(57)【要約】【課題】光学系の偏心量を測定するに際し、被測定面からの反射像が暗くなる場合であっても、高精度で偏心量を測定する装置と方法を提供する。【解決手段】本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する光学系の被測定面２６８に、投影光学系２６２を介して光源２８４の像を投影し、前記被測定面２６８から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光源の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系２６４を備えたことを特徴とする。この構成によれば、被測定面の開口数がコンバージョン光学系２６４により投影光学系の射出用開口数に近づけられることとなって、前記被測定面に光量が多く投影され反射像が明るくなって偏心量を高精度で測定できる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、
前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を、前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備えたことを特徴とする偏心量測定機。
【請求項２】
前記コンバージョン光学系を、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系と前記投影光学系との間に備えたことを特徴とする請求項１記載の偏心量測定機。
【請求項３】
前記コンバージョン光学系は、コンバージョン光学系を収納する枠体を、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納する枠体に装着して備えたことを特徴とする請求項２記載の偏心量測定機。
【請求項４】
前記コンバージョン光学系は、前記投影光学系を構成する光学要素間に備えたことを特徴とする請求項１記載の偏心量測定機。
【請求項５】
前記コンバージョン光学系は、角倍率が異なるコンバージョン光学系をそれぞれ収納したエリアを有する枠体から、選択した１つのエリアを前記光学要素間に挿入することにより備えたことを特徴とする請求項４記載の偏心量測定機。
【請求項６】
偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結像面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、
前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定するための面間隔測定手段と、
この面間隔測定手段から得られる測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段による演算結果の関数ｆと、前記結像面に結像した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算する第２の演算手段と、
を備えたことを特徴とする偏心量測定機。
【請求項７】
前記面間隔測定手段は、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影する位置に配置された前記偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納した枠体に対し、投影光学系の光軸と同一の光軸を有し、且つ投影光学系とは反対側になる前記枠体の後方位置、又は投影光学系と同じ側になる投影光学系と前記枠体の間に配置されることを特徴とする請求項６記載の偏心量測定機。
【請求項８】
前記面間隔測定手段は、低コヒーレンス光源と、低コヒーレンス光源からの射出光束をアフォーカル光束にする集光レンズと、アフォーカル光束を２分割する光分割手段と、分割された１つの光束を前記被測定面に収束させて投光するとともに被測定面で反射した反射光を干渉縞観察位置に導くコリメータレンズと、分割された１つの光束を反射させて前記干渉縞観察位置に参照光を導く参照ミラーと、前記干渉縞観察位置で観察される前記反射光と参照光との干渉による干渉縞を検出する光電検出手段と、前記コリメータレンズと前記参照ミラーとをそれぞれその光軸方向に移動制御する駆動手段と、前記光電検出手段で検出された各被測定面に対応して得られる干渉縞と前記駆動手段による移動制御量とから各被測定面間隔を演算する演算手段を備えることを特徴とする請求項７記載の偏心量測定機。
【請求項９】
偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、
前記被測定面に前記光源又は指標の像を投影する前記投影光学系の射出用開口数を前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を、前記光源又は指標と前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系における前記投影光学系側第１面との間に配置し、
前記光源又は指標から射出され、前記投影光学系の射出用開口数によって決定される光量を有する像を前記コンバージョン光学系を介して前記被測定面に投影し、
被測定面から反射されて得られる前記結像面上の反射像を明るくすることを特徴とする偏心量測定方法。
【請求項１０】
前記光源又は指標と前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系における前記投影光学系側第１面との間に配置するコンバージョン光学系は、コンバージョン光学系を収納する枠体を、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納する枠体に装着した後に、コンバージョン光学系側を前記第１面に対向して備えたことを特徴とする請求項９記載の偏心量測定方法。
【請求項１１】
偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、
前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定し、
前記肉厚及び空気間隔の測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算し、
次いで前記演算で求めた投影位置に投影光学系を介して光源又は指標の像を投影すると共に、被測定面から反射される反射像の像位置を測定し、
その後、前記演算で求めた関数ｆと、前記測定した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算することを特徴とする偏心量測定方法。
【請求項１２】
前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔の測定は、前記光源又は指標の像を投影する投影光学系と対向する位置に前記被測定面を有する光学系を配置した後に行い、該被測定面を有する光学系の配置位置を維持して、前記投影光学系を介して光源又は指標の像を投影すると共に被測定面から反射される反射像の像位置を測定することを特徴とする請求項１１記載の偏心量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の偏心量測定機及び偏心量測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的なレンズ系（光学系）の偏心量の測定方法としては、オートコリメーション法が知られている。この測定方法については、例えば、「レンズ光学の理論と実務」（発行所　光学工業技術協会、著者　浅野俊雄、発行　昭和５９年１月３１日）に記載がある。図１４を用いてオートコリメーション法について説明する。図１４は一般に用いられているオートコリメーション方式を用いて、被測定面（被検面）であるレンズ面の偏心量を測定する場合の光路を示す説明図である。オートコリメーション方式では、図１４に示すように被測定光学素子又は被測定光学系を構成する各レンズ面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のうち、測定しようとする被検面、例えば面Ｓ１の見かけ上の曲率中心、即ち、被測定光学素子又は被測定光学系を構成する複数のレンズ面のうち、被検面と図示しない測定機光学系との間に存在する、被検面とは別の面を介して結像される被検面の像の位置（ここでは面Ｓ１の曲率中心位置）に、指標Ｉ１を投影し、被検面Ｓ１による等倍の反射像Ｉ２をその指標の投影位置Ａと同じ位置に結像させるようにして、そのずれの有無により偏心量を測定する方法である。
【０００３】
この場合、測定基準軸Ｂに関し、全てのレンズ面に偏心がなければ、この基準軸Ｂ上の投影位置Ａに指標像Ｉ１の反射像Ｉ２が形成されるが、もし何れかのレンズ面に偏心が存在すれば、基準軸Ｂから該基準軸に対して垂直な方向（図１４では、その方向のうち、紙面と平行な方向をＸ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向とする）に離れた位置に指標像Ｉ１の反射像Ｉ２が形成されることになる。この反射像Ｉ２が基準軸Ｂから離れた位置の距離ΔＸ及びΔＹ（以下、フレ量Δと示す）は、被測定光学素子又は被測定光学系を構成する個々のレンズ面の偏心量（測定基準軸に対する傾き）εと関数（関数ｆとする）の関係にあり、近軸領域においては線形結合で表されるので、この関数ｆはフレ量Δと偏心量εとで定まっており、被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まるものである。図１４のような４面からなる被測定光学系の場合、フレ量Δと関数ｆと偏心量εの関係は、以下の行列式（１）のように表せる。
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Δ及びεの添え字は各レンズ面を表している。また関数ｆで表される行列の各成分ａは、周知の近軸光線追跡によって求まる被測定光学系の各被測定面固有の係数である。被測定光学系のレンズ面数がｎ面ある場合は、ｎ個成分のΔに関する列ベクトル、ｎ個成分のεに関する列ベクトル、ｎ行×ｎ列の行列で表せばよい。すなわち、次の行列式（２）で表せる。
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【０００４】
従って、被測定光学素子又は被測定光学系を構成する各レンズ面について、見かけ上の曲率中心位置に投影した指標像Ｉ１に対する等倍反射像Ｉ２のフレ量Δを測定すれば、関数ｆを用いてそのフレ量Δを順次計算することによって測定基準軸に対する各レンズ面の偏心量εを求めることができるというものである。
【０００５】
図１５は、従来の偏心測定機における、偏心量（測定基準軸に対する傾き）εを有する被検面２０４により生じたフレ量Δを結像面上でフレ量Δａとして観察可能になる状態を示す説明図である。なおフレ量Δ（１次のフレ量という）とフレ量Δａ（２次のフレ量という）との関係は、Δａ＝Δ×（投影光学系の倍率）の関係にあって投影光学系２０２の倍率で一義的に定まり、フレ量Δａの観察によってフレ量Δが決定されるものである。
【０００６】
図１５の偏心測定機では、光源（又は指標）２０１からの光束を投影光学系２０２を介して、枠体内に組み込まれた被測定光学系２０３の被検面２０４の測定基準軸Ｂ上の見かけ上の曲率中心の位置に収束（結像）させる構成となっている。前記光源２０１、投影光学系２０２、結像面２０５及び枠体内に組み込まれた被測定光学系２０３は、いずれも偏心量測定機に配置されるものである。なお、ここでは、光源２０１からの光を被検面２０４に投影する投影光学系と、被検面２０４から反射される反射光を結像面２０５に結像させる結像光学系とを一緒にして投影光学系２０２として表示している。また、投影光学系と結像光学系と光源（又は指標）と光検出器でなる構成を測定光学系という。
【０００７】
ここで、光束の収束位置と被検面２０４の見かけ上の曲率中心位置とが測定基準軸Ｂ上で一致する場合には、光束は被検面２０４に対して垂直に入射することになる。これに対し、光束の収束位置と被検面２０４の曲率中心位置とが一致しないでずれている（被検面が偏心量としてεの偏心をしている）場合には、光束は被検面２０４に対して斜めに入射することになる。
【０００８】
光束が被検面２０４に対し垂直に入射した場合、被検面２０４で反射した反射光は、入射光と同じ光路を逆行し、半透鏡（ビームスプリッタ）２０６を介して光源（又は指標）２０１と共役な位置の結像面に収束、結像する。これに対し、光束が被検面２０４に対し斜めに入射した場合、被検面２０４で反射した反射光は、入射光の光路からずれて逆行し、上述の垂直に入射した場合における収束位置から測定基準軸Ｂを垂直にΔａずれた位置に収束、結像する。
【０００９】
従って、そのフレ量Δａを測定すれば、そのフレ量Δを計算するとともに関数ｆを用いることによって被検面２０４の偏心量εを求めることができる。また図１５には示していないが、偏心量測定機は、被測定光学系の設計データ（各レンズの曲率半径、屈折率、肉厚、レンズ面間隔等）のデータ入力用及び測定機制御用及び結像面で検出されるフレ量のデータ取り込み用及び偏心量計算用のコンピュータ、フォーカス又は倍率合わせのための測定機光学系駆動機構等を備えている。
【００１０】
この偏心量測定機による測定手順の概略は次のとおりである。まず、コンピュータに被測定光学系の設計データ（各レンズの曲率半径、面間隔、媒質の屈折率等）及び測定条件を入力する。コンピータは入力データに基づいて、各被検面の見かけの曲率中心位置、上記の行列式（２）に相当する関数ｆで表される行列係数、結像光学系の倍率等を計算する。計算した見かけの曲率中心位置、倍率に基づいて、測定機が所定のフォーカス、倍率になるように、測定機光学系の投影光学系及び結像光学系を制御する。結像面で検出されるフレ量のデータを取り込み、このフレ量のデータと、上記の行列式（２）に相当する関数ｆで表される行列係数、結像光学系の倍率から、被測定光学系の偏心量を計算する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、被測定面（被検面）の見かけの曲率中心位置が投影光学系２０２に対して、数百ｍｍ以上離れている場合には、投影光学系２０２から射出される光束の開口数（射出用開口数）で定まる光量に対し被測定面で反射されて投影光学系に入射する光束の開口数で定まる光量が小さくなるため、観察する反射像（結像面に結像される指標象）が暗くなりフレ量の測定が困難もしくは不可能になることがある。従って、上記の行列式（２）からも明らかなように、被測定光学系のあるレンズ面（被測定面）でフレ量の測定が不可能であった場合、そのレンズ面よりも奥にある（投影光学系２０２に対し更に離れた位置にある）レンズ面の偏心量は求めることができなくなる。被測定光学系のレンズ面数が多い場合には、反射像が極端に暗くなるレンズ面を含む可能性が高くなり、よって、光学系全体の偏心量を求めることができなくなることがある。
【００１２】
図１６及び図１７を用いて、従来技術の問題点、即ち、被測定面の見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して、数百ｍｍ以上離れている場合、観察する反射像が暗くなる原因を説明する。図１６及び図１７において、測定機光学系２２０は、光源（又は指標）２１０、ビームスプリッター２１１、枠体内に組み込まれた被測定光学系２１３に光源２１０の像を投影可能で且つ被測定光学系２１３から反射される反射像を光検出装置２１５に結像可能な投影光学系２１２、光検出装置２１５で構成され、各要素は設定基準軸に相当する光軸上に配置されている。図１６および図１７では、光源（又は指標）２１０から射出した光束は、ビームスプリッター２１１を経て、投影光学系２１２によって被測定光学系２１３の被測定面２１４又は２１７の見かけの曲率中心位置へ入射し、被測定面２１４で反射した光束が、反射した光束即ち反射光に対しては結像光学系として機能する投影光学系２１２によって結像面として機能する光検出装置２１５上に結像している状態を示している。光束２１６、２１８、２１９は、被測定光学系２１３の偏心量が非常に小さい場合の光束の様子である。
【００１３】
図１６において、被測定面２１４の見かけの曲率中心位置は、被測定面２１４から投影光学系２１２と反対側へ数十ｍｍ離れた位置にある。このとき、被測定光学系２１３の被測定面２１４の入射側開口数（被測定面２１４の見かけの曲率中心位置へ入射する光束２１６の開口数）は、投影光学系２１２の射出用開口数（投影光学系２１２から射出される光束の開口数であって、測定機光学系２２０により定まる開口数）と略一致しているか、又は大きくなっている。よって、投影光学系２１２によって投影される光束のほとんどが被測定光学系２１３の被測定面２１４に入射することになり、光検出装置２１５上で観察する反射像は、充分明るくなる。
【００１４】
一方、図１７においては、被測定光学系２１３内部の被測定面２１７の見かけの曲率中心位置は、被測定面２１７から投影光学系２１２側と反対側へ千数百ｍｍ離れた位置にあり、被測定光学系２１３の被測定面２１７の入射側開口数は非常に小さくなるので、光束２１９程度の光束しか入射させることができない。これに対して、投影光学系２１２の射出用開口数は大きく、光束２１８程度の光束を射出している。即ち、投影系２１２の射出用開口数が、被測定光学系２１３の入射側開口数に対して大きすぎるために、光源２１０の射出光量の大部分は、無駄になっていることになる。このため、観察する反射像は暗くなり、しばしば観察不可能になってしまうのである。よって、上記したように、被測定光学系全体の偏心量を求めることができなくなることがある。
【００１５】
また、被測定光学系における各光学素子の面間隔は、見かけの曲率中心位置、行列式（２）に相当する関数ｆで表される行列係数、結像光学系の倍率に大きな影響を与える量であって、この面間隔がずれて正確でないと、偏心量測定の際には投影レンズ２０２から射出される光束を被測定面の見かけの曲率中心位置に収束、結像させることができなくなって反射光の光量の減少により反射像が暗くなるとか、反射像のフォーカスが大きくずれてしまい、結像面で反射像をみつけることが困難もしくは不可能になる場合があり、よって被測定光学系全体の正しい偏心量を算出できなくなることがある。
【００１６】
本発明は、従来技術のこのような問題を解決するためになされたものであり、光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の偏心量を測定するに際し、被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面からの反射像が暗くなるような場合であっても、高精度で偏心量を求めることができる偏心量測定機及び偏心量測定方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、投影光学系の射出用開口数が被測定面の開口数に近づくので、光源又は指標から射出される光量を投影光学系を介して被測定面により多く投影されるから、見かけの曲率中心位置が６００ｍｍ以上離れた被測定面を有する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系であっても、この曲率中心位置が離れた被測定面からの反射像が明るくなり、偏心量が高精度に測定できるようになる。即ち、被測定面の開口数がコンバージョン光学系により投影光学系の射出用開口数に近づけられることとなって、前記被測定面に光量が多く投影され反射像が明るくなって偏心量を高精度で測定できる。
【００１９】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を、前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備え、かつ、前記コンバージョン光学系は前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系と前記投影光学系との間に備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、更に、コンバージョン光学系が備えられていることが、視認ができるので、光源又は指標から射出される光量を投影光学系を介して被測定面に確実に、より多く投影させることができる。
【００２１】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を、前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備え、かつ、前記コンバージョン光学系は、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系と前記投影光学系との間に設けられ、かつ、前記コンバージョン光学系を収納する枠体を、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納する枠体に装着して備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、更に、被測定面の見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して非常に遠くにある被測定面を有する被測定光学系の場合にのみコンバージョン光学系を準備、装着すればよく、それ以外の場合はその必要がないので偏心量測定機の低廉化が図れる。
【００２３】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を、前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備え、かつ、前記コンバージョン光学系は、前記投影光学系を構成する光学要素間に設けられたことを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、更に、コンバージョン光学系は投影光学系を構成する光学要素間に予め備えられているから、コンバージョン光学系はこの光学要素と接しない位置に配置できることとなり、被測定光学系の枠体を偏心量測定機に取り付ける場合などに発生しやすいコンバージョン光学系の損傷が回避される。
【００２５】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、
前記光源又は指標の像を前記被測定面に投影する前記投影光学系の射出用開口数を、前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備え、前記コンバージョン光学系は、前記投影光学系を構成する光学要素間に設けられ、かつ、角倍率が異なるコンバージョン光学系をそれぞれ収納したエリアを有する枠体から、選択した１つのエリアを前記光学要素間に挿入されることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、更に、各種の被測定光学系において、見かけの曲率中心位置の遠い被測定面が、その位置が離れて複数あっても、その位置に対応して選択された最適なコンバージョン光学系となっているので、見かけの曲率中心位置が遠い各種の被測定面でも被測定面からの反射像が明るくなり、偏心量が高精度に測定できるようになる。また被測定光学系の各被測定面の入射側の開口数は様々な値になるので、投影光学系の射出用開口数と大きな差を生じやすいことがある。この場合にはコンバージョン光学系の角倍率を異なるものにすることにより前記射出用開口数を前記入射側開口数に近づけられるので、被測定面からの反射像が明るくなり、偏心量が高精度に測定できるようになる。
【００２７】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定するための面間隔測定手段と、この面間隔測定手段から得られる測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段による演算結果の関数ｆと、前記結像面に結像した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算する第２の演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組合せからなる光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を実際に測定した実測値を用いて各被測定面の見かけの曲率中心位置が設定されるので、この実測値に基く設定位置は設計データで計算される見かけの曲率中心位置よりも正確となる。光源又は指標の像は投影光学系からより的確な位置に投影されるので反射像のフォーカスがずれにくくなると共に、反射光の光量減少が少なくなり、光検出装置の結像面上で反射像の像位置を観察しやすくなり、高精度で偏心量が求められる。
【００２９】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定するための面間隔測定手段と、この面間隔測定手段から得られる測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置（この位置は、例えば、被測定面の見かけの曲率中心位置、あるいは見かけの焦点位置、あるいは見かけの曲率中心位置から見かけの面頂位置までの間のいずれかの位置から選択される位置）を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段による演算結果の関数ｆと、前記結像面に結像した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算する第２の演算手段とを備え、かつ、前記面間隔測定手段は、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影する位置に配置された前記偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納した枠体に対し、投影光学系の光軸と同一の光軸を有し、かつ、投影光学系とは反対側になる前記枠体の後方位置、又は投影光学系と同じ側になる投影光学系と前記枠体の間に配置されることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、前記面間隔測定手段は、投影光学系の光軸と同一の光軸を有するので、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納した枠体を、偏心量の測定位置に配置した状態で被測定面の面間隔測定を可能にする。従って、面間隔測定後に、偏心量を測定する光学系を収納した枠体を移動することなく、直ちに偏心量の測定が可能になる。
【００３１】
また、本発明による偏心量測定機は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を、結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定機において、前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定するための面間隔測定手段と、この面間隔測定手段から得られる測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による被測定面の見かけの曲率中心位置である投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段による演算結果の関数ｆと、前記結像面に結像した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算する第２の演算手段とを備え、かつ、前記面間隔測定手段は、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影する位置に配置された前記偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納した枠体に対し、投影光学系の光軸と同一の光軸を有し、且つ投影光学系とは反対側になる前記枠体の後方位置、又は投影光学系と同じ側になる投影光学系と前記枠体の間に配置され前記面間隔測定手段は、低コヒーレンス光源と、低コヒーレンス光源からの射出光束をアフォーカル光束にする集光レンズと、アフォーカル光束を２分割する光分割手段と、分割された１つの光束を前記被測定面に収束させて投光するとともに被測定面で反射した反射光を干渉縞観察位置に導くコリメータレンズと、分割された１つの光束を反射させて前記干渉縞観察位置に参照光を導く参照ミラーと、前記干渉縞観察位置で観察される前記反射光と参照光との干渉による干渉縞を検出する光電検出手段と、前記コリメータレンズと前記参照ミラーとをそれぞれその光軸方向に移動制御する駆動手段と、前記光電検出手段で検出された各被測定面に対応して得られる干渉縞と前記駆動手段による移動制御量とから各被測定面間隔を演算する演算手段を備えたことを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、前記面間隔測定手段は、低コヒーレンス光源からの射出光束により被測定面の面間隔を測定するので、被測定面との機械的な接触がなく、非破壊、非接触であり、投影光学系を介して偏心量を測定する際にも非接触であることから実測した面間隔測定値に狂いを生じさせないので、高精度な偏心量測定を行うことが可能になる。
【００３３】
また、本発明による偏心量測定方法は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、前記被測定面に前記光源又は指標の像を投影する前記投影光学系の射出用開口数を前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を、前記光源又は指標と前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系における前記投影光学系側第１面との間に配置し、前記光源又は指標から射出され、前記投影光学系の射出用開口数によって決定される光量を有する像を前記コンバージョン光学系を介して前記被測定面に投影し、被測定面から反射されて得られる前記結像面上の反射像を明るくすることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成によれば、投影光学系の射出用開口数が被測定面の開口数に近づくので、光源又は指標から射出される光量を投影光学系を介して被測定面により多く投影させられ、よって、見かけの曲率中心位置が６００ｍｍ以上離れた被測定面を有する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系であっても、この曲率中心位置が離れた被測定面からの反射像が明るくなり、偏心量を高精度に測定できる。
【００３５】
また、本発明による偏心量測定方法は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共にこの反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、前記被測定面に前記光源又は指標の像を投影する前記投影光学系の射出用開口数を前記被測定面の開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を、前記光源又は指標と前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系における前記投影光学系側第１面との間に配置し、前記光源又は指標から射出され、前記投影光学系の射出用開口数によって決定される光量を有する像を前記コンバージョン光学系を介して前記被測定面に投影し、被測定面から反射されて得られる前記結像面上の反射像を明るくすること、および前記光源又は指標と前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系における前記投影光学系側第１面との間に配置するコンバージョン光学系は、コンバージョン光学系を収納する枠体を、前記被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系を収納する枠体に装着した後に、コンバージョン光学系側を前記第１面に対向して備えたことを特徴とする。
【００３６】
上記の構成によれば、更に、被測定面の見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して非常に遠くにある被測定面を有する被測定光学系の場合にのみコンバージョン光学系を準備、装着すればよく、それ以外の場合はその必要がないので偏心量測定機の低廉化が図れる。
【００３７】
また、本発明による偏心量測定方法は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定し、前記肉厚及び空気間隔の測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算し、次いで前記演算で求めた投影位置に投影光学系を介して光源又は指標の像を投影すると共に、被測定面から反射される反射像の像位置を測定し、その後、前記演算で求めた関数ｆと、前記測定した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算することを特徴とする。
【００３８】
上記の構成によれば、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組合せからなる光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を実際に測定した実測値を用いて各被測定面の見かけの曲率中心位置が設定されるので、この実測値に基く設定位置は設計データで計算される見かけの曲率中心位置よりも正確となる。よって、光源又は指標の像は投影光学系からより的確な位置に投影されるので反射像のフォーカスがずれにくくなるとともに、反射光の光量減少が少なくなって、光検出装置の結像面上で反射像の像位置を観察しやすくなり、偏心量を高精度で求めることができる。
【００３９】
また、本発明による偏心量測定方法は、偏心量を測定する被測定光学素子の単体又は組み合わせからなる光学系の被測定面に、投影光学系を介して光源又は指標の像を投影し、前記被測定面から反射される前記光源又は指標の反射像を結像光学系を介して光検出装置の結象面に結像させると共に、この反射像の像位置を測定し、反射像の像位置の測定結果から前記被測定面の偏心量を算出する偏心量測定方法において、前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔を測定し、前記肉厚及び空気間隔の測定値を用いて、前記光源又は指標の像の前記投影光学系による投影位置を演算すると共に、前記被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数ｆを演算し、次いで前記演算で求めた投影位置に投影光学系を介して光源又は指標の像を投影すると共に、被測定面から反射される反射像の像位置を測定し、その後、前記演算で求めた関数ｆと、前記測定した反射像の像位置の測定結果と、前記結像光学系の倍率から、前記被測定面の偏心量を演算すること、および前記光学系の被測定面間で形成される光学素子の肉厚及び空気間隔の測定は、前記光源又は指標の像を投影する投影光学系と対向する位置に前記被測定面を有する光学系を配置した後に行い、該被測定面を有する光学系の配置位置を維持して、前記投影光学系を介して光源又は指標の像を投影すると共に被測定面から反射される反射像の像位置を測定することを特徴とする。
【００４０】
上記の構成によれば、更に、前記面間隔の測定は、前記被測定面を有する光学系を、偏心量を測定する投影光学系と対向する位置に配置した後に行い、面間隔の実測データを得た後に直ちに偏心量の測定を行えるので、両方の測定に際し被測定面を有する光学系を移動することがない。従って、被測定面を有する光学系の中に可動個所（ズーム光学系用レンズとかフォーカス用レンズ等）があっても、これらの可動部がみだりに動くおそれがないので、当初の面間隔測定時の設定状態を維持しつつ偏心量の測定を行うことができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を説明するのに先立ち、図１により、本発明の偏心量測定機で測定される被測定光学系とコンバージョン光学系の構成について説明する。被測定光学系２６１は、５枚からなるレンズ群であって、２枚目と３枚目の間に絞りが配置された構成の光学系である。また、コンバージョン光学系２６４は上記レンズ系２６１の前方に、即ち、光の入射側に設けられる。下記の［表１］にこの被測定光学系２６１のパラメーター（設計データ）を示す。また、上記コンバージョン光学系２６４のデータを下記の［表２］に示す。
【００４２】
［表１］および［表２］において、ｆは被測定光学系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、Ｒ１、Ｒ２、−−−−ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚又は空気間隔、ｎ１、ｎ２、…は各レンズの測定用光源の波長（光源波長８３０ｎｍ）における屈折率、ν１、ν２、…は各レンズのアッベ数である。
【００４３】
2004069594.tif 000005
【００４４】
2004069594.tif 000006
【００４５】
上記光学系の偏心量をオートコリメーション方式で測定するときの見かけ上の曲率中心位置は、被測定光学系２６１の第１面を原点とし、被測定光学系から射出する光線の進む方向を正とする。被測定光学系２６１を組み込んだ枠体（レンズ枠、鏡枠を含むが、実施例では枠体の外枠形状のみを図示する）を偏心量測定機にセッティングするときは、被測定光学系２６１の第１面を測定機光学系側に向けるものとする。また、被測定光学系２６１の各レンズ面のうち、見かけの曲率中心位置が第１面に対して非常に離れる第９面に着目し、該第９面での反射像が暗くなりフレ量の測定が困難もしくは不可能な状態のものとして扱う。以下に被測定光学系２６１の各レンズ面を被測定面として測定する際の、測定機制御用としてコンピュータで計算される各レンズ面の見かけの曲率中心位置と被測定光学系２６１の各レンズ面の入射側開口数を下記の［表３］に示す。
【００４６】
2004069594.tif 000007
【００４７】
上記の計算結果から明らかなように、レンズ面第９面は、見かけの曲率中心位置が被測定光学系２６１の第１面に対して、非常に離れた位置（６００ｍｍ以上）にあり、被測定光学系２６１の第９面の入射側開口数は非常に小さい（０．００２以下）。このようなレンズ面第９面を従来の偏心量測定機で測定すると、被測定光学系２６１の第９面には、図１７に示したように、光束２１９程度の細い光束（開口数０．００１１１）しか入射させることができないため、第９面での反射像は、非常に暗くなり、観察が不可能な状態となる。また、第９面の観察が不可能になると、第１０面の測定も不可能になる。
【００４８】
これに対し図１に示す構成の内、被測定光学系２６１のレンズ面第９面よりも前側のレンズ面第１面〜第８面を測定する際の、各レンズ面の入射側開口数は、投影光学系の射出用開口数（当該測定機の投影光学系の開口数：略０．１２５）とほぼ同等かそれ以上の大きさであるため、反射像は、十分明るく観察できる。従って、以下の各実施例の各々によって、前記第９面での反射像を明るくして当該面の観察を可能にすることで反射像の像位置を測定可能にし、第１０面の測定も可能にする。なお第９面での反射像の観察が不可能な状態は、反射像の明るさを少なくとも１０倍、好ましくは２５倍、より好ましくは５０倍明るくすることで解消でき、このため該第９面へ投影光学系から射出光束が入射する際の第９面の開口数を少なくとも３．２倍、好ましくは５倍、より好ましくは７．１倍にする機能を有するコンバージョン光学系を用いて、投影光学系の射出用開口数を被測定面の開口数に近づける。
【００４９】
以下の各実施例の説明に用いる図においては、偏心量測定機は光学系を抜粋して示している。また各実施例においては、データ入力及び測定機制御及びデータ取り込み及び偏心量計算用コンピュータ、フォーカス又は倍率合わせのための測定機光学系駆動機構は、全ての実施例の偏心量測定機に備えられている。また、結像光学系には、図示していない適当な拡大リレー光学系を具備しており、最適な倍率で反射像が観察できるように構成されているとともに、反射像が観察される際の倍率はコンピュータによって管理されているものとする。なお、以下の実施例１〜４では、光源の像を被測定光学系の各被測定面に投影する投影光学系は、各被測定面から反射される反射像を観察可能に結像する結像光学系と兼用した状態で図示しており、また、実施例５および６では特に拡大リレー光学系を付加して図示している。さらに、実施例１〜４では、被測定光学系の各被測定面に投影する投影光学系の射出用開口数は、レンズ面第９面を除いて被測定光学系の各レンズ面（被測定面）の開口数に対して、同等かそれ以上に大きくなっている。
【００５０】
［第１実施例］
図２および３を用いて、本発明の第１実施例を説明する。本実施例の偏心量測定機３３６は、測定機光学系２６２、コンピューター３３０、基準軸設定用光学系３３１、光軸を２方向に分岐させるビームスプリッター３３６ａ、被測定光学系取付台２６１ｃ等で構成される。そして、偏心量測定機３３６のビームスプリッター３３６ａで分岐された一方の光軸の先方に配置される被測定光学系取付台２６１ｃ上に、内部にコンバージョン光学系２６４を装着した枠体２６３の一端側を、内部に被測定光学系２６１を装着した枠体２６１ａの一端側に取り付け、一体状態にして載置して固定することにより、被測定光学系２６１の各被測定面の偏心量を測定するようになっている。図３は、上記コンバージョン光学系２６４を装着した枠体２６３の一端側と、内部に被測定光学系２６１を装着した枠体２６１ａの一端側とを取り付けた構成例を示している。
【００５１】
測定機光学系２６２は、その光軸上で光源（例えば、半導体レーザー）２８４、ビームスプリッター２６５、被測定光学系２６１に光源２８４の像を投影可能で且つ被測定光学系２６１から反射される反射像を光検出装置２６７に結像可能な投影光学系２６６、光検出装置（例えば、ＣＣＤカメラ）２６７で構成され、これらの各光学要素は測定機光学系取付台２６２ａ上に載置されている。
【００５２】
基準軸設定用光学系３３１は、その光軸上で回転自在なイメージローテータプリズム３３３、その光軸上で光軸方向に移動自在な結像レンズ３３４、結像された像を反射するミラー３３５で構成され基準軸設定用光学台３３１ａ上に載置される。そして前記投影光学系２６６の光軸上に配置したビームスプリッタ３３６ａによって光源２８４からの光束を分割した後にミラー３３５で反射して得られる反射像を利用して、被測定面から反射して得られる反射像を測定する際の測定用基準軸を光検出装置２６７上の結像面に設定するようになっている。
【００５３】
コンピュータ３３０は、被測定面の見かけの曲率中心位置に光源２８４の像を投影するよう投影光学系２６６を光軸方向に移動させる駆動機構３３２、被測定面からの反射像の測定用基準軸を光検出装置２６７上に設定するよう基準軸設定用光学系３３１のイメージローテータープリズム３３３および結像レンズ３３４を作動させる駆動機構３３１ｂ、被測定面からの反射像を結像面上で検出してフレ量Δ（即ちΔＸ、ΔＹ）をデータとして格納する光検出装置２６７に、夫々接続されている。そしてコンピータ３３０は、被測定光学系２６１のｒ，ｄ，ｎ等の設計データや、被測定光学系２６１を装着した枠体２６１ａが被測定光学系取付台２６１ｃ上に載置され固定された際の該被測定光学系２６１に係るチェック項目、例えば、枠体２６１ａの載置位置や傾きの有無、光学系２６１の向き等測定に際して被測定光学系２６１を所定姿勢にするのに必要な項目等の測定条件の入力が行われた際に、これらの入力データに基いて被測定光学系２６１の各被測定面の見かけの曲率中心位置の計算や周知の近軸光線追跡によりフレ量Δと偏心量εとの関係を示す行列式（２）の行列成分の計算をして各被測定面の関数ｆを求めることを行うと共に、これらの計算に基いて、投影光学系２６６の駆動機構３３２や基準軸設定用光学系３３１の駆動機構３３１ａの制御を行うように設定され、さらにまた光検出装置２６７の結像面上で検出されたフレ量Δを出力信号データとして取り込み、該取り込みデータと投影光学系２６６の倍率から関数ｆを用いて被測定光学系２６１の偏心量εの算出を行うよう設定されている。
【００５４】
コンバージョン光学系２６４は、被測定光学系２６１を内蔵した枠体２６１ａに枠体２６３を介して一体的に装着されており、具体的には図３に例示するように、枠体２６１ａの一端側側面２６１ｂに対して枠体２６３の一端側側面２６３ｂを当接させるとともに内側突出部２６３ａを嵌合させ且つ側面２６１ｂ、２６３ｂの間に介在させた粘着手段（着脱自在な接着力の弱い接着剤、両面テープ等）２６３ｃにより固定することにより一体的に取り付けられており、投影光学系２６６の射出用開口数を被測定光学系２６１における被測定面（第９面）２６８の入射側開口数へ近づける変換を行っている。
【００５５】
上記コンバージョン光学系２６４は、焦点距離：−５０ｍｍの凹レンズであって被測定光学系２６１の第１面側の曲率半径ｒ２は＋８５．３４７９ｍｍ、投影光学系２６６側の面（ｒ１）の曲率半径ｒ１は（−８５．３４７９ｍｍ）、光軸上での面間隔ｄ１は３ｍｍ、屈折率ｎ１は１．８４６６６であり、被測定光学系２６１第１面から測定機光学系２６２側へ１０ｍｍ（ｄ２）離れた位置に固定配置してある。このデータは前記［表２］２−１に示されている。
【００５６】
上記の場合、コンバージョン光学系２６４によって投影光学系２６６の射出用開口数は被測定面（第９面）２６８の入射側開口数（０．００１１）に実質的に近づけられて０．０２７７に変換されたことに相当することとなり、コンバージョン光学系が無い場合に比べて約６００倍ほど明るい反射像が観察できるようになる。
【００５７】
前述のように、コンバージョン光学系２６４は、枠体２６３内に組み立て調整されて収納されており、この枠体２６３は、被測定光学系２６１の枠体に装着して被測定光学系２６１の各被測定面の全部を測定できるようになっている。この被測定面の全部を測定するに際し、コンバージョン光学系を被測定面側に取り付けた状態で行うと、既に製作されている偏心量測定機に改良を加えることなく、そのままの状態で使用できることになり効果が大きい。即ち、被測定面２６８以外の各被測定面の測定がしにくいという不便性や各被測定面の測定精度の低下等のおそれよりも、既製の偏心量測定機で被測定面の全部を測定できる効果は大きい。
【００５８】
本実施例の偏心量測定機による被測定光学系の被測定面の測定に際しては、光源２８４から射出した光束は、ビームスプリッター２６５で光路が変換され、投影光学系２６６、コンバージョン光学系２６４を経て、被測定光学系２６１の各被測定面の見かけの曲率中心位置へ入射し、各被測定面で反射した反射光の光束が、投影光学系２６６によって光検出装置２６７の結像面上に結像する。このとき、投影光学系２６６の位置は、入射光束が、各被測定面（被測定面２６８を含む）の見かけの曲率中心位置へ入射するような位置になっており、この投影光学系２６６の移動は、コンピュータ３３０からの制御信号に基づいて、駆動機構３３２によって行われるものである。
【００５９】
つぎに、本実施例の偏心量測定機による被測定面の測定方法について述べる。コンピュータ３３０に被測定光学系２６１の設計データ即ちパラメータを入力するときに、コンバージョン光学系２６４を被測定光学系２６１の一部として入力して、被測定光学系及びコンバージョン光学系の見かけの曲率中心位置及び行列式（２）の行列係数（各被測定面に係る関数ｆ）を計算し、コンバージョン光学系２６４を含めて偏心量測定を行う。具体的には以下の測定手順で測定を行う。
【００６０】
測定手順
イ　被測定光学系２６１のｒ，ｄ，ｎ等のデータ（表１）、コンバージョン光学系２６４のＲ、ｄ、ｎのデータ（表２）等をコンピュータ３３０に入力する。
ロ　コンピュータ３３０で、イの入力データに基づいて、コンバージョン光学系２６４及び被測定光学系２６１の各被測定面の見かけの曲率中心位置を計算し、各被測定面の見かけの曲率中心位置を求める。コンバージョン光学系２６４の測定機光学系２６２側第１面及び第２面の曲率中心位置と、被測定光学系２６１の測定機光学系２６２側第１面以降の見かけの曲率中心位置は、以下のようになる。なおコンバージョン光学系２６４の第１面及び第２面の入射側開口数は、投影光学系の射出用開口数よりも大きく設定されている。
2004069594.tif 000008
ハ　上記ロの計算結果に基づいて、コンピュータ３３０は、コンバージョン光学系２６４の第１面を測定するように駆動機構３３２及び駆動機構３３１ｂに制御信号を送る。駆動機構３３２は、制御信号に従って、コンバージョン光学系２６４の第１面の見かけの曲率中心位置（＋８５．３４７９０ｍｍ）へ光束が入射するように、投影光学系２６６をその光軸方向で移動させるとともに、駆動機構３３１ｂは、コンバージョン光学系２６４の第１面に対応した測定用基準軸が設定できるように、結像レンズ３３４をその光軸方向で移動しイメージローテータプリズム３３３をその光軸回りでの回転を行わせる。
ニ　コンバージョン光学系２６４の第１面からの反射像の像位置を光検出装置２６７の結像面上で検出するとともに、基準軸設定用光学系３３１からの反射像の像位置を光検出装置２６７の結像面上で検出する。そして光検出装置２６７による第１面からの反射像の像位置に係る出力信号、及び光検出器２６７による第１面に対応した測定用基準軸に係る出力信号をコンピュータ３３０で取り込む。
ホ　コンピュータ３３０で、第１面からの反射像の像位置に係る出力信号により得られた取り込みデータと、第１面に対応して得られた基準軸設定用光学系３３１からの測定用基準軸に係る出力信号の取り込みデータ（前記ニの取り込みデータ）から、光検出装置２６７上での第１面におけるフレ量Δ１を計算する。
ヘ　コンピュータ３３０で、イの入力データに基いて行列式（２）の行列成分（ｎ＝１として）の関数ｆの計算、投影光学系２６６の倍率を計算する。
ト　上記ホとヘの計算結果のフレ量Δ１と関数ｆ（ｎ＝１として）と倍率とから、コンピータ３３０により第１面の偏心量ε１を計算する。
チ　次に、前記ロの計算結果に基づいて、コンピュータ３３０は、コンバージョン光学系２６４の第２面を測定するように駆動機構３３２及び駆動機構３３１ｂに制御信号を送る。
駆動機構３３２は、制御信号に従って、コンバージョン光学系２６４の第２面の見かけの曲率中心位置へ光束が入射するように、投影光学系２６６をその光軸方向で移動させるとともに、駆動機構３３１ｂは、コンバージョン光学系２６４の第２面に対応した測定用基準軸が設定できるように、結像レンズ３３４をその光軸方向で移動しイメージローテータプリズム３３３をその光軸回りでの回転を行わせる。
リ　コンバージョン光学系２６４の第２面からの反射像の像位置を光検出装置２６７の結像面上で検出するとともに、基準軸設定用光学系３３１からの反射像の像位置を光検出装置２６７の結像面上で検出する。そして光検出装置２６７による第２面からの反射像の像位置に係る出力信号、及び光検出器２６７による第２面に対応した測定用基準軸に係る出力信号をコンピュータ３３０で取り込む。
ヌ　コンピュータ３３０で、第２面からの反射像の像位置に係る出力信号により得られた取り込みデータと、第２面に対応して得られた基準軸設定用光学系３３１からの測定用基準軸に係る出力信号の取り込みデータ（前記リの取り込みデータ）から、光検出装置２６７上での第２面におけるフレ量Δ２を計算する。
ル　コンピュータ３３０で、イの入力データに基いて行列式（２）の行列成分（ｎ＝２として）の関数ｆの計算、投影光学系２６６の倍率を計算する。
ヲ　上記ヌとルの計算結果のフレ量Δ２と関数ｆ（ｎ＝２として）と倍率とから、コンピータ３３０により第２面の偏心量ε２を計算する。
ワ　次に、前記ロの計算結果に基づいて、コンピュータ３３０は、被測定光学系２６１の第１面を測定するように駆動機構３３２及び駆動機構３３１ｂに制御信号を送る。駆動機構３３２は、制御信号に従って、被測定光学系２６１の第１面の見かけの曲率中心位置（−１７．５４８４３ｍｍ）へ光束が入射するように、投影光学系２６６をその光軸方向で移動させるとともに、駆動機構３３１ｂは、被測定光学系２６１の第１面に対応した測定用基準軸が設定できるように、結像レンズ３３４をその光軸方向で移動しイメージローテータプリズム３３３をその光軸回りでの回転を行わせる。
【００６１】
以下の被測定光学系２６１の第１面に対する測定手順は、前記ニ〜ヲの測定手順で、コンバージョン光学系を被測定光学系と読み替えるとともに該第１面はｎ＝３、次測定の第２面はｎ＝４として各面での行列成分を計算し関数ｆを更新して求めることを繰り返し、被測定光学系２６１の第２面〜第９面に対しても行い、被測定光学系の第９面までの全ての面に行う。即ち、コンバージョン光学系２６４及び被測定光学系２６１の各被測定面における夫々の反射像の光検出装置２６７上でのフレ量Δを順次に求めるとともに、コンバージョン光学系２６４及び被測定光学系２６１の各Ｒ、ｒ、ｄ、ｎの設計データから得られる該各被測定面に係る関数ｆ（測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まる関数、即ち、光検出装置２６７上で夫々検出される反射像の像位置の測定結果であるフレ量Δと、各被測定面の測定基準軸に対する偏心量εとの関係が行列成分で表される関数）と、投影光学系２６６の倍率により、コンバージョン光学系２６４と被測定光学系２６１の各被測定面の偏心量εを計算する。その後、得られた偏心量εからコンバージョン光学系２６４の偏心量分を差し引いて、被測定光学系２６１のみの偏心量εを得ることができる。
【００６２】
前記の構成では、コンバージョン光学系２６４は、必ずしも単レンズである必要はなく、負のパワーを持ったレンズ群であっても同様の機能と効果を奏するので使用できる。なお、コンバージョン光学系２６４は、被測定光学系において、被測定面の見かけの曲率中心位置が非常に大きい場合（６００ｍｍ以上、特に１０００ｍｍ以上）の被測定面２６８を測定するときのみ被測定光学系２６１の枠体２６１ａに取り付けて測定を行い、他の面の測定を行うときは、容易に着脱自在になるように構成した枠体２６３ごと被測定光学系２６１の枠体２６１ａから取り外してコンバージョン光学系２６４がない状態にて測定してもよい。また、コンバージョン光学系２６４の偏心量が既知である場合には、コンバージョン光学系２６４の偏心量測定を省略することも可能である。なお、上記測定においては、ｎ面からなる被測定光学系の場合におけるフレ量と関数、偏心量の関係を表す前記の行列式（２）を用いればよい。但し、Δはフレ量、ａの行列成分は関数ｆ、εは偏心量であり、Δ、ａ、εの添え字は被測定面（各レンズ面）の投影光学系側からの面を表し、被測定面が第９面あるときはｎ＝９となる。
【００６３】
上記の構成にともなう効果を次に示す。
・被測定光学系において、見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して非常に遠く離れた被測定面（１０００ｍｍ以上）を有していても、該面を観察する反射像を明るくすることができ、よって該面及び全体の被測定光学系の偏心量を容易かつ高精度に測定することができる。
・被測定面の見かけの曲率中心位置が、非常に遠くにある面（例えば６００ｍｍ以上）を有する被測定光学系に対してのみ、該被測定光学系を収納した枠体にコンバージョン光学系を装着すればよいので、既存の測定機に対してもただちに容易に適用できる。
・見かけの曲率中心位置が非常に遠くにある面（例えば６００ｍｍ以上）が被測定面であっても、コンバージョン光学系を被測定光学系の収納枠体の前側に配置するのみで該面の測定できるので、測定機光学系と被測定光学系との間隔を長くする必要がなく、測定機全体を小型化できる。
・コンバージョン光学系を被測定光学系の収納枠体の前側から着脱自在にして取り外せる構成にすることにより、見かけの曲率中心位置が離れていない被測定面を測定する際に生じることがある測定上の不便さや測定精度の低下の危惧を解消することができる。
・コンバージョン光学系を被測定光学系の一部としてコンピータにデータ入力してから被測定光学系の各被測定面の見かけ曲率中心位置を計算し、また関数ｆを計算し、その後に各被測定面の測定をすることにより、コンバージョン光学系の製造誤差及び枠体への組立て調整誤差に起因する被測定光学系への測定精度の低下を容易にキャンセルすることが可能となるので、コンバージョン光学系の製造誤差及び組立て調整誤差を厳しく抑えなくても測定を高精度で行うことができる。
【００６４】
［第２実施例］
本発明の第２実施例を図４により説明する。なお、以下の各実施例においては、上記第１実施例で用いた符号を用いているが、前記図２に示したコンピュータ３３０、基準軸設定用光学系３３１及びその各光学要素、ビームスプリッタ３３６ａ、駆動機構３３２等については、ここでは図示を省略している。これらは、いずれも同様なものが配設、使用されるものである。本実施例は、第１実施例とは、コンバージョン光学系２６４のレンズが異なるものであり、このレンズは焦点距離：５０ｍｍの凸レンズになっている。このコンバージョン光学系２６４のデータは前記の［表２］の２−２に示されている。
【００６５】
上記の場合、コンバージョン光学系２６４によって投影光学系２６６の射出用開口数は被測定面２６８の入射側開口数（０．００１１１）に実質的に近づけられて０．０３０に変換されたことに相当することとなり、コンバージョン光学系が無い場合に比べて約７００倍ほど明るい反射像が観察できるようになる。
【００６６】
本実施例による偏心量の測定方法は、前記実施例１と同様、コンバージョン光学系２６４の設計データと被測定光学系２６１の設計データ（前記［表１］）とをコンピュータ３３０に入力し、その後測定を行ってコンバージョン光学系２６４の凸レンズの第１面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝１として）と倍率、第２面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝２として）と倍率、次いで被測定光学系の第１面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝３として）と倍率、被測定光学系の第２面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝４として）と倍率、その後被測定光学系の第３面以降の各面についても、順次にフレ量と関数ｆと倍率を求め、得られた各被測定面の偏心量からコンバージョン光学系２６４の偏心量分を差し引いて、被測定光学系２６１のみの偏心量εを得ることができる。なおコンバージョン光学系は、単レンズに限らず、正のパワーを有するレンズ群であっても同様の機能と効果を有するので、用いることができる。
【００６７】
・本実施例においても、前記第１実施例に記載したと同様の効果を得ることができる。
・さらに、コンバージョン光学系が凸レンズを用いることにより、第１実施例のように凹レンズを使用した例よりも投影光学系２１２の射出側光学面とコンバージョン光学系２３１の入射側光学面との間隔が一層離れた状態になるので、投影光学系２１２とコンバージョン光学系２３１との間に、被測定面の偏心量測定の際に有用な基準軸設定用光学系３３１に対し、光路を分割するための光学素子（ビームスプリッタ）３３６ａを配置しやすくなり、よって基準軸設定用光学系３３１を用いる偏心量測定機によって各種の被測定光学系の測定が可能になる。
・またコンバージョン光学系が凸レンズであると、第１実施例の凹レンズと同じパワーかつ同じ配置位置の場合には、凹レンズよりも、投影光学系の射出用開口数と被測定光学系の入射側開口数をより近づけ易いので、凸レンズの設計データが決めやすく明るい反射像が得やすい。
【００６８】
［第３実施例］
図５（ａ）を用いて、本発明の第３実施例を説明する。この実施例においても、上記第１実施例で用いた前記図２における符号を用いているが、コンピュータ３３０、基準軸設定用光学系３３１及びその各光学要素、ビームスプリッタ３３６ａ、駆動機構３３２等については、図５（ａ）では省略している。図５（ａ）において、測定機光学系２６９は、その光軸上で光源（又は指標）２８４、ビームスプリッター２６５、投影光学系（反射する光束を結像する結像光学系としても機能する）２６６、光検出装置２６７を備えており、測定機光学系取付台２６９ａ上に配置されている。そして、投影光学系２６６の射出側第１面の先方に設けられたコンバージョン光学系取付台２７１ａ上に、コンバージョン光学系２７１がターレット状枠体２７０を介して支持されている。図５（ｂ）にこのターレット状枠体の部分断面図を示す。
【００６９】
図５（ａ）においては、光源（又は指標）２８４から射出した光束は、ビームスプリッター２６５、投影光学系２６６、コンバージョン光学系２７１を経て、コンピュータ（図２参照）による制御により被測定光学系２６１の被測定面２６８（前記表１のレンズ面第９面）の見かけの曲率中心位置へ入射し、被測定面２６８で反射した光束が、結像光学系２６６によって光検出装置２６７上に結像する。
【００７０】
上記コンバージョン光学系２７１は、前述のように、測定機光学系取付台２６９ａ上に支持され且つ光軸と平行に配置された回転軸２７２を中心に回転されるターレット状枠体２７０に収納され、ターレット状枠体２７０の回転により所望のコンバージョン光学系２７１が光軸上に配置されるようになっている。即ち、図５（ｂ）に例示するようにターレット状枠体２７０には等配した４箇所の光束通過用エリアａ，ｂ，ｃおよびｄが形成され、その１つのエリアａには被測定光学系２６１第１面から１００ｍｍ離れた位置となる焦点距離：−５０ｍｍの凹レンズが単体で収納され、エリアｂには前記と焦点距離が異なる２枚の凹レンズが収納され、エリアｃには前記単体又は組合せのレンズとは焦点距離が異なり全体として負のパワーを有する凹レンズと凸レンズとの組合せからなる光学系が収納され、エリアｄには何も入っていない状態（以下無配置エリアという）になっている。従ってコンピータ３３０で制御されてターレット状枠体２７０が回転すると、被測定光学系に応じて、光軸上でコンバージョン光学系２７１の焦点距離を変更したり、コンバージョン光学系を取り除いたりすることができるようになっている。また、ターレット状枠体２７０は、被測定光学系に応じて、コンピュータ３３０に制御され投影光学系２６６の光軸に沿って移動可能となっている。
【００７１】
上記の構成において、例えば前記焦点距離：−５０ｍｍの凹レンズがコンバージョン光学系２７１として選択されて被測定光学系２６１の前方に配置される場合の、この凹レンズの設計データを前記の［表２］の２−３に示す。
【００７２】
上記の場合、コンバージョン光学系２７１の焦点距離：−５０ｍｍの凹レンズによって、投影光学系２６６の射出用開口数は、被測定面２６８の入射側開口数（０．００１１１）に実質的に近づけられて０．０２５１に変換されたことに相当することなり、コンバージョン光学系が無い場合に比べて約５００倍ほど明るい反射像が観察できるようになる。
【００７３】
この第３実施例による偏心量の測定方法を以下に示す。コンバージョン光学系２７１として焦点距離：−５０ｍｍの凹レンズが選択された場合には、前記実施例１の場合と同様に、コンバージョン光学系２７１の当該凹レンズの設計データと被測定光学系２６１の設計データ（表１）とをコンピュータ３３０に入力し、その後測定を行ってコンバージョン光学系２７１の凹レンズの第１面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝１として）と倍率、第２面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝２として）と倍率、次いで被測定光学系の第１面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝３として）と倍率、被測定光学系の第２面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝４として）と倍率、その後被測定光学系の第３面以降の各面についても、順次にフレ量と関数ｆと倍率を求め、得られた各被測定面の偏心量からコンバージョン光学系２７１の偏心量分を差し引いて、被測定光学系２６１のみの偏心量εを得ることができる。
【００７４】
上記コンバージョン光学系２７１は、必ずしも凹の単レンズである必要はなく、負のパワーを持ったレンズ群でもよい。またコンバージョン光学系２７１は、ターレット状枠体２７０内で移動されるレンズを有する焦点距離可変な光学系にしてもよい。また、焦点距離が異なる複数のコンバージョン光学系２７１を収納する枠体は、被測定光学系又は被測定面に対応して異なる焦点距離のコンバージョン光学系に変えることができるという機能を有するものであれば、必ずしもターレット状枠体２７０でなくても良く、コンバージョン光学系２７１の光軸と直交する方向（例えば、図５（ａ）の紙面上で上下方向）に移動自在で内部には前記光軸に平行配置した複数の焦点距離が異なる光学系を有する矩形形状の枠体でもよい。
【００７５】
第３実施例の構成による効果を次に示す。
・実施例１の場合と同様に、コンバージョン光学系によって観察する反射像を明るくすることができ、偏心量を容易かつ高精度に測定することができる。
・焦点距離が異なる複数のコンバージョン光学系を選択可能に測定光学系側に配備しているので、さまざまな被測定光学系に対して最適なコンバージョン光学系を選択でき、被測定光学系ごとにコンバージョン光学系を用意しなくてもよい。また、コンバージョン光学系を用いる必要がない場合には、コンバージョン光学系の収納されていない光束通過用のエリア（無配置エリア）を選択すればよいので、対応の選択肢が大きい。
・焦点距離が異なる複数のコンバージョン光学系を光軸と直交する方向に移動自在にして所望のコンバージョン光学系を選択可能にしているので、測定機光学系と被測定光学系との間隔を長くする必要がなくなり、測定機全体を小型化できる。
・コンバージョン光学系を被測定光学系の一部としてコンピータにデータ入力してから被測定光学系の各被測定面の見かけ曲率中心位置を計算し、また関数ｆを計算し、その後に各被測定面の測定をすると、実施例１と同様、コンバージョン光学系の製造誤差及び枠体への組立て調整誤差を容易にキャンセルすることが可能となるので、製造誤差及び組立て調整誤差を厳しく抑えなくても高精度に測定が行える。
【００７６】
［第４実施例］
図６（ａ）を用いて、本発明の第４実施例を説明する。本実施例は、上記第３実施例の変形例であり、主たる相異点はコンバージョン光学系の構成及びターレット状枠体が異なっていることである。測定機光学系２７４の光軸と平行に配置されて、測定機光学系取付台２７４ａ上に支持された回転軸２７８を中心に回転するターレット状枠体２７５には、図６（ｂ）に示すように等配した４箇所の光束通過用エリアａ，ｂ，ｃおよびｄが形成されている。その１つのエリアａには被測定光学系２６１第１面から２５０ｍｍ離れた位置となる焦点距離：＋５０ｍｍの凸レンズが単体で収納され、エリアｂには前記と焦点距離が異なる２枚の凸レンズが収納され、エリアｃには前記単体又は組合せのレンズと焦点距離が異なり全体として正のパワーを有する凹レンズと凸レンズとの組合せからなる光学系が収納され、エリアｄには何も入っていない状態（無配置エリア）になっている。従ってターレット状枠体２７５が回転すると、被測定光学系に応じて、光軸上でコンバージョン光学系２７６の焦点距離を変更したり、コンバージョン光学系を取り除いたりすることができるようになっている。また、ターレット状枠体２７５は、被測定光学系に応じて、コンピュータ３３０に制御され投影光学系２６６の光軸に沿って移動可能となっている。
【００７７】
上記の場合において、例えば前記焦点距離：＋５０ｍｍの凸レンズがコンバージョン光学系２７６として選択されて被測定光学系２６１の前方に位置する場合の、この凸レンズの設計データは前記［表２］の２−４に示されている。
【００７８】
上記の場合において、コンバージョン光学系２７６の焦点距離：＋５０ｍｍの凸レンズによって、投影光学系２６６の射出側開口数は、被測定面２６８の入射側開口数（０．００１１１）に実質的に近づけられて０．０２７８に変換されたことに相当することなり、コンバージョン光学系が無い場合に比べて約６００倍ほど明るい反射像が観察できるようになる。
【００７９】
本実施例による偏心量の測定方法は、コンバージョン光学系２７６として焦点距離：＋５０ｍｍの凸レンズが選択された場合には、前記実施例１と同様、コンバージョン光学系２７６の当該凸レンズの設計データと被測定光学系２６１の設計データ（表１）とをコンピュータ３３０に入力し、コンバージョン光学系２７６の凸レンズの第１面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝１として）と倍率、第２面のフレ量と関数ｆ（ｎ＝２として）と倍率、次いで被測定光学系の第１面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝３として）と倍率、被測定光学系の第２面のフレ量と該面の関数ｆ（ｎ＝４として）と倍率、その後被測定光学系の第３面以降の各面についても、順次にフレ量と関数ｆと倍率を求め、得られた各被測定面の偏心量からコンバージョン光学系２７６の偏心量分を差し引いて、被測定光学系２６１のみの偏心量εを得ることができる。
【００８０】
本実施例の構成による効果を次に示す。
・本実施例においても、前記第３実施例に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
・さらに、コンバージョン光学系が凸レンズ又は正のパワーを有するときは、第３実施例の凹レンズのときよりもコンバージョン光学系２７６の射出側光学面と被測定光学系２６１の第１面との間隔が離れた状態になるので、コンバージョン光学系２７６と被測定光学系２６１との間に、被測定面の偏心量測定の際に有用な基準軸設定用光学系３３１に対し光路を分割するための光学素子（ビームスプリッタ）３３６ａを配置しやすくなり、よって基準軸設定用光学系３３１を用いる偏心量測定機によって各種の被測定光学系の測定が可能になる。
・またコンバージョン光学系が凸レンズ又は正のパワーを有するものであると、第３実施例のコンバージョン光学系と同じパワーの場合には、第３実施例のものよりも、投影光学系の射出用開口数と被測定光学系の入射側開口数をより近づけ易いので、凸レンズ又は正のパワーを有する光学系の設計データが決めやすく明るい反射像が得やすい。
【００８１】
［第５実施例］
図７（ａ）を用いて、本発明の第５実施例を説明する。測定機光学系２８１は、その光軸上で光源又は指標２８４、投影光学系２８２、結像光学系２８３、光検出装置２９５等を備え、測定機光学系取付台２８１ａ上に配置されている。また、投影光学系２８２は、集光レンズ群２８５、ビームスプリッター２９１、第１凸レンズ群２９２、第２凸レンズ群２９３の各光学要素を備えている。結像光学系２８３は、ビームスプリッター２９１、第１凸レンズ群２９２、第２凸レンズ群２９３（以上は、投影光学系２８２と共用）、第３凸レンズ群２９４の各光学要素を備えている。
【００８２】
測定機光学系２８１は、被測定光学系２６１の被測定面の見かけの曲率中心位置が投影光学系に対し離れていない（該被測定面で得られる反射像が検出できる）場合には、各被測定面に応じ、図示されていないコンピュータで制御されて測定機光学系取付台２８１ａを介して測定機光学系２８１全体が移動するか、又は、第１凸レンズ群２９２と第２凸レンズ群２９３の群間隔を変えてフォーカスを行い、各被測定面の見かけの曲率中心位置に光源２８４の像を投影するように構成されている。前記被測定光学系２６１の被測定面の見かけの曲率中心位置が投影光学系に対し非常に離れていてその反射像が検出できない場合には、前記投影光学系２８２の集光レンズ群２８５とビームスプリッター２９１との各光学要素の間に介挿されるコンバージョン光学系２８６を用い、投影光学系２８２を介して当該被測定面（第９面）の見かけの曲率中心位置に光源２８４の像を投影してその反射像を明るくして検出できるように構成されている。
【００８３】
上記コンバージョン光学系２８６は図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、被測定光学系又は被測定面の測定の際に、集光レンズ群２８５とビームスプリッター２９１との間に選択的に介挿されるよう、光軸と平行に配置された回転軸２９０を中心に回転するターレット状枠体２８９に収納されている。このコンバージョン光学系の偏心量は既知である。ターレット状枠体２８９は、少なくとも２ヶ所以上（実施例５では４ヶ所）の光束通過用のエリアａ，ｂ，ｃおよびｄが設けられており、１つのエリアａには、凸レンズ２８７と凹レンズ２８８からなるアフォーカル光学系が収納され、他の２つのエリアｂとｄには角倍率が異なるアフォーカル光学系（図示せず）が収納され、１つのエリアｃには何も入っていない状態（無配置エリア）になっている。従って、コンピュータの制御によるターレット状枠体２８９の回転によりコンバージョン光学系２８６の光束通過用のエリアが切り換えられるので、被測定光学系又は所望の被測定面に応じて、コンバージョン光学系を用いない場合と、所定の角倍率を有するアフォーカル光学系に変えて用いることができるようになっている。
【００８４】
前記コンバージョン光学系２８６は、光源２８４からの射出光束が集光レンズ群２８５によってアフォーカル光束になった位置（アフォーカル位置）に配置され、前記投影光学系２８２の射出用開口数を被測定光学系２６１の所望の被測定面の入射開口数に近い値に変換する機能を有することになる。
【００８５】
前記コンバージョン光学系２８６として前記凸レンズ２８７と凹レンズ２８８からなるアフォーカル光学系を用いた場合、このコンバージョン光学系２８６の凸レンズ２８７は、焦点距離：１５０ｍｍ、凹レンズ２８８は、焦点距離：−３０ｍｍである。この凹レンズ２８８及び凸レンズ２８７の設計データは前記［表２］の２−５に示されている。
【００８６】
上記の構成のコンバージョン光学系２８６によって、集光レンズ群２８５から射出するアフォーカル光束径を５分の１に縮小する。この結果、投影光学系２８２の入射用（光源側）開口数は、コンバージョン光学系２８６がないときに比べて５倍大きくなり、約２５倍ほど明るい反射像が観察できるようになる。このことは、投影光学系２８１の射出用開口数をコンバージョン光学系２８６によって、５分の１の開口数にしたことに等しい。
【００８７】
本実施例５による偏心量の測定方法を以下に示す。
イ　まず、被測定光学系２６１の設計データ（表１）をコンピュータに入力して、各被測定面の見かけの曲率中心位置と各面の入射側開口数を演算する。演算結果に基いて見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して非常に離れており、該面（表１の被測定光学系の第９面）での反射像が暗くなって測定が困難な状態にあると、予めコンピュータに入力された閾値データとの対比で判断された場合、該面の測定の順番になったときに、コンピュタ３３０の制御信号によりターレット状枠体２８９が回転制御され、集光レンズ群２８５から射出される光束を被測定光学系の前記面（第９面）の入射開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を所定のコンバージョン光学系２８６（本実施例５では前記凹レンズ２８８及び凸レンズ２８７からなるアフォーカル光学系）として選択し、投影光学系２８２の集光レンズ群２８５とビームスプリッター２９１との間に介挿するようにコンピュータ３３０に記憶される。
ロ　次に、被測定光学系の第９面を除く他の被測定面からの反射像を得るため、コンピュタ３３０の制御信号によりターレット状枠体２８９を回転制御し、光軸上にターレット状枠体２８９の無配置エリアを位置させる。
ハ　そして、コンピュータ３３０により、光源２８４の像を集光レンズ群２８５、ターレット状枠体２８９の無配置エリア、ビームスプリッタ２９１、凸レンズ群２９２、第２凸レンズ群２９３を介して被測定光学系２６１の第１面の見かけの曲率中心位置に投影するように投影光学系２８２を制御し、該第１面からの反射像を結像光学系２８３を介して光検出装置２９５の結像面上で像位置（フレ量Δ１）として検出し、該第１面のフレ量Δ１と第１面で定まる関数ｆ（ｎ＝１として）と結像光学系２８３の倍率とで該第１面の偏心量ε１を求める。
ニ　次にコンピュータ３３０により被測定光学系２６１の第２面に対しても同様に投影光学系２８２の制御と結像面上での反射像の像位置（フレ量Δ２）を検出し、該第２面のフレ量Δ２と該第２面で定まる関数ｆ（ｎ＝２として）と結像光学系２８３の倍率とで第２面の偏心量ε２を求める。このようにして、第８面までの各面のフレ量Δ１〜８と関数ｆ（ｎ＝１〜８）と結像光学系２８３の倍率から各面の偏心量ε１〜８を求める。
ホ　第９面の測定になったとき、コンピュータ３３０によりターレット状枠体２８９が回転制御されて前記記憶された所定のコンバージョン光学系２８６が介挿される。このコンバージョン光学系２８６が介挿された状態で第９面の測定で得られるフレ量Δ９と関数ｆ（ｎ＝９として）と結像光学系２８３の倍率とから偏心量ε９を求める。
ヘ　次いで、第１０面の測定のときに、コンピュータ３３０によりターレット状枠体２８９を回転制御して光軸上からコンバージョン光学系２８６を移動し、無配置エリアを位置させて前記第１面と同様に、コンピュータ３３０により制御して第１０面のフレ量Δ１０と該第１０面で定まる関数ｆ（ｎ＝１０として）と結像光学系２８３の倍率とから第１０面の偏心量ε１０を求める。
ト　このようにして被測定光学系２６１の各被測定面について偏心量を求めた後、この偏心量からコンバージョン光学系２８６の既知の偏心量を差し引いて各被測定面を求める。
【００８８】
なお、コンバージョン光学系２８６のターレット状枠体２８９は、コンバージョン光学系を用いる場合と用いない場合とに変えることができるという機能を有していれば、必ずしも光軸と平行な回転軸を中心に回転する枠体でなくてもよい。例えば、図７（ｃ）に示すように、アフォーカル光学系を構成する凸レンズ２８７と凹レンズ２８８を収納した円筒状枠体２９６において、前記凸レンズ２８７と凹レンズ２８８の間にアフォーカル光学系の光軸に対し垂直な軸方向の光束通過用穴２９８を穿設し、前記光軸及び垂直な軸方向とに直交する回転軸２９７を中心に円筒状枠２９６を回転できるように構成すれば、上記円筒状枠体２９６を９０度回転することにより円筒状枠体の光束通過用穴２９８は、図７（ｄ）に示すように光源２８４の光軸に位置するようになり、角倍率０．２５倍と１倍を切り替えるようにすることができる。
【００８９】
また、コンバージョン光学系２８６は、アフォーカルズーム光学系としてもよい。この場合は、ターレット状枠体２８９や円筒状枠体２９６のように、各枠体を回転操作するための回転機構は必要なくなり、レンズのズーム作動により角倍率を変えることができる。
【００９０】
上記実施例５の構成による効果を次に示す。
・被測定光学系において、見かけの曲率中心位置が投影光学系に対して非常に遠く離れた被測定面（例えば６００ｍｍ以上）を有していても、選択されたコンバージョン光学系によって該面を観察する反射像を明るくすることができ、よって該面及び全体の被測定光学系の偏心量を容易かつ高精度に測定することができる。
・コンバージョン光学系を必要としないときは、コンバージョン光学系の無配置エリアを用いて光束を通過させ得、コンバージョン光学系を必要とするときは被測定光学系に応じた角倍率のコンバージョン光学系を選択できるので、実施例１のように被測定光学系ごとにコンバージョン光学系を用意しなくてもよい。
・コンバージョン光学系を集光レンズ群とビームスプリッタとの間に配置すると、被測定光学系とコンバージョン光学系との干渉や、フォーカス合わせのために第１凸レンズ群と第２凸レンズ群とが移動した際のコンバージョン光学系の干渉などを避けることができ、コンバージョン光学系に係る故障がなくなって測定機設計が容易になる。
・コンバージョン光学系がアフォーカル光学系で、集光レンズ群によってアフォーカル光束になった位置に配置されるので、投影光学系に対する位置調整誤差を厳しく抑える必要がなくなり、測定機製作が容易になる。
【００９１】
［第６実施例］
図８を用いて、本発明の第６実施例を説明する。第６実施例では、被測定光学系における各光学素子の面間隔を、設計データではなく、偏心量測定機の測定機光学系取付台上に載置された収納枠体に組み込まれている被測定光学系の各光学素子の面間隔を実際に測定し、この実測の面間隔データＤ（Ｄ１，Ｄ２，‥‥）と、設計データの各光学素子面（各レンズ面）の曲率半径ｒ（ｒ１，ｒ２，‥‥）及び各光学素子（各レンズ）の光源波長（８３０ｎｍ）における屈折率ｎ（ｎ１，ｎ２，‥‥）とに基いて、被測定光学系の偏心量測定を行うものである。
【００９２】
従って、設計データの面間隔等に基いて求めた見かけの曲率中心位置よりも、実測の面間隔データ等に基いて求めた見かけの曲率中心位置が被測定光学系の各被測定面に対してより正確になる。この正確になった見かけの曲率中心位置に投影光学系を介して光源の像を結像するように投影すると、被測定面からの反射光は、従来の設計データの面間隔等に基いて求めた見かけの曲率中心位置を有する被測定面からの反射光よりも、集光度合いが高くなって光検出装置の結像面上に結像する反射像が明るくなり、結像面で反射像を見つけることが可能になる。従来、反射像のフォーカスが大きくずれるとか暗くなること等により結像面上で反射像を見つけることが困難または不可能になり、そのために被測定光学系全体の偏心量が算出できなかったが、上記の実施例の構成によれば、確実に高精度に被測定光学系全体の偏心量を求めることができる。
【００９３】
図８は、図７（ａ）からコンバージョン光学系２８６を除去した測定機光学系を用い、被測定光学系２６１の各被測定面の面間隔を測定する面間隔測定手段３１０を、被測定光学系２６１の後方位置（被測定光学系２６１に対して、投影光学系２８２の反対側の位置）に配置した偏心量測定機を示している。即ち、図８で示す偏心量測定機では、測定機光学系２８１は、その光軸上で光源又は指標２８４、投影光学系２８２、結像光学系２８３、光検出装置２９５を有し、測定機光学系取付台２８１ａ上に配置されている。
【００９４】
投影光学系２８２は、集光レンズ群２８５、ビームスプリッター２９１、第１凸レンズ群２９２、第２凸レンズ群２９３の各光学要素で構成されている。結像光学系２８３は、ビームスプリッター２９１、第１凸レンズ群２９２、第２凸レンズ群２９３（以上の光学要素は、投影光学系２８２と共用される）、第３凸レンズ群２９４の各光学要素で構成されている。
【００９５】
測定機光学系２８１は、面間隔測定手段で実測された測定機光学系取付台２１６ｃ上に枠体２１６ａを介して取り付け固定された被測定光学系２６１の各被測定面の面間隔データＤ（Ｄ１，Ｄ２，‥‥）に基き、各被測定面に応じてコンピータ３３０で制御されて測定機光学系２８１全体が移動するか、又は、第１凸レンズ群２９２と第２凸レンズ群２９３の群間隔を駆動手段２９２ａと駆動手段２９３ａとで変えてフォーカスを行い、実測された各被測定面の見かけの曲率中心位置に光源２８４の像を投影するように構成されている。
【００９６】
前記被測定光学系２６１の後方位置に配置される面間隔測定手段３１０は、面間隔測定台３１０ａ上に、測定機光学系２８１の光軸と同一の光軸を有するように、低コヒーレンス光源３１１、集光レンズ３１２、光束を２分割する光束分割手段としてのビームスプリッター３１３、コリメータレンズ３１４、干渉縞を観察し検出する光電検出手段としてのＣＣＤカメラ３１５、参照ミラー３１６を配設して構成され、コリメータレンズ３１４と参照ミラー３１６とはそれぞれ光軸方向に移動調整できるようになった低コヒーレンス干渉計である。コリメータレンズ３１４と参照ミラー３１６のそれぞれの光軸方向への移動調整は、コリメータレンズ３１４を介して得られる被測定面からの反射光と参照ミラー３１６を介し反射して得られる参照光との干渉で発生する干渉縞がＣＣＤカメラ３１５で観察できるように、コリメータレンズ３１４を取り付けたコリメータ用駆動手段３１４ａと参照ミラーを取り付けた参照ミラー用駆動手段３１６ａとを偏心量測定機のコンピータ３３０で制御して行う。前記駆動手段３１４ａ、３１６ａとしては、ステッピングモータがある。
【００９７】
上記の面間隔測定手段３１０において、低コヒーレンス光源３１１からの射出光束は、集光レンズ３１２を経てアフォーカル光束となり、ビームスプリッター３１３で測定光路３１７と参照光路３１８に分割される。測定光路３１７へ分割された光束は、コリメーターレンズ３１４によって収束されて被測定光学系２６１の被測定面（レンズ面）へ投光される。被測定光学系２６１の被測定面（レンズ面）からの反射光は、コリメーターレンズ３１４を経てアフォーカル光束となってビームスプリッター３１３に達する。一方、参照光路３１８に分割された光束は、参照ミラー３１６で反射されて参照光となりビームスプリッタ３１３に達する。そしてビームスプリッタ３１３で、被測定面（レンズ面）からの反射光と参照ミラーからの参照光とが干渉し、この干渉縞がＣＣＤカメラ３１５で観察される。
【００９８】
この干渉計による干渉縞は、被測定光学系２６１の各レンズ面からの反射光と参照ミラー３１６からの参照光との光路長が一致するときのみ干渉縞が観察できるものであるから、図８で示す被測定光学系２６１の第１面（投影光学系２８２側の第１面：前記表１における第１面）に対し、コンピータ３３０により駆動手段３１４ａを介し移動制御するコリメータレンズ３１４から測定光を投光するとともに該第１面からの反射光を得る一方、この反射光の光路長と反射ミラーからの参照光の光路長とが一致するようにコンピータ３３０により駆動手段３１６ａを介して参照ミラー３１６を図中矢印の方向に掃引しながら移動制御する。
【００９９】
そして、ＣＣＤカメラ３１５で第１面についての干渉縞の観察ができ、検出ができる参照ミラー３１６位置を、コンピュタ３３０で移動制御した駆動手段３１６ａの制御量から測定する。この測定を第２面、第３面と順次に繰り返し行って第９面までの各レンズ面に対応した参照ミラー３１６の位置を駆動手段３１６ａの制御量から測定する。従ってコンピータ３３０では、各レンズ面に対応して移動制御した駆動手段３１６ａの制御量から、枠体２６１ａに収納された被測定光学系２６１の各レンズの肉厚又は空気間隔である面間隔の実測値データＤ（Ｄ１，Ｄ２，‥‥）が得られる。上記説明では、駆動手段３１６ａの制御量から面間隔の実測データ値を測定したが、参照ミラー３３０の移動量から面間隔の実測データ値を測定しても同等の結果を得ることができる。
【０１００】
上記の場合、ＣＣＤカメラ３１５による干渉縞の検出は、干渉縞が観察される際に干渉縞のコントラストのピークが現れる位置で行った。低コヒーレンス光源としては、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）を用いた。この低コヒーレンス光源としては、短パルスレーザ、ハロゲンランプ、ＬＥＤなどコヒーレンス長が半値全幅０．１μｍ〜２００μｍまたは波長の半値全幅１ｎｍ〜５００ｎｍの光源を用いることができる。干渉縞検出手段としては、波形モニター、オシロスコープを用いることができ、干渉縞のコントラストのピークが現れる位置に替えて、干渉信号の強度のピークが現れる位置を求めて行うことができる。この場合、被測定光学系２６１の被測定面（レンズ面）からの反射光は、測定光路３１７へ分割された光束を前記被測定面にコリメーターレンズ３１４により収束し投光する際に、該被測定面の曲率中心に向かって光が入射するようにして得たが、これに限らず、被測定面の面頂に向かって入射するようにし該被測定面の面頂から得てもよい。
【０１０１】
このようにして得られた実測値データＤを用いて行う本実施例の偏心量の測定方法は、以下のようになる。
イ　この面間隔測定値Ｄと、表１の設計データのｒ、ｎ等を入力データとしてコンピュータ３３０に入力し、コンピュータ３３０により被測定光学系２６１の各被測定面の見かけの曲率中心位置の計算をする。また、式（２）で表される各被測定面の行列成分（関数ｆ）の計算、結像光学系の倍率の計算等をする。
ロ　その後、計算で得られた各被測定面の見かけの曲率中心位置に対し、コンピータ３３０により投影光学系２８２を移動制御して被測定面第１面側から順次に光源２８４の像を投影し、反射して得られる反射像の光検出装置上で検出される各像位置から計算される各フレ量Δと各被測定面の関数ｆと結像光学系２８３の倍率に基いてそれぞれの被測定面の偏心量εの測定を行う。この測定方法の手順は、実施例１の場合と同じである。
【０１０２】
上記のように面間隔を測定する面間隔測定手段３１０を設けることにより、被測定光学系の被測定面の面間隔は、非破壊、非接触で高精度に測定でき、設計データの面間隔に基いた見かけの曲率中心位置よりも、実測値に基いたより確実な見かけの曲率中心位置に光源の像を結像するように投影できるので、被測定面からの反射像のフォーカスがずれることがなく、光検出装置の結像面上に結像する反射像の集光度合いが高くなって明るくなり、面間隔を測定しなかった場合に比べ１２倍明るくなって結像面で反射像を容易に見つけることが可能になり、高精度な偏心量測定を行うことができる。
【０１０３】
また、面間隔を測定する面間隔測定手段３１０を測定機光学系２８１の光軸と同一にして偏心量測定機に備えることによって、面間隔測定手段と偏心量測定機との間で、被測定光学系を収納した枠体２６１ａの付け替えを行わずにすむため、面間隔測定手段で面間隔を実測した状態で直ちに偏心量測定が実施可能になる。従って、被測定光学系がズーム光学系であってその倍率又はフォーカスが異なるいくつかの状態で偏心量測定を行う場合に、面間隔測定手段を備えた面間隔測定機と偏心量測定機との間で、ズーム光学系を収納した枠体の付け替え作業を行っている間にレンズ群間隔が変わって測定しにくい等の危惧を解消することができる。
【０１０４】
また、面間隔測定手段３１０を被測定光学系の後方に配置することによって、測定機光学系２８１と干渉することがなくなるため、偏心量測定機設計が容易になる。
【０１０５】
さらに、被測定光学系２６１の面間隔に加えて、投影光学系２８２の凸レンズ群２９３と被測定光学系２６１の間隔及び投影光学系２８２の凸レンズ群２９２と凸レンズ群２９３の間隔も高精度に測定することができ、より高精度に偏心量測定を行うことができる。
【０１０６】
なお、この実施例６の変形例として、図９に示すように面間隔測定手段は、被測定光学系２６１と投影光学系２８２との間の光軸上に傾斜して配置されるビームスプリッタ３１９を介して、分岐された光軸上に面間隔測定手段３２０として配置にしてもよい。この変形例における面間隔測定手段３２０は、図８の３１０と同じ構成である。
【０１０７】
なお、ビームスプリッター３１９は、投影光学系２８２の光軸に垂直な方向に挿脱可能にし、面間隔測定手段による被測定面の面間隔測定終了後に脱する構成にすると、被測定面による反射光の光量損失が少ないのでよい。また、測定機光学系２８１の光軸上に傾斜して配置されたビームスプリッター３１９に替えて、面間隔測定手段３２０と測定機光学系２８１との結合は、光ファイバーなどで行ってもよい。例えば、光ファイバーを略直角に屈曲させて、光ファイバの開口中心の一端側は投影光学系２８２の光軸上に位置させて被測定面側に対向させ、他端側は面間隔測定手段３２０の光軸（コリメータレンズの光軸）上に位置させてコリメータレンズ３１４に対向させ、そして面間隔測定終了後に一端側を投影光学系２８２の光軸上から退避する構成としてもよい。
【０１０８】
上記変形例のように面間隔測定手段３２０を被測定光学系２６１と投影光学系２８２との間に配置にする構成では、偏心量測定機の全長を長くせずに済むため、コンパクトな偏心量測定機を実現できる。なお、本第６実施例による面間隔測定手段を用いて偏心量測定を行う際に、第１〜５実施例において実施したコンバージョン光学系を組み合わせて使用すれば、被測定面から得られる結像面上の反射像がより明るくなって検出されることとなり、より高精度な偏心量測定が可能となる。
【０１０９】
上記第１〜５実施例において用いたコンバージョン光学系は、被測定光学系の各レンズ面の内、見かけの曲率中心位置が第１面に対し非常に離れるレンズ面を被測定面として有しているためフレ量測定ができなくなる場合に、このレンズ面の開口数に投影光学系の射出用開口数を近づける、換言すると、このレンズ面の開口数を投影光学系の開口数に近づけるために備えるものである。被測定光学系全てのレンズ面のフレ量測定ができる場合はコンバージョン光学系を用いずに無配置エリアにおいて通常のフレ量測定による偏心量測定を行なう。
【０１１０】
以上説明したように、本発明の偏心量測定機および偏心量測定方法は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、次の（１）から（３９）に示すような特徴を備えている。
【０１１１】
（１）少なくとも、１面以上の光学面で構成される被測定光学素子又は光学系と、光源又は指標と、光源又は指標の像を被測定光学素子又は光学系に投影する投影光学系と、被測定光学素子又は光学系より射出される光源又は指標の像を結像させる結像光学系と、結像光学系により結像された光源又は指標の像を検出する光検出装置とから構成され、被測定光学素子又は光学系に、光源又は指標の像を投影し、被測定光学素子又は光学系から射出される光源又は指標の像の位置を測定し、像の位置の測定結果から被測定光学素子又は光学系の任意の面の偏心量を算出する光学素子又は光学系の偏心量測定機において、光源又は指標の像を被測定光学素子又は光学系に投影する投影光学系の射出側最大開口数を、前記被測定光学素子又は光学系の入射側開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備えていることを特徴とする偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１１２】
上記（１）の構成によれば、光源又は指標の像を被測定光学素子又は光学系に投影する投影光学系の射出側最大開口数を、前記被測定光学素子又は光学系の入射側開口数に近い値に変換するコンバージョン光学系を備えることによって、光源から射出される光量をより多く被測定光学素子又は光学系に入射させることができる。従って、観察する反射像を明るくすることができ、偏心量を容易かつ高精度に測定することができる。
【０１１３】
（２）コンバージョン光学系を、被測定光学素子又は光学系と投影光学系の間に備えたことを特徴とする上記（１）の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１１４】
上記（２）の構成について図１０〜図１２を用いて説明を行う。図１０〜１２において、測定機光学系２２０、光源（又は指標）２１０、ビームスプリッター２１１、投影レンズかつ結像レンズ２１２、光検出装置２１５は共通であり、それぞれの機能は、図１６及び図１７における説明の通りである。また、被測定光学系２２１、被測定面２２２、被測定面２２２の見かけの曲率中心位置２２３も図１０〜１２において共通である。図１０において、被測定面２２２の見かけの曲率中心位置２２３は、被測定面２２２から数百ｍｍ以上離れているとする。このとき、被測定光学系２２１の入射側開口数は小さいため、被測定光学系２２１には光束２２４程度しか入射させることができない。上記（２）の構成においては、図１１に示すように、図１０の測定機光学系２２０、被測定光学系２２１に加えて、被測定光学系２２１と投影光学系２１２の間にコンバージョン光学系２２５を配置する。このようにすることで、測定機光学系２２０の射出側開口数によって決まる光束２２８は、コンバージョン光学系２２５によって、被測定光学系２２１の入射側開口数によって決まる光束２２７に変換される。この結果、光源２１０から射出される光量は無駄無く被測定光学系２２１に入射させることができ、観察する反射像を明るくすることができる。また、偏心量測定機は、測定機光学系２２０、被測定光学系２２１の距離（即ち、作動距離）を十分とるのが一般的であり、コンバージョン光学系２２５を被測定光学系２２１と投影光学系２１２の間に配置する構成により、測定機のレイアウト設計及び製作が容易になる。さらに、既存の測定機に対しても容易に適用できる。
【０１１５】
（３）コンバージョン光学系を、被測定光学素子又は光学系に装着して測定することを特徴とする上記（１）および（２）何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１１６】
上記（３）の構成においては、図１１又は１２に示すようなコンバージョン光学系２２５又は２３１は被測定光学系２２１に装着して測定できるようにすることにより、被測定面の見かけの曲率中心位置が、非常に遠くにある面をもつ被測定光学系に対してのみコンバージョン光学系を用意すればよいという効果がある。また、測定機光学系自体は、従来と同様の構成のままでもよいため、既存の測定機に対しても直ちに適用できる。
【０１１７】
（４）コンバージョン光学系を、被測定光学素子又は光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１１８】
上記（４）の構成においては、図１１又は１２において、コンバージョン光学系２２５又は２３１は、被測定光学系２２１の一部だと見なして測定する。即ち、測定機制制御及び偏心量計算用コンピュータに被測定光学系２２１のＲ、Ｄ、Ｎデータを入力するときに、コンバージョン光学系２２５又は２３１のＲ、Ｄ、Ｎも被測定光学系２２１の一部として入力して各面の見かけの球心位置を計算する。これは、図１１では、被測定面２２２の見かけの球心位置２２３は２２６の位置へシフトさせたことに相当する。また、図１２では、２３２の位置へシフトさせたことに相当する。さらに、行列式（２）に相当する行列係数もコンバージョン光学系２２５又は２３１は被測定光学系２２１の一部であるとして計算する。そして、コンバージョン光学系２２５又は２３１ごと偏心量測定を行うのである。このようにすれば、測定機の制御は、コンバージョン光学系２２５又は２３１の有無に関わらず、同じ制御方式で行うことができ、制御プログラムが簡潔にできる。さらに、コンバージョン光学系２２５又は２３１の偏心量も同時に測るため、コンバージョン光学系２２５又は２３１の製造誤差及び組立て調整誤差を容易にキャンセルすることが可能となり、よって、製造誤差及び組立て調整誤差を厳しく抑えなくても高精度に測定が行える。
【０１１９】
（５）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１２０】
上記（５）の構成においては、図１１に示すように、コンバージョン光学系２２５は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群である。このようにすれば、被測定面２２２の見かけの球心位置２２３がシフトした２２６は、コンバージョン光学系２２５よりも被測定光学系２２１側に位置することになる。よって、測定機光学系２２０と被測定光学系２２１との間隔をあまり長くする必要がなくなり、測定機全体を小型化できる。
【０１２１】
（６）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１２２】
上記（６）の構成は、上記（１）〜（４）の場合と同様の作用効果を有する。さらに、コンバージョン光学系に、凸レンズ又は正パワーをもつレンズを用いているため、凹レンズの場合よりも、投影光学系の射出用開口数と被測定系の入射側開口数をより一層、近づけ易いので、凸レンズの設計データが決めやすく明るい反射像が得やすくなる。
【０１２３】
（７）コンバージョン光学系を、投影光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１２４】
上記（７）の構成においては、図１１又は１２に示すように、コンバージョン光学系２２５又は２３１は、測定機光学系２２０の一部だと見なして測定する。即ち、被測定面２２２の見かけの球心位置２２３に光束を入射させるが、投影光学系かつ結像光学系２１２の投影倍率かつ結像倍率が低倍化したものとして、偏心量測定を行う。このようにすることで、コンバージョン光学系２２５又は２３１の偏心量を被測定光学系２２１と一緒に測定する必要がなくなり、測定面数を減らすことができ、よって測定時間を短縮できる。
【０１２５】
（８）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（３）及び（７）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（５）の場合と同様である。
【０１２６】
（９）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（３）及び（７）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１２７】
上記（９）の構成においては、図１２に示すように、コンバージョン光学系２３１は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群である。このようにすれば、被測定面２２２の見かけの球心位置２２３がシフトした２３２は、コンバージョン光学系２２５よりも測定機光学系２２０側に位置することになる。この結果、測定機光学系２２０と被測定光学系２２１との間隔を一定以上に保つことができる。従って、測定機光学系２２０と被測定光学系２２１の間に、参照光学系へ光路分割するための光学素子を配置するような偏心量測定機であっても、コンバージョン光学系２２５と参照光学系へ光路分割するための光学素子とが干渉する可能性がなくなり、あらゆる被測定光学系に対応できる。また同じパワーかつ同じ配置位置であれば、凹レンズよりも、投影光学系２１２の射出側開口数と被測定光学系２２１の入射側開口数をより近づけ易くなる。
【０１２８】
（１０）コンバージョン光学系を、投影光学系の射出側（被測定光学素子又は光学系の側）に備えたことを特徴とする上記（１）〜（２）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１２９】
上記（１０）の構成においては、図１１又は１２に示すように、コンバージョン光学系２２５又は２３１は、測定機光学系２２０の一部として、投影光学系２１２の射出側（被測定光学系２２１側）に備える。また、測定機光学系２２０の一部として備えることで、被測定光学系ごとにコンバージョン光学系を用意しなくてもよい。
【０１３０】
（１１）コンバージョン光学系は、投影光学系の光路に挿脱可能であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１３１】
上記（１１）の構成において、図１１又は１２に示すように、コンバージョン光学系２２５又は２３１は、測定投影光学系２１２の光路に挿脱可能とする。コンバージョン光学系２２５は、被測定面２２２の見かけの球心位置２２３が被測定光学系に対して非常に遠い場合に必要となるものであり、それ以外の場合には測定し易さや測定精度に悪影響を与えることがある。よって、必要に応じて投影光学系２１２の光路に挿脱可能にしておくことで、コンバージョン光学系２２５の利点を最大限に発揮させ、不利な点を最小限に抑制することができる。
【０１３２】
（１２）コンバージョン光学系を、被測定光学素子又は光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（４）の場合と同様である。
【０１３３】
（１３）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１２）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（５）の場合と同様である。
【０１３４】
（１４）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１２）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（９）の場合と同様である。
【０１３５】
（１５）コンバージョン光学系は、焦点距離可変光学系であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１２）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１３６】
上記（１５）の構成において、図１１及び１２に示すようにコンバージョン光学系２２５又は２３１は、焦点距離可変光学系である。被測定光学系２２１の入射側開口数は、さまざまな値をとりうるから、測定機光学系２２０の射出側開口数と被測定光学系２２１の入射側開口数の不一致度もさまざまであり、コンバージョン光学系２２５又は２３１が単焦点距離光学系であった場合、被測定光学系に対して必ずしも最適であるとは限らない。コンバージョン光学系が焦点距離可変光学系であれば、さまざまな被測定光学系に対して最適なコンバージョン光学系にできる。
【０１３７】
（１６）コンバージョン光学系を、投影光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（７）の場合と同様である。
【０１３８】
（１７）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（１６）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（５）の場合と同様である。
【０１３９】
（１８）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（１６）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（９）の場合と同様である。
【０１４０】
（１９）コンバージョン光学系は、焦点距離可変光学系であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（１６）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（１５）の場合と同様である。
【０１４１】
（２０）コンバージョン光学系は、投影光学系の光軸方向に移動可能であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１４２】
上記（２０）の構成においては、図１１及び１２におけるコンバージョン光学系２２５又は２３１は、投影光学系２１２の光軸方向に沿って移動可能にする。被測定光学系２２１の入射側開口数は、さまざまな値をとりうる。よって、測定機光学系２２０の射出側開口数と被測定光学系２２１の入射側開口数の不一致度もさまざまであり、コンバージョン光学系２２５又は２３１の位置が固定である場合、被測定光学系に対して必ずしも最適であるとは限らない。コンバージョン光学系２２５又は２３１を投影光学系２１２に近づければ、測定機光学系２２０の射出側開口数はあまり小さな値に変換されない。逆にコンバージョン光学系２２５又は２３１を被測定光学系に近づければ、測定機光学系２２０の射出側開口数は、より小さな値に変換される。コンバージョン光学系２２５又は２３１は、投影光学系２１２の光軸方向に沿って移動可能にすることにより、さまざまな被測定光学系に対して最適なコンバージョン光学系にできる。
【０１４３】
（２１）コンバージョン光学系を、被測定光学素子又は光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
上記構成による作用効果は上記（４）の場合と同様である。
【０１４４】
（２２）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）〜（２１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（５）の場合と同様である。
【０１４５】
（２３）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）〜（２１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（９）の場合と同様である。
【０１４６】
（２４）コンバージョン光学系は、焦点距離可変光学系であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）〜（２１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（１５）の場合と同様である。
【０１４７】
（２５）コンバージョン光学系を、投影光学系の一部と見なして測定機制御及び測定を行うことを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（７）の場合と同様である。
【０１４８】
（２６）コンバージョン光学系は、凹レンズ又は負パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）及び（２５）何れかに記載のの偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（５）の場合と同様である。
【０１４９】
（２７）コンバージョン光学系は、凸レンズ又は正パワーをもつレンズ群であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）及び（２５）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記構成による作用効果は上記（９）の場合と同様である。
【０１５０】
（２８）コンバージョン光学系は、焦点距離可変光学系であることを特徴とする上記（１）〜（２）及び（１０）〜（１１）及び（２０）及び（２５）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。上記の構成による作用効果は上記（１５）の場合と同様である。
【０１５１】
（２９）コンバージョン光学系を、投影光学系の内部に備えたことを特徴とする上記１の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１５２】
上記の構成においては、コンバージョン光学系は、測定機光学系の投影光学系の内部に備える。このようにすれば、被測定光学系とコンバージョン光学系の干渉や、フォーカス合わせのための測定機光学系移動した際の測定機光学系とコンバージョン光学系の干渉などを避けることができるため、測定機設計が容易になる。
【０１５３】
（３０）投影光学系は、光学系内部にアフォーカル光束となる部分を有しており、コンバージョン光学系は、アフォーカル光学系であり、投影系内部のアフォーカル光束部分に配置することを特徴とする上記（１）及び（２９）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１５４】
上記（３０）の構成においては、図１３（ａ）に示すように、測定機光学系２４０は、光源又は指標２４１、投影光学系２４２、結像光学系２４３、光検出装置２４４で構成される。投影光学系２４２は、集光レンズ群２４５、コンバージョン光学系２４６、ビームスプリッター２４９、凸レンズ群２５０、凸レンズ群２５１で構成される。結像光学系２４３は、ビームスプリッター２４９、凸レンズ群２５０、凸レンズ群２５１（以上は、投影光学系２４２と共用）、凸レンズ群２５２で構成される。測定機光学系２４０は、被測定面の見かけの曲率中心位置に応じて、測定機光学系２４０全体が移動するか、又は、凸レンズ群２５０と凸レンズ群２５１の群間隔を変えてフォーカスを行うようになっている。コンバージョン光学系２４６はアフォーカル光学系となっており、光源２４１からの射出光束が集光レンズ群２４５によってアフォーカル光束になった部分に配置されている。被測定面２５４の見かけの曲率中心位置２５５は、被測定面２５４から数百ｍｍ以上離れているとする。まず、コンバージョン光学系２４６が無い場合を考える。被測定光学系２５３の入射側開口数は小さいため、被測定光学系２５３には光束２５７程度しか入射させることができない。一方、光源２４１から投影光学系２４２を介して射出される光束は、光束２５６程度ある。コンバージョン光学系２４６がない場合、光源２４１から射出される光束２５６の大部分は無駄になり、被測定面２５４からの反射像は、暗くなってしまう。光束２５８は、コンバージョン光学系２４６がある場合の光束の状態を示している。光束２５８は、コンバージョン光学系２４６によって、コンバージョン光学系２４６射出後は、光束２５７とほぼ同じ光束となる。従って、光源２４１から射出される光量の大部分を被測定光学系２５３に入射させることができ、被測定面２５４からの反射像を明るくすることができる。このように、コンバージョン光学系をアフォーカル光学系とすることで、コンバージョン光学系２４６の投影光学系２４２に対する位置調整誤差を厳しく抑える必要がなくなり、測定機製作が容易になる。
【０１５５】
（３１）コンバージョン光学系は、正パワーを持つレンズ群、負パワーを持つレンズ群で構成され、光源側から正パワーを持つレンズ群、負パワーを持つレンズ群の順に配置することを特徴とする上記（１）及び（２９）〜（３０）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１５６】
上記（３１）の構成においては、図１３（ａ）に示すようにコンバージョン光学系２４６は、光源２４１側から正パワーを持つレンズ群２４７、負パワーを持つレンズ群２４８で構成する。このようにすれば、アフォーカル光学系２４６の全長を短くできるため、投影光学系２４２ひいては、測定機光学系２４０をコンパクトにできる。
【０１５７】
（３２）コンバージョン光学系の角倍率を変更できることを特徴とする上記（１）及び（２９）〜（３１）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１５８】
上記（３２）の構成においては、図１３（ａ）のコンバージョン光学系２４６の角倍率は変更できるようにする。被測定光学系２５３の入射側開口数は、さまざまな値をとりうるから測定機光学系２４０の射出側開口数と被測定光学系２５３の入射側開口数の不一致度もさまざまであり、コンバージョン光学系２４６の角倍率が固定であった場合、被測定光学系に対して必ずしも最適であるとは限らない。よって、コンバージョン光学系２４６は、角倍率が変更できれば、多様な被測定光学系に対して最適なコンバージョン光学系にできる。
【０１５９】
（３３）コンバージョン光学系は、アフォーカルズーム光学系であることを特徴とする上記（１）及び（２９）〜（３０）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１６０】
上記（３３）の構成においては、図１３（ａ）において、コンバージョン光学系２４６は、アフォーカルズーム光学系である。このようにすれば、角倍率を連続的に変えることが可能となるため、さまざまな被測定光学系に対して最適なコンバージョン光学系にでき、また、他の方法で角倍率を変えるよりも、コンパクトにできる。
【０１６１】
（３４）少なくとも、１面以上の光学面で構成される被測定光学素子又は光学系と、光源又は指標と、光源又は指標の像を被測定光学素子又は光学系に投影する投影光学系と、被測定光学素子又は光学系より射出される光源又は指標の像を結像させる結像光学系と、結像光学系により結像された光源又は指標の像を検出する光検出装置とから構成され、被測定光学素子又は光学系に、光源又は指標の像を投影し、被測定光学素子又は光学系から射出される光源又は指標の像の位置を測定し、像の位置の測定結果から被測定光学素子又は光学系の任意の面の偏心量を算出する光学素子又は光学系の偏心量測定機において、光源又は指標の像の投影光学系による投影位置と、被測定光学素子又は光学系から射出される光源又は指標の像の位置と、被測定光学素子又は光学系の偏心量との関係を表す関数とを求めるために、被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）の測定値を用いることを特徴とする偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１６２】
上記（３４）の構成においては、被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）の測定値を用いて見かけの球心位置、行列式（２）に相当する行列係数、結像光学系の倍率等を計算して上で偏心量測定を行う。これによりズーム光学系や、製造誤差を含む光学系においても、高精度に偏心量を求めることができる。
【０１６３】
（３５）被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）を測定する手段を備えていることを特徴する上記（３４）の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１６４】
上記（３５）の構成においては、被測定光学素子又は光学系の面間隔を測定する手段を偏心量測定機に備えている。このようにすれば、面間隔測定機と偏心量測定機との間で、被測定光学系の付け替えを行わずにすみ、付け替えの度に取り付けアライメントをする手間が省ける。また、ズーム光学系の倍率又はフォーカスが異なるいくつかの状態で偏心量測定を行う場合に、面間隔測定機と偏心量測定機との間で、付け替えを行っている間にレンズ群間隔が変わってしまうのを防ぐことができる。
【０１６５】
（３６）被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）の測定を低コヒーレンス干渉計で行うことを特徴とする上記（３４）〜（３５）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１６６】
上記（３６）の構成においては、偏心量測定を高精度に行うためには、被測定光学系の面間隔は、１／１００ｍｍ程度の精度で知る必要がある。低コヒーレンス干渉計を用いて被測定光学系の面間隔を測定すれば、非破壊、非接触で、必要精度を達成することができる。
【０１６７】
（３７）被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）を測定する手段が、被測定光学素子又は光学系に対して、投影光学系と反対側に配置されていることを特徴とする上記（３４）〜（３５）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１６８】
上記（３７）の構成の概略は、図１３（ｂ）に示される。これには、図１３（ａ）の偏心量測定機からコンバージョン光学系２４６を除去し、被測定光学系２５３の面間隔を測定する手段３００又は３０２を備えた偏心量測定機が示されている。被測定光学系２５３の面間隔を測定する手段３００は、被測定光学系２５３に対して、投影光学系２４２と反対側に配置されている。このようにすれば、測定機光学系２４０と干渉することがなくなるため、測定機設計が容易になる。また、被測定光学系２５３の面間隔に加えて、投影光学系２４２の凸レンズ群２５１と被測定光学系２５３の間隔及び投影光学系２４２の凸レンズ群２５１と凸レンズ群２４３の間隔も高精度に測定することができ、より高精度に偏心量測定を行うことができる。
【０１６９】
（３８）被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）を測定する手段が、被測定光学素子又は光学系と投影光学系の間に配置されていることを特徴とする上記（３４）〜（３５）何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１７０】
上記（３８）の構成においては、図９に示すように、被測定光学系２６１の面間隔を測定する手段３２０は、ビームスプリッタ３１９を介して、投影光学系２８３と被測定光学系２６１の間に配置されている。また、図１３（ｂ）では、被測定光学系２５３の面間隔を測定する手段手段３０２は、ビームスプリッタ３０１を介して、投影光学系２４３と被測定光学系２５３の間に配置されている。このような配置にすれば、測定機の全長をあまり長くせずに済むため、コンパクトな測定機を実現できる。
【０１７１】
（３９）被測定光学素子又は光学系の面間隔（レンズ肉厚、空気間隔）を測定する手段は、低コヒーレンス光源を使用する低コヒーレンス干渉計であることを特徴とする上記（３７）〜（３８）の何れかに記載の偏心量測定機又は偏心量測定方法。
【０１７２】
上記（３９）の構成においては、さらに偏心量測定を高精度に行うためには、被測定光学系の面間隔は、１／１００ｍｍ程度の精度で知る必要がある。低コヒーレンス干渉計を用いて被測定光学系の面間隔を測定すれば、非破壊、非接触で、必要精度を達成することができる。
【０１７３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、見かけの曲率中心位置が測定機光学系に対して数百ｍｍ以上離れている被測定面（レンズ面）を含む光学素子の単体または組み合わせからなる光学系においても、簡便、安定的、かつ、低コストで高精度に光学素子または光学系の偏心量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で用いる例示のコンバージョンレンズと被測定光学系の概略図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る光学系装置のブロック概略図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る光学系装置の図２の部分Ｗの断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る光学系装置の一部の概略図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施例に係る光学系装置の一部の概略図、（ｂ）は　　　ターレット枠体の略図である
【図６】（ａ）は本発明の第４実施例に係る光学系装置の一部の概略図、（ｂ）は　光学系切り替え用ターレット枠体の略図である
【図７】（ａ）は本発明の第５実施例に係る光学系装置の一部の概略図、（ｂ）は光学系切り替え用ターレット枠体の略図、（ｃ）および（ｄ）は光路切り替え枠体の概略図である。
【図８】本発明の第６実施例に係る光学系装置のブロック概略図である。
【図９】本発明の第６実施例の変形例に係る光学系装置のブロック概略図である。
【図１０】本発明の実施例の変形例に関し従来の技術の説明のための略図である。
【図１１】本発明の実施例の変形例に関しコンバージョン光学系についての略図である。
【図１２】本発明の実施例の変形例に関しコンバージョン光学系についての略図である。
【図１３】（ａ）は本発明の実施例の他の変形例に関し光学系についての略図、（ｂ）は前記（ａ）からコンバージョン光学系を除去するとともに面間隔を測定する手段を設けた光学系の概略図である。
【図１４】本発明および従来例に係る原理を説明するための略図である。
【図１５】本発明の従来例を説明するための光学系の概略図である。
【図１６】本発明の従来例を説明するための光学系の他の概略図である。
【図１７】本発明の従来例を説明するための光学系のさらなる他の概略図である。
【符号の説明】
指標　　　　　　　　　　　　　Ｉ１
被検面　　　　　　　　　　　　Ｓ１、２０４
測定基準軸　　　　　　　　　　Ｂ
投影位置　　　　　　　　　　　Ａ
反射像　　　　　　　　　　　　Ｉ２
光源（又は指標）　　　　　　　２０１、２４１，２８１、２８４
投影光学系　　　　　　　　　　２０２、２１２、２６６、２８２
被測定光学系　　　　　　　　　２０３、２１３、２６１，２６２
測定機光学系　　　　　　　　　２２０、２８１
ビームスプリッター　　　　　　２１１、２６５，２９１，３１３、３３６ａ
光検出装置　　　　　　　　　　１６７、２１５、２４４、２６７、２９５
被測定面　　　　　　　　　　　２１４、２１７、２５４
コンピュータ　　　　　　　　　３３０
偏心量測定機　　　　　　　　　３３６
基準軸設定用光学系　　　　　　３３１
コンバージョン光学系　　　　　２４６，２６４、２７１
枠体　　　　　　　　　　　　　２６３、２６１ａ
基準軸設定用光学系　　　　　　３３１
イメージローテータプリズム　　２３３
結像レンズ　　　　　　　　　　３３４
ミラー（反射鏡）　　　　　　　３３５
駆動機構　　　　　　　　　　　３３２、３３１ａ、３３１ｂ
イメージローテータプリズム　　３３３
ターレット状枠体　　　　　　　２７０、２７５
回転軸　　　　　　　　　　　　２７２、２７８
集光レンズ群　　　　　　　　　２８５
面間隔測定手段　　　　　　　　３１０、３２０
低コヒーレンス光源　　　　　　３１１、
集光レンズ　　　　　　　　　　３１２
コリメータレンズ　　　　　　　３１４
参照ミラー　　　　　　　　　　３１６
【図１】
2004069594.tif 000009
【図２】
2004069594.tif 000010
【図３】
2004069594.tif 000011
【図４】
2004069594.tif 000012
【図５】
2004069594.tif 000013
【図６】
2004069594.tif 000014
【図７】
2004069594.tif 000015
【図８】
2004069594.tif 000016
【図９】
2004069594.tif 000017
【図１０】
2004069594.tif 000018
【図１１】
2004069594.tif 000019
【図１２】
2004069594.tif 000020
【図１３】
2004069594.tif 000021
【図１４】
2004069594.tif 000022
【図１５】
2004069594.tif 000023
【図１６】
2004069594.tif 000024
【図１７】
2004069594.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月21日(2002.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的なレンズ系（光学系）の偏心量の測定方法としては、オートコリメーション法が知られている。この測定方法については、例えば、「レンズ光学の理論と実務」（発行所　光学工業技術協会、著者　浅野俊雄、発行　昭和５９年１月３１日）に記載がある。図１４を用いてオートコリメーション法について説明する。図１４は一般に用いられているオートコリメーション方式を用いて、被測定面（被検面）であるレンズ面の偏心量を測定する場合の光路を示す説明図である。オートコリメーション方式では、図１４に示すように被測定光学素子又は被測定光学系を構成する各レンズ面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のうち、測定しようとする被検面、例えば面Ｓ４の見かけ上の曲率中心、即ち、被測定光学素子又は被測定光学系を構成する複数のレンズ面のうち、被検面と図示しない測定機光学系との間に存在する、被検面とは別の面を介して結像される被検面の像の位置（ここでは面Ｓ４の曲率中心位置）に、指標Ｉ１を投影し、被検面Ｓ１による等倍の反射像Ｉ２をその指標の投影位置Ａと同じ位置に結像させるようにして、そのずれの有無により偏心量を測定する方法である。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
この場合、測定基準軸Ｂに関し、全てのレンズ面に偏心がなければ、この基準軸Ｂ上の投影位置Ａに指標像Ｉ１の反射像Ｉ２が形成されるが、もし何れかのレンズ面に偏心が存在すれば、基準軸Ｂから該基準軸に対して垂直な方向（図１４では、その方向のうち、紙面と平行な方向をＸ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向とする）に離れた位置に指標像Ｉ１の反射像Ｉ２が形成されることになる。この反射像Ｉ２が基準軸Ｂから離れた位置の距離ΔＸ及びΔＹ（以下、フレ量Δと示す）は、被測定光学素子又は被測定光学系を構成する個々のレンズ面の偏心量（測定基準軸に対する傾き）εと関数（関数ｆとする）の関係にあり、近軸領域においては線形結合で表されるので、この関数ｆはフレ量Δと偏心量εとで定まっており、被測定面の測定第１面側から近軸光線追跡で順次に定まるものである。図１４のような４面からなる被測定光学系の場合、フレ量Δと関数ｆと偏心量εの関係は、以下の行列式（１）のように表せる。
2004069594.tif 000026
Δ及びεの添え字は各レンズ面を表している。また関数ｆで表される行列の各成分ａは、周知の近軸光線追跡によって求まる被測定光学系の各被測定面固有の係数である。被測定光学系のレンズ面数がｎ面ある場合は、ｎ個成分のΔに関する列ベクトル、ｎ個成分のεに関する列ベクトル、ｎ行×ｎ列の行列で表せばよい。すなわち、次の行列式（２）で表せる。
2004069594.tif 000027
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2004069594.tif 000028
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2004069594.tif 000029