(57)【要約】【課題】光学素子が例えば変形しやすいものや小型のものであっても測定に際して当該光学素子に歪を発生させることを抑制しつつ確実に保持固定して、光学機能面の位置等について精度の高い測定を維持することができる光学素子測定装置及び方法を提供すること。【解決手段】光学素子測定装置１００を利用した光学素子ＯＥの測定では、付勢部７２によって光学素子ＯＥを固定し、この際に、付勢部７２に対して吸引を行うことで確固たる固定状態を維持しつつ光学素子ＯＥに直接的に負荷がかかることを回避している。つまり、光学素子ＯＥに対して、例えば光学機能面が形成されている中心側から直接的に吸引される、といったことが生じないものとなっている。従って、吸引等の力によって変形しやすい薄肉のレンズであっても、測定時に歪み等を生じさせることなく正確な計測が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物である光学素子の光学機能面に関して少なくとも位置を測定する光学素子測定装置であって、
前記被測定物のうち測定の基準となる測定基準面を当接させる支持基準面を有し、前記被測定物を前記支持基準面に基づく支持位置に載置させる被測定物載置部と、
前記被測定物載置部に載置された前記被測定物のうち前記光学機能面の外側にある周縁部分に接し、前記被測定物の前記測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態に維持する付勢部と、
前記付勢部により前記支持位置に支持された状態の前記被測定物について、前記測定基準面に対する前記光学機能面の位置を測定する位置測定部と
を備えることを特徴とする光学素子測定装置。
【請求項２】
前記付勢部は、前記被測定物の表面のうち前記測定基準面と反対側の面に接するとともに、前記被測定物載置部と協働して前記被測定物を挟持することを特徴とする請求項１に記載の光学素子測定装置。
【請求項３】
前記付勢部は、前記被測定物載置部側に設けられた吸引部に吸い付けられることにより、前記被測定物の測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態を維持することを特徴とする請求項２に記載の光学素子測定装置。
【請求項４】
前記付勢部は、金属製であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項５】
前記付勢部は、弾性体であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項６】
前記付勢部は、板バネを有し、当該板バネの付勢力により、前記被測定物の測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態を維持することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項７】
前記付勢部は、複数の前記板バネを前記支持基準面に平行な面に関して３か所以上の箇所にそれぞれ有していることを特徴とする請求項６に記載の光学素子測定装置。
【請求項８】
前記付勢部は、磁性体であり、磁力により、前記被測定物の測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態を維持することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項９】
前記付勢部は、前記被測定物載置部と反対側からの送風によって風圧を受けることにより、前記被測定物の測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態を維持することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項１０】
前記付勢部は、前記被測定物載置部側に設けた内部電極に電圧を印加することで発生する静電気力により、前記被測定物の測定基準面を前記被測定物載置部の前記支持基準面に密着させた状態を維持する静電チャックであることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項１１】
前記位置測定部は、前記被測定物載置部の前記支持基準面に垂直な方向についての前記被測定物の厚さ方向についての位置を測定することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項１２】
前記位置測定部は、前記被測定物の表面に光を照射する光照射部と、前記光照射部から照射され前記被測定物の表面において反射された反射光の成分に基づいて所定の軸方向に関する測距を行う測距部とを有する非接触型の測定部であることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項１３】
前記位置測定部は、被測定物の表面に当接して所定の軸方向に駆動可能な触針と、前記所定の軸方向に関する変位量を測定する計測部とを備え、前記被測定物の前記所定の軸方向の高さを測定する接触型の測定部であることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一項に記載の光学素子測定装置。
【請求項１４】
被測定物である光学素子の光学機能面に関して少なくとも位置を測定する光学素子測定方法であって、
前記被測定物のうち測定の基準となる測定基準面を、支持基準面に当接させて前記被測定物を前記支持基準面に基づく支持位置に載置する工程と、
前記支持位置に載置された前記被測定物のうち前記光学機能面の外側にある周縁部分に接するように付勢部を設置し、前記付勢部により前記被測定物の前記測定基準面を前記支持基準面に密着させた状態に維持する工程と、
前記付勢部により密着させた状態に維持されて前記支持位置に支持された前記被測定物について、前記測定基準面に対する前記光学機能面の位置を測定する工程と
を備えることを特徴とする光学素子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズその他の光学素子の表面形状等のうち少なくとも光学機能面の位置について測定するための光学素子測定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ等の光学素子について測定するための技術として、様々な技術が提案されており、例えば被測定物であるレンズの表面に対して触針を直接接触させて、その変位量を測定する接触式測定方法がある（特許文献１参照）。また、被測定物の表面にレーザ光線等を入射させて、その反射光を受光することにより表面の凹凸を測定する非接触式測定方法も提案されている（特許文献２参照）。測定装置について別の一例として、被測定物である光学レンズに光線を透過させて測定を行うものであって、当該光学レンズの固定に際して、中心孔内を真空にしてレンズ面を吸引して被測定物を吸着固定するものが知られている（特許文献３参照）。
【０００３】
また、光学素子の測定装置に関する技術ではないが、レンズ等の被測定物を保持するものが種々知られており、例えば、対物レンズ駆動装置に関する技術において、対物レンズを着脱自在に固定するに際して、対物レンズに歪を生じさせないように、例えば対物レンズと対物レンズ支持部材との間に弾性体を設けるもの（特許文献４参照）が知られている。このほか、光学素子であるプラスチックレンズ等を加工したりや染色したりするために保持する保持用治具として、種々のもの（特許文献５〜１０参照）が知られている。
【０００４】
近年、携帯端末のカメラレンズ等のように小型の装置に用いられる光学素子において、小型化、薄型化が進んでおり、例えば薄肉レンズを複数枚重ねてカメラレンズを構成するといった場合には、必要な光学性能を発揮させるために、例えば被測定物である各薄肉レンズの基準面に対する光学機能面の位置等を高い精度で測定することが必要となる。
【０００５】
このような状況下では、光学素子を測定装置へ固定するに際して、小型化によって取付け箇所が制限されやすくなったり、薄型化によって光学素子に力が加わることによる歪が生じやすくなったりすることが考えられる。すなわち、高精度に測定を行うことが困難になりやすい。例えば上記特許文献３のように、レンズ面を吸引して固定すると、被測定物が薄肉レンズである場合には、吸引の力によってレンズ面に歪が生じ正確な測定ができなくなってしまう可能性がある。
【０００６】
また、例えば、被測定物として薄肉レンズを測定する場合において、仮に、上記特許文献４のような弾性体や、上記特許文献５〜１０のような保持用の治具を、測定装置における薄肉レンズ等の被測定物の固定のための治具として用いたとしても、必要とされる精度を満たし、かつ、レンズに歪等を生じさせることなく薄肉レンズの位置を固定し、測定を行うことができるとは限らない。
【０００７】
例えば、上記特許文献４を用いた場合、レンズに歪を生じさせないようにすることができるとしても、形状や光学面の位置等の測定に要する精度を維持できる程度の正確な位置固定ができるとは限らない。また、上記特許文献５等のような種々の方法による保持用治具を用いた場合、測定の際に被測定物が動かないように固定可能であるとは限らない。また、上記特許文献６のように下から支持する治具の場合、測定時に被測定物が面内方向について動いてしまう可能性がある。また、例えばミクロン単位で被測定物を測定するといった正確な精度を要する測定には適さない可能性がある。また、上記特許文献７、８、９等のように側面から固定する場合、外周バリが当たってしまい、正確な位置決めや測定ができない可能性がある。また、上記特許文献１０のように環状に設けた保持部材をばねの付勢力によって固定するものを用いた場合、被測定物が薄肉レンズのような薄型の光学素子であると、歪等が生じ、適当な保持が難しい可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２０９７４１号公報
【特許文献２】特許３０４６６３５号公報
【特許文献３】特開２００４−２８６６９２号公報
【特許文献４】特開平６−７６３３２号公報
【特許文献５】特開２００１−４６９４７号公報
【特許文献６】特開２００１−５９９５０号公報
【特許文献７】特開２００５−２５１３０号公報
【特許文献８】特開２０１１−７５６８９号公報
【特許文献９】特開２０１２−２４７４４号公報
【特許文献１０】特開２０１１−９０２０９号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、被測定物である光学素子が例えば薄肉レンズ等の変形しやすいものや小型のものであっても測定に際して当該光学素子に歪を発生させることを抑制しつつ確実に保持固定して、光学機能面の位置等について精度の高い測定を維持することができる光学素子測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子測定装置は、被測定物である光学素子の光学機能面に関して少なくとも位置を測定する光学素子測定装置であって、被測定物のうち測定の基準となる測定基準面を当接させる支持基準面を有し、被測定物を支持基準面に基づく支持位置に載置させる被測定物載置部と、被測定物載置部に載置された被測定物のうち光学機能面の外側にある周縁部分に接し、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態に維持する付勢部と、付勢部により支持位置に支持された状態の被測定物について、測定基準面に対する光学機能面の位置を測定する位置測定部とを備える。
【００１１】
上記光学素子測定装置では、付勢部によって、被測定物の測定基準面を、被測定物載置部の支持基準面に合わせて固定し、被測定物が正確に位置合わせされた状態を維持して光学機能面についての測定を行うことで、例えばミクロン単位といった高精度の測定が可能となる。また、この際、付勢部を介して被測定物を固定することで、例えば直接的に被測定物を吸引するといった方法による固定の場合のように固定に伴って被測定物に歪みを生じさせ得るといった事態を回避できる。これにより、被測定物が、例えば薄肉の光学素子すなわち偏肉比（中心部と周辺部との厚みの比）が小さいレンズ等である場合であっても、当該光学素子に歪を発生させることを抑制しつつ測定を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の具体的な態様では、付勢部は、被測定物の表面のうち測定基準面と反対側の面に接するとともに、被測定物載置部と協働して被測定物を挟持する。この場合、被測定物を所定の支持位置で確実に固定することができる。
【００１３】
また、本発明の別の態様では、付勢部は、被測定物載置部側に設けられた吸引部に吸い付けられることにより、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態を維持する。この場合、付勢部を吸引することにより、付勢力を十分なものとできる。また、被測定物である光学素子を直接吸引しないものとすることで、光学素子が吸引によって変形することを回避できる。
【００１４】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、金属製である。この場合、例えば付勢部に強い剛性を持たせることで、被測定物の固定位置を確実なものにできる。
【００１５】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、弾性体である。この場合、弾性体の男性力を利用して十分な付勢力を得ることができる。
【００１６】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、板バネを有し、当該板バネの付勢力により、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態を維持する。この場合、板バネの付勢力により、被測定物を所定の支持位置で確実に固定することができる。
【００１７】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、複数の板バネを支持基準面に平行な面に関して３か所以上の箇所にそれぞれ有している。この場合、付勢部による付勢力を、支持基準面に対応した方向にバランス良く付与することができる。
【００１８】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、磁性体であり、磁力により、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態を維持する。この場合、付勢部における磁力により、被測定物を所定の支持位置で確実に固定することができる。
【００１９】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、被測定物載置部と反対側からの送風によって風圧を受けることにより、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態を維持する。この場合、風圧の力により、被測定物を所定の支持位置で確実に固定することができる。
【００２０】
また、本発明のさらに別の態様では、付勢部は、被測定物載置部側に設けた内部電極に電圧を印加することで発生する静電気力により、被測定物の測定基準面を被測定物載置部の支持基準面に密着させた状態を維持する静電チャックである。この場合、静電気力により、被測定物を所定の支持位置で確実に固定することができる。
【００２１】
また、本発明のさらに別の態様では、位置測定部は、被測定物載置部の支持基準面に垂直な方向についての被測定物の厚さ方向についての位置を測定する。この場合、被測定物として、例えば小型カメラレンズを構成する複数のレンズのうちの一枚のレンズのような厚さ方向についての位置についてミクロン単位での高精度を要する測定に対応することができる。
【００２２】
また、本発明のさらに別の態様では、位置測定部は、被測定物の表面に光を照射する光照射部と、光照射部から照射され被測定物の表面において反射された反射光の成分に基づいて所定の軸方向に関する測距を行う測距部とを有する非接触型の測定部である。この場合、非接触型であることにより、測定時の被測定物が歪む可能性を低減できる。
【００２３】
また、本発明のさらに別の態様では、位置測定部は、被測定物の表面に当接して所定の軸方向に駆動可能な触針と、所定の軸方向に関する変位量を測定する計測部とを備え、被測定物の所定の軸方向の高さを測定する接触型の測定部である。この場合、触針が被測定物の表面において所定の軸方向に駆動することで、例えば被測定物の厚さ方向についての測定を確実に行うことができる。
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学素子測定方法は、被測定物である光学素子の光学機能面に関して少なくとも位置を測定する光学素子測定方法であって、被測定物のうち測定の基準となる測定基準面を、支持基準面に当接させて被測定物を支持基準面に基づく支持位置に載置する工程と、支持位置に載置された被測定物のうち光学機能面の外側にある周縁部分に接するように付勢部を設置し、付勢部により被測定物の測定基準面を支持基準面に密着させた状態に維持する工程と、付勢部により密着させた状態に維持されて支持位置に支持された被測定物について、測定基準面に対する光学機能面の位置を測定する工程とを備える。
【００２５】
上記光学素子測定方法では、付勢部によって、被測定物の測定基準面を、支持基準面に合わせて固定し、被測定物が正確に位置合わせされた状態を維持して光学機能面についての測定を行うことで、例えばミクロン単位といった高精度の測定が可能となる。また、この際、付勢部を介して被測定物を固定することで、例えば直接的に被測定物を吸引するといった方法による固定の場合のように固定に伴って被測定物に歪みを生じさせ得るといった事態を回避できる。これにより、被測定物が、例えば薄肉の光学素子すなわち偏肉比が小さいレンズ等である場合であっても、当該光学素子に歪を発生させることを抑制しつつ測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、第１実施形態の光学素子測定装置の動作について説明するための図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の光学素子測定装置を利用した光学素子の測定について説明するための図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、光学素子測定装置の吸引口について説明するための側断面図及び平面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図である。
【図６】第３実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図である。
【図７】（Ａ）は、第４実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図であり、（Ｂ）は、付勢部について説明するための平面図である。
【図８】第５実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図である。
【図９】（Ａ）は、第６実施形態の光学素子測定装置の一例を説明する概念図であり、（Ｂ）は、光学素子測定装置の他の一例を説明する概念図である。
【図１０】光学素子測定装置の別の一例を説明する概念図である。
【図１１】光学素子測定装置の吸引口についての他の一例を示す図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、光学素子測定装置の吸引口についてのさらに他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の光学素子測定装置について説明する。
【００２８】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態の光学素子測定装置１００は、定盤８１上に、ＸＹステージ装置８２と、Ｚ駆動装置８４とを固定した構造を有する。ここで、ＸＹステージ装置８２やＺ駆動装置８４等の動作は、制御装置９９によって制御されている。
【００２９】
ＸＹステージ装置８２は、制御装置９９の制御下で動作し、載置台８２ａ上に固定された測定用治具ＨＤを、ＸＹ面内で２次元的に任意の位置に滑らかに移動させる。測定用治具ＨＤには、被測定物である光学素子ＯＥが保持されている。なお、測定用治具ＨＤに保持される光学素子ＯＥは、偏肉比（レンズ中心部と周辺部との厚みの比）を１．５〜５．０とする薄肉レンズであり、例えば携帯端末等に取り付けられる小型カメラレンズを構成する組レンズのうちの一枚である。図示の光学素子ＯＥは、表側の面である第１面ＯＳ１と裏側の面である第２面ＯＳ２とを有しているものとし、第１面ＯＳ１側に光学素子ＯＥを他の部材に組み付ける際に光学素子ＯＥの位置を定める基準となる基準面を有しているものとする。光学素子測定装置１００を用いた測定に際して、この基準面を測定基準面ＳＳとして利用するものとする。これにより、例えば光学素子ＯＥを他の部材へ組み付けるといった場合の組付精度の測定が可能となる。
【００３０】
光学素子測定装置１００は、載置台８２ａに付随するように設けられた吸引部７３を有している。吸引部７３は、載置台８２ａ内部に通貫させるように設けたパイプ部７３ａと、パイプ部７３ａからの吸気及び吸気の解除を行わせるポンプ部７３ｂと、制御装置９９によって制御され吸引の動作をポンプ部７３ｂに行わせるポンプ駆動部７３ｃとを有する。
【００３１】
測定用治具ＨＤは、例えば載置台８２ａに対して着脱可能となっており、被測定物である光学素子ＯＥを載置させる被測定物載置部７１と、被測定物載置部７１に載置された光学素子ＯＥを固定する付勢部７２とを有する。被測定物載置部７１は、付勢部７２の表面のうち被測定物載置部７１に接する接触面７２ａに対向して設けられる吸引口７１ｓ（図１（Ｂ）参照）を有している。測定用治具ＨＤが載置台８２ａに取り付けられる際に、吸引口７１ｓが吸引部７３のパイプ部７３ａと連結されることで、付勢部７２は、吸引部７３によって吸引される。
【００３２】
測定用治具ＨＤのうち、被測定物載置部７１は、被測定物である光学素子ＯＥを光学素子測定装置１００上の支持位置に正確に載置させる部材であり、図１（Ｂ）に示すように、光学素子ＯＥの支持位置を定める支持基準面ＰＳを有する。すなわち、支持基準面ＰＳは、光学素子ＯＥのうち測定の基準となる測定基準面ＳＳを当接させる面である。なお、被測定物載置部７１には、載置された光学素子ＯＥの光学面のうち下側に位置する面（図示の場合第１面ＯＳ１側の面）が接触しないように貫通部ＳＰが設けられている。貫通部ＳＰは、載置台８２ａ側に貫通した孔部となっているが、パイプ部７３ａとは連結されておらず、貫通部ＳＰを通じて光学素子ＯＥが直接的に吸引されることはない。
【００３３】
付勢部７２は、金属製である板状の部材、あるいは弾性体の材料により構成される板状の部材であり、光学素子ＯＥのうち測定基準面ＳＳを含む第１面ＯＳ１の外側にある周縁部分であるフランジ部ＦＰのうち外縁側を形成する枠部ＦＲに接し、被測定物載置部７１の支持位置に支持された状態の光学素子ＯＥについて、測定基準面ＳＳを支持基準面ＰＳに密着させた状態に維持する。なお、板状の付勢部７２の表面のうち、接触面７２ａが枠部ＦＲのうち測定基準面ＳＳと反対側の面に接するものとなっており、結果として、付勢部７２は、被測定物載置部７１と協働して光学素子ＯＥを挟持している。
【００３４】
ＸＹステージ装置８２は、例えば下側に配置されてＸ軸方向（所定の軸方向とは異なる第１の方向）にスライド移動する可動部８２ｘと、上側に配置されてＹ軸方向（所定の軸方向とは異なる第２の方向）にスライド移動する可動部８２ｙとの上下２段で構成されている。
【００３５】
ＸＹステージ装置８２の上部である載置台８２ａ上に固定された測定用治具ＨＤ、すなわち光学素子ＯＥの位置は、ＸＹステージ装置８２の上部に設けたＸミラー部材８３ａとＹミラー部材８３ｂとを利用して検出される。すなわち、Ｘミラー部材８３ａに対向して定盤８１上に取り付けたレーザ干渉計８３ｄを利用してＸ軸方向の位置が分かる。レーザ干渉計８３ｄは、レーザ光ＬＬを発生するレーザ光源８３ｆのほかに、図示を省略する干渉用光学系及びセンサを備え、Ｘミラー部材８３ａで反射されたレーザ光ＬＬの位相変化に基づいてＸ軸方向の位置を算出することができるようなっている。また、同様に、Ｙミラー部材８３ｂに対向して定盤８１側に取り付けたレーザ光源８３ｇを有するレーザ干渉計８３ｅを利用してＹ軸方向の位置が分かる。
【００３６】
Ｚ駆動装置８４は、フレーム８５上に昇降機構８６を固定したものであり、昇降機構８６は、フレーム８５上部に固定されＺ方向に延びる支持軸８６ａと、支持軸８６ａに支持されてＺ軸方向に移動する昇降部材８６ｂと、昇降部材８６ｂに支持されて昇降するプローブ装置１０とを備える。
【００３７】
プローブ装置１０は、触針１１を含む第１の触針部（支持装置）であり、触針１１によって光学素子ＯＥ表面の計測を可能にする位置測定部である。触針１１は、球状の先端部ＳＴを有しているスタイラス状の部材である。プローブ装置１０は、不図示のアクチュエーターによって駆動され触針１１の昇降運動を許容する軸受部８９ａを備え、触針１１は、昇降部材８６ｂに非接触で支持されてＺ軸に沿って滑らかに昇降運動するとともに、軸受部８９ａから所定の浮上力を与えられる。さらに、触針１１は、バネ９２によって上方に引っ張られている。結果的に、触針１１は、自重よりも極めて軽い状態で光学素子ＯＥ表面と接触するようになっている。
【００３８】
プローブ装置１０に設けた触針１１の上下位置は、触針１１の上端に設けられて触針１１とともに昇降するＺミラー部材９１ａと、フレーム８５側に固定されたレーザ干渉計９１ｂとを利用して検出される。レーザ干渉計９１ｂは、レーザ光ＬＬを発生するレーザ光源９１ｇのほかに、図示を省略する干渉用光学系及びセンサを備え、Ｚミラー部材９１ａのミラー面で反射されたレーザ光ＬＬの位相変化に基づいてＺミラー部材９１ａのＺ軸方向の変位量を算出することができるようなっている。つまり、レーザ干渉計９１ｂとＺミラー部材９１ａとは、触針１１のＺ軸方向の変位量を検出するための変位計測手段又は計測部となっている。
【００３９】
以上の光学素子測定装置１００では、触針１１下部の尖端である先端部ＳＴが光学素子ＯＥの表面に対して一定の負荷がかかるようにした状態で触針１１を昇降させつつ、ＸＹステージ装置８２を適宜動作させて測定用治具ＨＤを載置した光学素子ＯＥをＸＹ面内で２次元的に走査するように移動させる。これにより、触針１１の先端部ＳＴを測定用治具ＨＤに保持された光学素子ＯＥの光学面に沿って２次元的に移動させることができる。つまり、レーザ干渉計８３ｄ，８３ｅを利用して得たＸＹステージ装置８２のＸＹ座標と、レーザ干渉計９１ｂを利用して得た触針１１のＺ座標とを、制御装置９９で対応付けしつつ必要な演算処理を行うことにより、光学素子ＯＥの光学面について測定が可能となっている。ここでは、特に、光学素子測定装置１００を利用して光学素子ＯＥの光軸方向についての厚さに関してすなわち支持基準面ＰＳに垂直な厚さ方向に関して測定を行うものとする。なお、光学素子測定装置１００は、光学素子ＯＥの光学面の３次元的な表面形状を測定することも可能である。言い換えると、光学素子測定装置１００は、光学素子ＯＥの形状測定に併せて厚さ方向に関する測定を行うことができるものである。
【００４０】
図２は、光学素子測定装置１００による光学素子ＯＥの厚さ方向に関する測定方法の一例を説明するための図である。図２（Ａ）は、光学素子ＯＥについて示す図であり、光学素子測定装置１００によって測定する箇所について説明するための図である。
【００４１】
ここで、測定対象である光学素子ＯＥについて詳しく説明する。図２（Ａ）に示すように、光学素子ＯＥにおいて、表側の面である第１面ＯＳ１は、中心側の本体部ＯＥａに形成される光学機能面である第１光学面Ｓ１と、本体部ＯＥａの周辺側の部分であるフランジ部ＦＰに形成され、光学素子ＯＥの取付けに際して位置を定める基準となる基準面ＳＳとを含んでいる。ここでは、既述のように、基準面ＳＳを、光学素子測定装置１００による測定の測定基準となる面すなわち測定基準面ＳＳとしている。また、裏側の面である第２面ＯＳ２は、中心側の本体部ＯＥａに形成される光学機能面である第２光学面Ｓ２を、第１面ＯＳ１の第１光学面Ｓ１に対向する位置にある面として有している。
【００４２】
ここでは、光学素子測定装置１００によって、図２（Ａ）等に示すように、光学素子ＯＥの光軸方向ＡＸすなわち光学素子ＯＥの厚さ方向に関して、測定基準面ＳＳに対する第２面ＯＳ２の高さＨ１すなわち第２面ＯＳ２の最高点の位置を測定する。測定に関して具体的に説明すると、まず、図２（Ｂ）に示すように、光学素子ＯＥを上下反転させて、表面側である第１面ＯＳ１に形成されている測定基準面ＳＳを、支持位置Ｐ１に形成されている被測定物載置部７１の支持基準面ＰＳに対向させる。ここでは、支持位置Ｐ１については既に特定されているものとする（支持位置Ｐ１の特定については図２（Ｅ）により後述する。）。次に、図２（Ｃ）に示すように、測定基準面ＳＳと支持基準面ＰＳとを密着させた状態で支持する。このため、まず、光学素子ＯＥの測定基準面ＳＳを、被測定物載置部７１の支持基準面ＰＳに合せることで、被測定物載置部７１上の規定の支持位置に光学素子ＯＥを載置させた状態とする。その後、光学素子ＯＥを、板状の部材である付勢部７２によって周辺側から固定する。ここで、付勢部７２のうち下側の面である接触面７２ａは、吸引口７１ｓに対向しており、この状態において、吸引部７３（図１（Ａ）参照）が図２（Ｃ）に示すように吸引口７１ｓを介して矢印Ａ１で示す下方側に付勢部７２を吸い込んで押し下げるように吸入の動作を行う。これにより、付勢部７２が被測定物載置部７１に押し付けられることになる。この結果として、付勢部７２は、光学素子ＯＥを被測定物載置部７１に押し付けるものとなる。見方を変えると、光学素子ＯＥは、被測定物載置部７１と付勢部７２とで挟持された状態となり、光学素子ＯＥの測定基準面ＳＳを支持基準面ＰＳに密着させた状態が維持される。すなわち、測定基準面ＳＳが支持基準面ＰＳに一致して支持位置Ｐ１に正確に設置された状態が維持される。以上のような状態が維持された上で、図２（Ｄ）に示すように、触針１１の先端部ＳＴが光学素子ＯＥの第２面ＯＳ２のうち中心側に形成される光学機能面である第２光学面Ｓ２についての測定を行う。すなわち、図示の場合、第２光学面Ｓ２のうち中心付近に先端部ＳＴが接触し、制御装置９９（図１（Ａ）参照）の制御下においてＸＹ方向についてわずかに移動させ、最も低くなる位置Ｐ２の測定がなされ、測定基準面ＳＳの位置である支持基準面ＰＳの位置すなわち支持位置Ｐ１との差から高さＨ１の値が算出される。なお、上記のうち、基準位置である支持位置Ｐ１の特定については、上記した高さＨ１の測定前に、予め種々の既知の方法により算出可能であるが、例えば図２（Ｅ）に示すように、厚さＨｚが既知である極めて平坦性の高い平板部材ＦＢ（例えばオプティカルフラット）を付勢部７２によって付勢した状態で固定し、測定を行い、厚さＨｚの差分を加味して支持位置Ｐ１を算出することができる。また、図示等を省略するが、図２（Ｅ）に示す場合のほか、例えば基準となる面を特定するための３つの球状体を有する構造体を設置して、これを触針１１によって測定することで支持位置Ｐ１を特定することも可能である。また、図２（Ｄ）に示す状態において、位置Ｐ２を定める方法についても種々の方法が適用可能であり、例えば交差するＸ方向とＹ方向とについての測定に基づいて定めたり、光学素子ＯＥの中心付近を大まかに捉えてその付近において先端部ＳＴをＸＹ方向について少しずつ移動させて定めたりするもの等が考えられる。
【００４３】
図３は、上記のような光学素子測定装置１００による測定結果を利用した光学素子ＯＥの厚さ方向についての測定方法の一例について説明するための図である。図２を参照して説明したように、光学素子測定装置１００において測定されるのは、光学素子ＯＥのうち測定基準面ＳＳを基準として、測定基準面ＳＳと反対側すなわち裏側の面である第２面ＯＳ２に含まれる第２光学面Ｓ２に関する値を求める方法である。これに対して、ここでは、上記方法による測定結果を利用して、図３（Ａ）に示すように測定基準面ＳＳに対して、測定基準面ＳＳと同じ側すなわち表側の面である第１面ＯＳ１に含まれる第１光学面Ｓ１に関する値を求める手順について説明する。
【００４４】
図３（Ａ）は、被測定物である光学素子ＯＥの一例を示すとともに、光学素子ＯＥのうち目的とする測定箇所を示す図である。図３（Ｂ）は、光学素子測定装置１００による測定の様子を示す図である。図３（Ｃ）は、別途芯厚を測定することについて示す図である。図３（Ｄ）は、目的とする測定箇所の算出について説明するための図である。
【００４５】
図３（Ａ）に示すように、測定基準面ＳＳに対する光学機能面である第１光学面Ｓ１の最高点の高さＨを測定の対象であるものとする。すなわち、組付けにおける基準面でもある測定基準面ＳＳに対する第１光学面Ｓ１の高さＨを測定することで、光学素子ＯＥが例えばカメラレンズを構成する組レンズを構成する１つのレンズである場合にレンズとしての性能を発揮し得る誤差の範囲内であるか否かを組み付け前の状態において判定することができることになる。
【００４６】
既述のように、図３（Ｂ）に示す測定用治具ＨＤは、被測定物載置部７１と、付勢部７２とを有しており、これらによって、被測定物である光学素子ＯＥの測定に際して、光学素子ＯＥを正確に基準となる位置で固定するものとなっている。本実施形態の場合、図３（Ｂ）に示すように、光学素子測定装置１００を利用して、光学素子ＯＥの光軸方向であるＺ方向に関して、第１光学面Ｓ１の裏側の面である第２光学面Ｓ２の高さＨ１を算出するための測定をする。すなわち、図２において説明した測定を行う。また一方で、図３（Ｃ）に示すように、別途の方法によって光学素子ＯＥの芯厚Ｄ１を測定する。以上の測定結果を基にして、図３（Ｄ）に示すように、芯厚Ｄ１の値から高さＨ１の値を差し引くことで、求めるべき高さＨ（支持位置Ｐ１と第１光学面Ｓ１の高さ位置Ｐ３との差）を算出することが可能になる。なお、図３（Ｃ）における光学素子ＯＥの芯厚Ｄ１を測定する方法については、例えば２つのプローブ装置を用いることで測定する等種々のものが知られており、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４７】
また、ここでは、一例として、図４（Ａ）の側断面図や、図４（Ｂ）の平面図に示すように、光学素子測定装置１００において、被測定物載置部７１の吸引口７１ｓは、同心円状に均等な間隔で４つ配置されているものとする。この場合、吸引口７１ｓが支持基準面ＰＳに関して対称性のある配置となっていることで、光学素子ＯＥを載置した状態において、付勢部７２に対して働く力が、バランスのよいものとなり、延いては、光学素子ＯＥをバランスよく押さえた状態に維持できる。なお、吸引口７１ｓの個数については４つに限らず、種々の個数が適用できるが、３つ以上とすることで働く力をバランス良くすることができる。
【００４８】
以上のように、光学素子測定装置１００を利用した光学素子ＯＥの測定では、付勢部７２によって光学素子ＯＥを固定し、この際に、付勢部７２に対して吸引を行うことで確固たる固定状態を維持しつつ光学素子ＯＥに直接的に負荷がかかることを回避している。つまり、光学素子ＯＥに対して、例えば光学機能面が形成されている中心側から直接的に吸引される、といったことが生じないものとなっている。従って、吸引等の力によって変形しやすい薄肉のレンズであっても、測定時に歪み等を生じさせることなく正確な計測が可能となる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
以下、図５を参照して、第２実施形態の光学素子測定装置について説明する。なお、本実施形態の光学素子測定装置は、第１実施形態の光学素子測定装置１００の変形例であり、位置測定部であるプローブ装置の構造以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００５０】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）に概念的に示すように、本実施形態の光学素子測定装置２００において、プローブ装置２１０は、レーザ干渉計２１０ａと、レーザ駆動装置２１０ｂとを備える非接触型の位置測定部である。このうち、レーザ干渉計２１０ａは、レーザ光ＬＬ１を発生するレーザ光源２１０ｃと、図示を省略する干渉用光学系及びセンサを備える光照射部である。図示のように、ここでは、プローブ装置２１０は、光学素子測定装置２００の下方側（−Ｚ側）に設けられ、上方向（＋Ｚ方向）に向けてレーザ光ＬＬ１を照射して測定をするものとなっている。具体的には、レーザ干渉計２１０ａは、光学素子ＯＥの第１光学面Ｓ１に向けてレーザ光ＬＬ１を照射し、第１光学面Ｓ１で反射されたレーザ光ＬＬ１の位相変化に基づいて光学素子ＯＥのＺ軸方向の変位量を算出することができるようなっている。つまり、レーザ干渉計２１０ａは、第１光学面Ｓ１で反射されたレーザ光ＬＬ１において反射されたレーザ光ＬＬ１の反射光の成分に基づいてＺ軸方向に関する測距を行う測距部としても機能している。
【００５１】
以下、光学素子測定装置２００を利用した光学素子ＯＥの測定について説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、極めて平坦性の高い平板ミラーＦＭを付勢部７２によって付勢した状態で固定し、平板ミラーＦＭの表面ＦＭａで反射する光に基づいて測距を行うことで、支持位置Ｐ１の特定ができる。次に、図５（Ｂ）に示すように、平板ミラーＦＭに代えて、光学素子ＯＥを付勢部７２によって付勢した状態で固定し、光学素子ＯＥの表面である第１光学面Ｓ１で反射する光に基づいて第１光学面Ｓ１の高さ位置Ｐ３の測距を行うことで、支持位置Ｐ１との差から高さＨを算出することができる。すなわち、本実施形態の場合、第１実施形態の場合と異なり、第２光学面Ｓ２側についての高さＨ１（図３（Ｄ）参照）を測定することなく直接的に目的の高さＨの算出ができる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
以下、図６を参照して、第３実施形態の光学素子測定装置について説明する。なお、本実施形態の光学素子測定装置は、第２実施形態の光学素子測定装置１００の変形例であり、付勢部の構造以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００５３】
図示のように、本実施形態では、付勢部３７２は、一枚の平坦な金属板である。この場合、例えば付勢部３７２に十分な重量や剛性をもたせることで、光学素子ＯＥを押さえるための付勢力を十分なものとし、かつ、光学素子ＯＥの測定基準面ＳＳの全体を、確実にかつ均一に支持基準面ＰＳに密着させた状態に維持することができる。
【００５４】
なお、上記のように、付勢部３７２を一枚の平坦な金属板とした場合、光学素子ＯＥの第２光学面Ｓ２側は付勢部３７２に覆われてしまうため、例えば第１実施形態で説明した接触型の光学素子測定装置による測定は不能となるが、例えば第２実施形態で説明した非接触型の光学素子測定装置２００を利用してプローブ装置２１０を下方側に設置して第１光学面Ｓ１を測定することで所期の目的を達成することができる。
【００５５】
〔第４実施形態〕
以下、図７を参照して、第４実施形態の光学素子測定装置について説明する。なお、本実施形態の光学素子測定装置は、第１実施形態の光学素子測定装置１００等の変形例であり、付勢部の構造と吸引部を有しない構成であること以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００５６】
図７（Ａ）に概念的に示すように、本実施形態では、付勢部４７２は、支持基準面ＰＳに平行な面（ＸＹ面）に沿って配置される複数の板バネ４７２ｂによって構成されている。つまり、光学素子ＯＥは、複数の板バネ４７２ｂの付勢力により、支持基準面ＰＳに密着した状態に維持される。なお、板バネ４７２ｂの個数については、図７（Ｂ）に一例として示すように、３か所に均等な間隔で配置するものとしてもよく、３か所以上の箇所に配置するものとしてもよい。
【００５７】
〔第５実施形態〕
以下、図８を参照して、第５実施形態の光学素子測定装置について説明する。なお、本実施形態の光学素子測定装置は、第２実施形態の光学素子測定装置２００等の変形例であり、付勢部の構造と吸引部を有しない構成であること以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００５８】
図示のように、本実施形態では、付勢部５７２は、一枚の平坦な磁性体（例えば永久磁石）であり、被測定物載置部５７１も磁性を帯びる部材（例えば永久磁石）を含む部材で構成されている。これにより、付勢部５７２と被測定物載置部５７１とが磁力によって引き合うものとなっている。この磁力により、光学素子ＯＥは、支持基準面ＰＳに密着した状態に維持される。
【００５９】
なお、上記のように、付勢部５７２を一枚の平坦な永久磁石とした場合、光学素子ＯＥの第２光学面Ｓ２側は付勢部５７２に覆われてしまうため、例えば第１実施形態で説明した接触型の光学素子測定装置による測定が不能となるが、例えば第２実施形態で説明した非接触型の光学素子測定装置２００を利用してプローブ装置２１０を下方側に設置して第１光学面Ｓ１を測定することで所期の目的を達成することができる。
【００６０】
〔第６実施形態〕
以下、図９を参照して、第６実施形態の光学素子測定装置について説明する。なお、本実施形態の光学素子測定装置は、第１実施形態の光学素子測定装置１００等の変形例であり、付勢部の構造と吸引部を有しない構成であること以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００６１】
図９（Ａ）に一例を示すように、本実施形態では、板状の付勢部６７２が被測定物載置部６７１と反対側に設けられた不図示の送風部からの送風によって矢印Ａ２で示す下方側に風圧を受けることにより、光学素子ＯＥは、支持基準面ＰＳに密着した状態に維持される。
【００６２】
また、図９（Ｂ）に他の一例を示すように、光学素子ＯＥは、静電チャックによって支持基準面ＰＳに密着した状態に維持されるものとしてもよい。すなわち、一部拡大図に示すように、付勢部７７２は、被測定物載置部７７１側に設けた内部電極ＩＥに電圧を印加することで発生する静電気力により、引き付けあう状態を維持して、光学素子ＯＥを固定するものとしてもよい。
【００６３】
〔その他〕
以上、各実施形態に係る光学素子測定装置及びこれを用いた光学素子測定方法について説明したが、本発明に係る光学素子測定装置及び方法は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態では、測定装置として、接触型の位置測定部又は非接触型の位置測定部のいずれか一方を採用しているが、図１０に示すように、接触型と非接触型の双方を使用し、光学素子ＯＥの第１面ＯＳ１と第２面ＯＳ２との双方について測定を行うものとする態様も可能である。図示の場合、接触型の位置測定部によって第２面ＯＳ２側の形状等について測定し、非接触型の位置測定部によって第１面ＯＳ１側の形状等について測定することが可能である。この際に、光学素子ＯＥの光学機能面の高さ位置を合せて測定することも可能である。
【００６４】
また、吸引部７３を設ける場合、吸引口７１ｓを種々の形状や構造とすることができ、例えば図１１に示すように、光学素子ＯＥが流路の一部を形成するような形状の吸引口７１ｓとすることも可能であり、また、図１２（Ａ）及び１２（Ｂ）に示すように、複数の吸引口７１ｓがリング状に繋がって平面視において輪帯状となるような共通口７１ｃ（網目状に示す範囲）を有する構造となっていてもよい。
【００６５】
また、上記各実施形態において、光学素子ＯＥが複数枚重ねて１つの光学部材となる薄肉レンズの一枚であるような場合、付勢部７２による付勢力を、光学素子ＯＥが重ねて組み付けられるときに掛かる力に相当する程度となるように調整されているものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０，２１０…プローブ装置、  １１…触針、  ７１，５７１，６７１，７７１…被測定物載置部、  ７１ｓ…吸引口、  ７１ｃ…共通口、  ７２，３７２，４７２，５７２，６７２，７７２…付勢部、  ４７２ｂ…板バネ、  ７３…吸引部、  ８１…定盤、  ８２…ステージ装置、  ８４…Ｚ駆動装置、  ９９…制御装置、  １００，２００…光学素子測定装置、  ＨＤ…測定用治具、  ＯＥ…光学素子、  ＯＥａ…本体部、  ＦＰ…フランジ部、  ＦＢ…平板部材、  ＦＭ…平板ミラー、  Ｄ１…芯厚、  Ｐ１…支持位置、  ＰＳ…支持基準面、  ＳＳ…測定基準面、  Ｓ１，Ｓ２…光学面、  ＳＴ…先端部、  ＳＰ…貫通部
【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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