領域について説明する模式図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る偏心測定装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態の第２変形例に係る偏心測定方法の測定フローを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１  光源
２  反射像取得部
２ａ  コリメータレンズ
２ｂ  ハーフミラー
２ｃ  対物レンズ
２ｄ  結像光学系
２ｅ  撮像部
３  操作部
４、４Ａ  測定制御ユニット
５  モニタ
６  被検レンズ保持具
７  回転機構
９  被検レンズ
９ａ  レンズ面（被検面）
６ｃ  レンズ挿入穴
１０  ステージ
１０ａ  当て付け具
４１  装置制御部
４３  記憶部（像位置記憶部）
４４  像位置算出部
４５  第１の回転軌跡推定部
４６  位置情報選別部
４７  第２の回転軌跡推定部
４８  偏心算出部
４９  表示制御部
５０、５０Ａ  偏心測定装置
６０  偏心判定部
７０  回転軌跡円
７１  許容上限円
７２  許容下限円
７３  推定偏心円
７４  許容偏心円
Ｓ１〜Ｓ１２  スポット画像
ｇ１〜ｇ１２  重心
Ｃｅ１  予想軌跡中心
Ｃｅ２  中心
Ｒｅ１  予想軌跡半径
Ｒｅ２  半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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