(57)【要約】  【課題】装置構成や装置の設定方法が簡単で、高精度に両面非球面レンズの光軸に対するそれぞれの非球面の偏心量と偏心方向を測定することが可能な非球面偏心測定装置、非球面偏心測定方法、及びそれらに用いる非球面レンズを提供する。  【解決手段】非球面レンズ１は、両面が非球面１ａ，１ｂに形成され、かつ、該両面には夫々、輪帯状マークＲＭａ，ＲＭｂが当該非球面の非球面軸と同軸に設けられている。非球面偏心測定装置１１は、被検物を保持する保持ユニット２と、保持ユニット２を回転させる回転ユニット３，４，５と、回転ユニットの回転軸上に配置されたスポット軌跡検出手段６と、被検物の当該被検面上の非球面軸と同軸に設けられた輪帯状マークを撮像する撮像手段７と、スポット軌跡検出手段６と撮像手段７から得たデータに基づいて当該非球面の偏心量と偏心方向とを算出する演算手段８とを備えている。【選択図】  図２
2005214879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面が非球面に形成され、かつ、該両面にはそれぞれ、輪帯状マークが当該非球面の非球面軸と同軸に設けられていることを特徴とする非球面レンズ。
【請求項２】
被検物を保持する保持ユニットと、
該保持ユニットを回転させる回転ユニットと、
該回転ユニットの回転軸上に配置されたスポット軌跡検出手段と、
前記被検物の当該被検面上の非球面軸と同軸に設けられた輪帯状マークを撮像する撮像手段と、
前記スポット軌跡検出手段と前記撮像手段から得たデータに基づいて、当該非球面の偏心量と偏心方向とを算出する演算手段とを備えていることを特徴とする非球面偏心測定装置。
【請求項３】
被検物の非球面について偏心量及び偏心方向を測定する測定方法であって、
該被検物は、非球面軸と同軸に設けられた輪帯状マークを有しており、
前記測定方法は、前記被検物を回転させながら、前記被検物の第１の被検面側から回転軸に沿って光を照射する第１照射工程と、前記被検物の第２の被検面側から回転軸に沿って光を照射する第２照射工程と前記輪帯状マークを撮像する撮像工程を備え、
前記第１照射工程において、前記被検物の第１の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第１検出工程と、
前記第１照射工程において、前記第２の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第２検出工程と、
前記撮像工程において、前記第１の被検面側に設けられた輪帯状マークを撮像する第１撮像工程と、
前記第２照射工程において、前記第２の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第３検出工程と、
前記第２照射工程において、前記第１の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第４検出工程と、
前記撮像工程において、前記第２の被検面側に設けられた輪帯状マークを撮像する第２撮像工程と、
前記第１検出工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第１演算工程と、
前記第２検出工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第２演算工程と、
前記第１撮像工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、非球面面頂の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第３演算工程と、
前記第１演算工程の結果と、前記第２演算工程の結果と、前記第３演算工程の結果と、前記第１及び第２の被検面の近軸曲率半径と肉厚とから、光軸に対する前記第１の被検面の非球面軸の偏心量及び偏心方向を求める工程を有するとともに、
前記第３検出工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第４演算工程と、
前記第４検出工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第５演算工程と、
前記第１撮像工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、非球面面頂の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第６演算工程と、
前記第４演算工程の結果と、前記第５演算工程の結果と、前記第６演算工程の結果と、前記第１及び第２の被検面の近軸曲率半径と肉厚とから、光軸に対する第２の被検面の非球面軸の偏心量及び偏心方向を求める工程を有することを特徴とする非球面偏心測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非球面レンズの非球面偏心測定装置、測定方法、及びそれらに用いる非球面レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
非球面レンズの光軸は、一方の面が非球面に形成された片面非球面レンズの場合には、球面の曲率中心と非球面の近軸曲率中心（非球面の対称軸付近の球面と見なせる部分の曲率中心）とを結ぶ軸である。そして、非球面軸は、近軸曲率中心と非球面面頂とを結ぶ軸である。両面が非球面に形成された両面非球面レンズの場合には、光軸は近軸曲率中心同士を結んだ軸である。また、非球面軸は、両面についてそれぞれ近軸曲率中心と非球面面頂とを結んだ軸である。
ここで、非球面レンズが設計どおりに製作されていれば、光軸と非球面軸とは完全に一致する。そして、両面非球面レンズの場合には、２本の非球面軸のそれぞれが光軸と完全に一致する。
【０００３】
しかし、実際にはそのような光軸と非球面軸とが完全に一致するレンズを製造することは困難である。そのため、光軸と非球面軸との間に、わずかなずれが生じる。ここで、光軸に対する非球面軸との傾きをチルト、光軸から非球面面頂までの距離をシフトとする。光軸と非球面軸とのずれは、このチルトやシフトで表すことができる。そこで、このチルトやシフトを、非球面偏心量と定義する。
光軸と非球面軸とにずれが生じた場合、非球面レンズの性能が劣化する。そのため、非球面レンズを製造した場合には、できあがったレンズの非球面偏心量を測定評価することが重要となる。
【０００４】
このような要請から、従来、幾つかの非球面レンズ偏心測定装置が提案されており、例えば次の特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特許３３０４５７１号公報
【０００５】
特許文献１の非球面レンズ偏心測定装置を図８に示す。
図８の構成の非球面偏心測定装置は、二つの変位測定手段１０１，１０２を備えている。これにより、被検レンズ１００の両面について、回転軸方向の面の振れ量を測定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の非球面レンズ偏心測定装置のように、二つの変位測定手段１０１，１０２を備えたのでは、装置構成が複雑化する。
また、変位測定手段１０１又は１０２を被検レンズ１００の所望の測定位置に設定することが煩雑であり時間がかかる。
【０００７】
また、上記従来技術においては、三種類の偏心測定方法が示されているが、それぞれについて以下の課題がある。
【０００８】
第１の偏心測定方法は、被検レンズの受け面側の近軸曲率中心が回転軸上からずれないようにするという方法である。そこで、第１の偏心測定方法では、被検レンズを保持する保持部を円環状としている。そして、この円環の径を小さくして、被検レンズを非球面の近軸領域で受けるようにしている。
しかし、円環の径が小さくなるほど、高精度に保持部を加工するのが困難になる。そのため、受け面側の近軸曲率中心と回転軸とのずれを小さくすることが困難である。
また、加工精度が同じであるとすると、被検レンズ保持部の径が小さくなるほど、受け面の傾きが大きくなる。その結果、被検レンズが傾いてしまうために、受け面側の近軸曲率中心は回転軸上からずれてしまう。
このため、第１の偏心測定方法では、高精度の偏心測定が困難となる。
【０００９】
第２の偏心測定方法は、被検レンズの受け面側の面振れ量をゼロにするという方法である。
しかし、この方法では、被検レンズの位置調整が非常に困難であり、面振れ量を完全にゼロにすることは困難である。なお、面振れ量がゼロにならなかった場合、面振れ量が大きいほど測定誤差が大きくなる。
このため、第２の偏心測定方法でも、高精度の測定が困難となる。
【００１０】
第３の偏心測定方法は、面の振れ量から非球面の偏心量と偏心方向を求めるものである。そのため、第３の偏心測定方法では、まず、被検レンズの第１面の近軸曲率中心を、回転軸に一致させている。これは、第２面の反射スポット観察時に、第１面の偏心の影響が無い状態にしていることになる。そして、第２面の近軸曲率中心の振れ回りにより、第２面の近軸曲率中心の位置を検出して光軸を求めている。
しかし、この方法についても、第１面の近軸曲率中心を回転軸に完全に一致させるのは困難である。そして、一致しなかった場合には、そのずれ量が大きいほど測定誤差が大きくなる。
このため、第３の偏心測定方法でも、高精度の測定が困難となる。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、装置構成や装置の設定方法が簡単で、高精度に両面非球面レンズの光軸に対するそれぞれの非球面の偏心量と偏心方向を測定することが可能な非球面偏心測定装置、非球面偏心測定方法、及びそれらに用いる非球面レンズ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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明による非球面レンズは、両面が非球面に形成され、かつ、該両面にはそれぞれ、輪帯状マークが当該非球面の非球面軸と同軸に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明による非球面偏心測定装置は、被検物を保持する保持ユニットと、該保持ユニットを回転させる回転ユニットと、該回転ユニットの回転軸上に配置されたスポット軌跡検出手段と、前記被検物の当該被検面上の非球面軸と同軸に設けられた輪帯状マークを撮像する撮像手段と、前記スポット軌跡検出手段と前記撮像手段から得たデータに基づいて、当該非球面の偏心量と偏心方向とを算出する演算手段とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明による非球面偏心測定方法は、被検物の非球面について偏心量及び偏心方向を測定する測定方法であって、該被検物は、非球面軸と同軸に設けられた輪帯状マークを有しており、前記測定方法は、前記被検物を回転させながら、前記被検物の第１の被検面側から回転軸に沿って光を照射する第１照射工程と、前記被検物の第２の被検面側から回転軸に沿って光を照射する第２照射工程と前記輪帯状マークを撮像する撮像工程を備え、前記第１照射工程において、前記被検物の第１の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第１検出工程と、前記第１照射工程において、前記第２の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第２検出工程と、前記撮像工程において、前記第１の被検面側に設けられた輪帯状マークを撮像する第１撮像工程と、前記第２照射工程において、前記第２の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第３検出工程と、前記第２照射工程において、前記第１の被検面からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、該スポットの軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する第４検出工程と、前記撮像工程において、前記第２の被検面側に設けられた輪帯状マークを撮像する第２撮像工程と、前記第１検出工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第１演算工程と、前記第２検出工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第２演算工程と、前記第１撮像工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、非球面面頂の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第３演算工程と、前記第１演算工程の結果と、前記第２演算工程の結果と、前記第３演算工程の結果と、前記第１及び第２の被検面の近軸曲率半径と肉厚とから、光軸に対する前記第１の被検面の非球面軸の偏心量及び偏心方向を求める工程を有するとともに、前記第３検出工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第４演算工程と、前記第４検出工程の結果に基づき、前記第１の被検面について、近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第５演算工程と、前記第１撮像工程の結果に基づき、前記第２の被検面について、非球面面頂の回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める第６演算工程と、前記第４演算工程の結果と、前記第５演算工程の結果と、前記第６演算工程の結果と、前記第１及び第２の被検面の近軸曲率半径と肉厚とから、光軸に対する第２の被検面の非球面軸の偏心量及び偏心方向を求める工程を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置構成や装置の設定方法が簡単で、高精度に両面非球面レンズの光軸に対するそれぞれの非球面の偏心量と偏心方向を測定することが可能な非球面偏心測定装置、非球面偏心測定方法、及びそれらに用いる非球面レンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施例の説明の先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の非球面レンズのように構成すれば、簡単な装置構成の非球面偏心測定装置を用いて、光軸に対するそれぞれの面の非球面偏心量とその方向を求めることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の非球面偏心測定装置のように構成すれば、簡単な装置構成で、高精度に光軸に対するそれぞれの面の非球面偏心量とその方向を求めることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の非球面偏心測定方法のように構成すれば、両面非球面レンズのそれぞれの面の非球面の偏心量と偏心方向を面毎に求めることにより、簡単な装置構成の非球面偏心測定装置を用いて、高精度に非球面の偏心量と偏心方向を求めることができる。
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例１で、非球面レンズを示す図である。
実施例１の非球面レンズ１は、非球面１ａと、非球面１ｂとを有しており、両面が非球面に形成されている。
ここで、非球面レンズ１の非球面１ａには、非球面軸Ａｘａと同軸に輪帯状マークＲＭａが加工されている。同様に、非球面１ｂには、非球面軸Ａｘｂと同軸に輪帯状マークＲＭｂが加工されている。
【００２１】
非球面軸は、回転対称非球面における対称軸である。一方、非球面の製作では、素材を回転させながら非球面を形成していく。この場合、形成された非球面は、加工の際の回転軸に対して回転対称となる。よって、非球面を加工する際の回転軸を、非球面軸ということができる。
そこで、非球面を加工する際に、同時に輪帯状マークを加工する。このようにすれば、非球面軸と同軸となるように、輪帯状マークを極めて高精度に加工（形成）することができる。
【００２２】
次に、非球面の偏心量と偏心方向について説明する。図１の非球面レンズ１では、非球面１ａの中心付近の曲率中心を近軸曲率中心とし、この近軸曲率中心を符号ｏａで表している。同様に、非球面１ｂの中心付近を近軸曲率中心とし、この近軸曲率中心を符号ｏｂで表している。
【００２３】
図１において、非球面レンズ１の両非球面の近軸曲率中心ｏａ，ｏｂを結ぶ軸Ａｘは、非球面レンズ１の光軸である。この光軸Ａｘが、非球面偏心の評価の基準となる。
また、非球面１ａの面頂ｔａと近軸曲率中心ｏａとを結んだ軸Ａｘａは、非球面１ａの非球面軸である。同様に、非球面１ｂの面頂ｔｂと近軸曲率中心ｏｂとを結んだ軸Ａｘｂは、非球面１ｂの非球面軸である。なお、非球面の面頂は、必ずしも面の最も高い点に位置するものではない。また、非球面軸は、回転対称非球面の回転対称軸である。
【００２４】
非球面レンズが設計どおりに製作されていれば、光軸Ａｘと各面の非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂとは完全に一致する。しかしながら、実際には製作誤差により、光軸Ａｘと各面の非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂとは完全には一致しない。
【００２５】
そのため、通常は、図１(a)に示すように、二つの非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂは、理想状態（光軸Ａｘと完全に一致する状態）から傾いてずれている。そして、非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂは、光軸Ａｘに対してそれぞれ角度εａ，εｂを成して交差している。この角度εａは、非球面１ａの偏心量であり、角度εｂは、非球面１ｂの偏心量である。
【００２６】
なお、上記の角度εａ，εｂは、光軸に対する非球面軸の傾き（チルト量）を示している。この角度εａ，εｂは、非球面偏心量を定義するものである。その他に、光軸に対する距離（シフト量）で、非球面偏心量を定義することができる。
その場合には、非球面１ａの面頂ｔａと光軸Ａｘとの距離δａが、非球面１ａの非球面偏心量（シフト量）となる。また、非球面１ｂの面頂ｔｂと光軸Ａｘとの距離δｂが、非球面１ｂの偏心量（シフト量）となる。
【００２７】
非球面軸が光軸に対して傾いている場合について、図１(b)，(c)のグラフを用いて説明する。ここで、光軸Ａｘの位置を、ｘｙ平面の原点とする。この場合、非球面１ａ，１ｂの面頂ｔａ，ｔｂへの方向が、各非球面１ａ，１ｂの偏心方向となる。
【００２８】
図１(b)の場合、ｘｙ平面におけるｘ軸とｙ軸との交点（即ちｘｙ平面の原点）が、光軸Ａｘ上の点を表している。また、ｘ軸を角度の基準（０度）とする。このｘｙ平面状に、非球面１ａの面頂ｔａをプロットすると、ｘ軸と線分Ａｘ−ｔａとのなす角度θεａが、非球面１ａの偏心方向を示している。
同様に、図１(c)の場合においても、ｘｙ平面の原点が光軸Ａｘ上の点である。よって、ｘ軸と線分Ａｘ−ｔｂとのなす角度θεｂが、非球面１ｂの偏心方向を示している。
【００２９】
図２は本発明の実施例２で、非球面偏心測定装置の概略構成図である。
非球面偏心測定装置１１は、レンズホルダ２と、エアスピンドル３と、モータ４と、ロータリーエンコーダ５と、スポット軌跡検出手段６と、演算手段８と、モニタ９を有している。
ここで、レンズホルダ２は、被検物を保持するためのものである。よって、レンズホルダ２は、保持ユニットということができる。なお、被検物は、両面が非球面に形成された非球面レンズ１（図１）である。
また、エアスピンドル３は回転ユニットである。エアスピンドル３は、エアスピンドル３の回転軸１０を中心として、レンズホルダ２を回転させるためのものである。また、モータ４は、エアスピンドル３を回転させるためのものである。ロータリーエンコーダ５は、エアスピンドル３の回転角を検出するためのものである。なお、モータ４やロータリーエンコーダ５を、回転ユニットに含むようにしても良い。
【００３０】
スポット軌跡検出手段６は、非球面レンズ１の各面１ａ，１ｂに光を照射し、反射した光のスポットの軌跡を検出するためのものである。また、拡大観察手段７は撮像手段である。この拡大観察手段７は、輪帯状マークＲＭａ，ＲＭｂを撮像するためのものである。なお、この撮像結果から、輪帯状マークＲＭａ，ＲＭｂの振れ量及び振れ方向を測定することができる。
また、演算手段８は、例えば、次のような処理や制御を行うためのものである。(1)偏心測定装置内における移動部材（例えば、モータやステージ）の制御。(2)スポット軌跡検出手段６やロータリーエンコーダ５より得られる情報（例えば、非球面レンズ１の回転位置についての情報）の処理。(3)拡大観察手段７より得られる情報の処理。(4)非球面偏心の計算。モニタ９は、測定結果等を表示するためのものである。
【００３１】
レンズホルダ２は円筒形状に形成されている。図２ではレンズホルダ２の断面が示されている。レンズホルダ２の上側端面は、輪帯形状を有している。また、上側端面は、レンズホルダ２の中心軸に直交している。なお、レンズホルダ２は、その中心軸が回転軸１０に一致するように配置されている。
レンズホルダ２は、内側の円形接触部２ａと、外側の円形接触部２ｂとを有している。ここで、内側の円形接触部２ａは、上側端面と内周面との境界である円形のエッジからなる。また、外側の円形接触部２ｂは、上側端面と外周面との境界である円形のエッジからなる。円形接触部２ａ，２ｂの中心点（即ち、レンズホルダ２の中心軸）は、回転軸１０上に位置する。
【００３２】
スポット軌跡検出手段６は、光源６ａと、コリメートレンズ６ｂと、ハーフミラー６ｃと、結像光学系６ｄ，６ｅと、撮像素子６ｆとを含んで構成されている。
光源６ａは、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ等で構成されている。また、光源６ａとしてレーザを用いても良い。
ハーフミラー６ｃは、光源６ａから発せられた光を被検物である非球面レンズ１に偏向する機能と、被検面からの戻り光を撮像素子６ｆへ偏向する機能を有している。つまり、ハーフミラー６ｃは、被検物に向かう光と被検物から戻る光とを分離する分離光学素子を構成している。このような分離光学素子は、ハーフミラーに限定されるものではない。例えば、ハーフミラーの代わりにプリズムで構成しても良い。
【００３３】
結像光学系６ｄは、図２では便宜上一枚のレンズに省略化して表されている。ただし、実際は、通常、複数のレンズを含むレンズ群で構成されている。結像光学系６ｄは、一部のレンズが光軸に沿って移動可能にしてもよい。このようにすれば、それらのレンズの位置を調整することにより、光源６ａからの光を被検レンズの所望の面に収束させることができる。
また、レンズの位置調整は、モータ等を利用したステージ（図示省略）で動作させるようにすることができる。更に、そのモータの駆動制御を演算手段８で行うようにしてもよい。このようにすれば、レンズの位置調整を、遠隔操作で行うことが可能となる。
【００３４】
このように構成された偏心測定装置によれば、光源６ａから発せられた光は、コリメートレンズ６ｂに入射する。この光は、ハーフミラー６ｃと結像光学素子６ｄとを経て、非球面レンズ１の非球面１ａの近軸曲率中心ｏａに収束するように照射される。なお、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂに収束するように、光を照射することもできる。
非球面レンズ１の被検面１ａ又は被検面１ｂで反射された光は、結像光学系６ｄ、ハーフミラー６ｃ、結像光学系６ｅを経て収束され、撮像素子６ｆにビームスポットを形成する。このように、ビームスポットは、被検面で反射された光によって形成される。
【００３５】
ここで、被検面となっている非球面の近軸曲率中心が、回転軸１０上に位置していないとする。この場合、非球面レンズ１の回転に応じて、ビームスポットは撮像素子６ｆの撮像面上（結像面上）で円を描く。すなわち、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。
エアスピンドル３を、モータ４を介して回転させながら、撮像素子６ｆからの出力情報と、ロータリーエンコーダ５からの出力情報を演算手段８に入力する。これらの出力情報から、反射スポットの振れ回りの半径及び、振れ回りの中心から各点での非球面レンズ１の回転位置を、演算手段８において算出する。そして、半径及び回転位置とから、非球面レンズ１の各面について、近軸曲率中心のシフト量とシフト方向を算出する。
【００３６】
また、拡大観察手段７では、輪帯状マークを撮像する。そして、撮像した結果を用いて、非球面レンズ１の回転に伴う輪帯状マークの振れ量と振れ方向を検出し、非球面面頂位置を求める。なお、輪帯状マークの振れ量と振れ方向の検出及び非球面の面頂位置の算出は、演算手段８で行っても良い。
拡大観察手段７を介して観察する被検面上の位置は、本実施例では、図３中、符号Ａで示す位置となっている。この図３は、非球面レンズ１を、スポット軌跡検出手段６側から見た図である。図３では、ｘ軸のマイナス位置（ｘ軸を基準として１８０度の位置）で観察するものとする。
なお、拡大観察手段７を介して観察する被検面上の位置は、図３で示した符号Ａの位置に限定されるものではなく、装置構成上、干渉等の支障がなければどの位置を観察しても良い。
【００３７】
本実施例では、符号Ａの部分が拡大観察手段７で拡大されて、撮像される。撮像された画像は演算手段８に入力され、モニタ９に表示される。モータ４を介して非球面レンズ１を回転させた場合、輪帯状マークが画面上で動く。
そこで、表示されたモニタ９の拡大画像を測定者が観察することで、輪帯状マークＲＭａ又は輪帯状マークＲＭｂの振れ量と振れ方向を読み取ることができる。
なお、輪帯状マークの振れ量は、画面上で最も輪帯状マークが左に寄った時と、最も右に寄った時の目盛り間隔を読み取ることにより求める。
【００３８】
図４は、非球面レンズに設けられた輪帯状マークの振れを観察した場合の例を示す状態説明図であり、図４(a)が輪帯状マークが最も右側に寄った場合、図４(b)が最も左側に寄った場合を表している。
図４の場合には、回転に伴う輪帯状マークの振れ量は、４目盛りとなっている。モニタ９で観察できる目盛りの一目盛りが何マイクロメータであるかを定めておけば、輪帯状マークの振れ量を距離として求めることができる。
例えば、一目盛りが１．５マイクロメートルとすると、図４では振れ量が４目盛りであったので、実際の振れ量は６．０マイクロメートルとなる。非球面面頂の位置は、振れ量の半分の値で振れ回りを行う。よって、輪帯状マークの振れ量がわかると、回転軸から非球面面頂の距離がわかることになる。図４の場合には３．０マイクロメートルとなる。
【００３９】
図４(b)のように、ロータリーエンコーダ５のパルスが０度の回転位置において、輪帯状マークが最も左にあったとする。この場合、図３で示すように、Ａの部分を拡大観察していることになる。図４では、図３に示すレンズがｘ軸の負の方向に移動すると、左の方向に像が移動するものとする。また、図３に示すレンズがｘ軸の正の方向に移動すると、右の方向へ像が移動するものとする。この場合、図１(b)に従えば、非球面面頂の方向は、非球面レンズ１上で１８０度の方向ということになる。
非球面レンズ１が回転する方向が、図２において、非球面レンズ１を真下に見下ろすときに反時計回りであるとする。そうすると、ロータリーエンコーダ５がＮ度の時に輪帯状マークが画面で最も左によると、非球面面頂の方向は（１８０−Ｎ）度になる。
【００４０】
このように輪帯状マークの振れ量と振れ方向を拡大観察手段７により読み取ることにより、非球面面頂の回転軸に対する位置を求めることができる。
なお、輪帯状マークの画像を連続的に撮像し、各画像を演算手段８に記憶させる。そして、記憶した各画像を用いて画像処理を行い、輪帯状マークの振れ量と振れ方向、及び非球面面頂の回転軸に対する位置を算出しても良い。
【００４１】
次に、非球面レンズ１の非球面偏心測定方法について説明する。測定に当たっては、図２に示す非球面偏心測定装置を用いる。
まず、非球面１ａをスポット軌跡検出手段６側に向くようにして、非球面レンズ１をレンズホルダ２に設置する。そして、エアスピンドル３を回転させる。エアスピンドル３が回転すると。非球面レンズ１が回転する。そこで、非球面レンズ１の調心を行う。
調心は、次のように行う。まず、非球面レンズ１を、エアスピンドル３で回転させる。そして、この状態で、スポット軌跡検出手段６より、ビームスポットを撮像する。ビームスポットの「振れ回り」から、非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａの回転軸１０に対する偏心量を検出する。そして、偏心量に基づいて、この偏心量が概ねゼロとなるように、非球面レンズ１の偏心調整（位置調整）を行う。この偏心調整を本発明では、「概略心出し調整」と呼ぶこととする。
【００４２】
ここで、被検面が両面非球面である場合には、「概略心出し調整」を行っても、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂは回転軸１０に一致しない。（なお、球面である場合には、曲率中心は理論的には回転軸１０に一致する。）
【００４３】
「概略心出し調整」では、近軸曲率中心ｏａを回転軸１０に完全に一致させる必要はない。しかしながら、ある被検面について近軸曲率中心の偏心量を測定するときに、その前に別の被検面が存在する場合がある。例えば、図１の非球面レンズ１において、非球面１ａを介して非球面１ｂを測定する場合である。
この場合、測定対象となる被検面に照射する光は、その前にある別の被検面を通過して、測定対象となる被検面に到達する。そのため、別の被検面の偏心量が小さい方が、測定対象となる被検面の近軸曲率中心の位置検出精度は高くなる。よって、近軸曲率中心ｏａは、回転軸１０にできるだけ一致させるのが好ましい。
【００４４】
非球面レンズ１の非球面１ａの「概略心出し調整」の完了後、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの回転軸１０に対する偏心量δａｌ（図５(a)参照）と偏心方向θａｌ（図５(a)参照）を、スポット軌跡検出手段６及び演算手段８により検出する。その後、同様にして、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの回転軸１０に対する偏心量δｂ１（図５(a)参照）と偏心方向θｂ１（図５(a)参照）を、スポット軌跡検出手段６及び演算手段８により検出する。
ただし、この場合においては、非球面１ａを透過した状態で、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂを観察している。そのため、非球面１ａの偏心量δａ１と偏心方向θａ１との影響を考慮して、非球面１ｂの偏心量δｂ１と偏心方向θｂ１を求める必要がある。その計算方法については、特公昭５１−９６２０号公報に開示している。該公報に開示されているように、別の被検面（この面は、測定対象となる被検面よりも前にある。）の偏心量が既知であれば、両面の近軸曲率半径、肉厚、屈折率のデータを用いて、測定対象となる被検面の偏心量は計算可能である。したがって、非球面１ｂの偏心量δｂ１と偏心方向θｂ１は算出可能である。
【００４５】
以下に、具体的な偏心測定手順について説明する。この偏心測定では、非球面レンズ１を回転させながら測定を行う。その際、非球面１ａ側から光を照射する第１照射工程と、非球面１ｂ側から光を照射する第２照射工程と輪帯状マークを撮像する撮像工程を実施する。なお、第１及び第２照射工程では、光は回転軸に沿って照射される。また、各工程を実施する順番は自由に決めることができる。
【００４６】
（非球面１ａの近軸曲率中心測定工程）
この工程は、第１照射工程で実施される工程である。スポット軌跡検出手段６から射出された測定光束を、非球面１ａの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に入射させる。なお、このようにするために、スポット軌跡検出手段６の結像光学系６ｄの位置を調整する。
非球面１ａに垂直に入射した測定光束は、非球面１ａで反射して同じ光路を戻る。そして、反射光は結像光学系６ｄを通過し、ハーフミラー６ｃを介して偏向される。そして、反射光は結像光学系６ｅを介して撮像素子６ｆ上に結像し、ビームスポットを形成する。
【００４７】
ここで、測定光束を非球面１ａに入射させたままの状態で、非球面レンズ１を回転させる。すると、近軸曲率中心が回転軸と一致している状態においては、ビームスポットの「振れ回り」を発生しない。
一方、非球面１ａの近軸曲率中心が回転軸と一致していない場合には、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。「振れ回り」による軌跡は円である。この円の半径は、被検面の近軸曲率中心のシフト量に、スポット軌跡検出手段６の観察光学倍率をかけた量となる。
なお、測定光束は、ほぼ球面とみなせる近軸曲率の範囲に照射されている。よって、非球面でのみ発生するチルトの項目について考慮する必要はなく、シフトのみを考慮すれば良い。
【００４８】
上述のように、非球面レンズ１を回転させると、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。そこで、非球面レンズ１を回転させながら、撮像素子６ｆからの出力情報を得ると同時に、エンコーダ５からの出力情報を得る（第１の検出工程）。これらの入力情報は、演算手段８に入力される。なお、非球面レンズ１の回転は、モータ４を介してエアスピンドル３を回転させることで行う。
続いて、これらの入力情報に基づいて、非球面レンズ１の非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａのシフト量とシフト方向を算出する（第１演算工程）。シフト量とシフト方向の算出に当たっては、ビームスポットの「振れ回り」の半径及び、「振れ回り」の中心から各点での非球面レンズ１の回転位置が用いられる。
【００４９】
（非球面１ｂの近軸曲率中心測定工程）
この工程も、第１照射工程で実施される工程ある。非球面１ａでの検出工程が終了したら、非球面１ｂの対称軸付近の近軸球面に対して、垂直に測定光束を入射させる。そのために、スポット軌跡検出手段６の光学系の状態を、変化させる。即ち、結像光学系６ｄを構成するレンズの位置を調整する。なお、この状態では、非球面１ａを光が通過した状態で、非球面１ｂに測定光束が照射されている。
非球面１ｂで反射した測定光束は、結像光学系６ｄを通過し、ハーフミラー６ｃを介して偏向される。そして、反射光は結像光学系６ｅを介して撮像素子６ｆ上に結像し、ビームスポットを形成する。
【００５０】
ここで、測定光束を非球面１ｂに入射させたままの状態で、非球面レンズ１を回転させる。すると、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。このビームスポットは、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの動きに応じて回転する。その際、このビームスポットの動きは、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａのシフトの影響を受けている。
【００５１】
上述のように、非球面レンズ１を回転させながら、撮像素子６ｆからの出力情報を得ると同時に、エンコーダ５からの出力情報を得る（第２の検出工程）。これらの入力情報は、演算手段８に入力される。なお、非球面レンズ１の回転は、モータ４を介してエアスピンドル３を回転させることで行う。
続いて、これらの入力情報に基づいて、非球面レンズ１の非球面１ｂについて、近軸曲率中心ｏｂのシフト量とシフト方向を算出する（第２演算工程）。なお、近軸曲率中心ｏｂのシフト量とシフト方向の算出に際しては、先に求めた非球面１ａの近軸曲率中心ｏａのシフト量とシフト方向、及び非球面１ａと非球面１ｂの近軸曲率半径と肉厚と屈折率の情報も用いられる。
【００５２】
（非球面１ａの非球面面頂位置測定工程）
この工程は、撮像工程で実施する工程である。拡大観察手段７を、非球面１ａの輪帯状マークＲＭａが観察可能となる位置に設定する。
輪帯状マークＲＭａがモニタ９上で観察可能な状態にして、モータ４を介して非球面レンズ１を回転させる。そして、輪帯状マークＲＭａの撮像を行う（第１撮像工程）。続いて、そのときの輪帯状マークＲＭａの振れ量を、モニタ９上にある目盛り１２で読み取る。また、モニタ９で観察した時に、輪帯状マークＲＭａが最も左に寄る位置でモータ４を停止させる。そして、そのときの非球面レンズ１の回転位置を、ロータリーエンコーダ５を介して読み取る。
それらの情報から、非球面１ａについて、非球面面頂ｔａの回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める（第３演算工程）。
【００５３】
輪帯状マークＲＭａの振れ量を△ａ、輪帯状マークＲＭａが最も左に寄ったときの回転位置をＮａ、モニタ９上の一目盛り当たりをKmマイクロメータとすると以下のようになる。
（回転軸１０から非球面面頂ｔａまでの距離δＴａ）
δＴａ＝△ａ×Kｍ／２                                  …(1)
（回転軸１０に対する非球面面頂ｔａの方向θＴａ）
θＴａ＝Ｎａ−１８０                                    …(2)
（非球面１ａの非球面偏心計算工程）
第１の演算工程では、非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。また、第２の演算工程では、非球面１ｂについて、近軸曲率中心ｏｂのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。更に、第３の演算工程では、非球面１ａについて、非球面面頂ｔａのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。そこで、第１の演算工程、第２の演算工程及び第３の演算工程の夫々で得られた結果と、両非球面の近軸曲率半径、肉厚とから、非球面１ａの偏心量と偏心方向を演算手段８により求める。
ここで、
非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの偏心量と偏心方向：δｂ１，θｂ１
非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの偏心量と偏心方向：δａ１，θａ１
非球面１ａの非球面面頂ｔａのシフト量とシフト方向：δＴａ，θＴａ
とすると、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置１ｏａは、後述の(3)，(4)式で表すことができる。ここで、この位置１ｏａを図５に示す。
【００５４】
図５(a)は、非球面１ａを上にして、非球面レンズ１を設置した状態における説明図である。図５(a)では、この状態を、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置を１ｏａと、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの位置１ｏｂと、非球面１ａの非球面面頂ｔａの位置を１ｔａで示している。
図５(b)及び(c)は、図５(a)の状態をｘｚ平面及びｙｚ平面に投影した時の図である。図５に示すｚ軸は、測定系の基準軸である。このｚ軸は、図２で示すエアスピンドル３の回転軸１０に相当する。
【００５５】
ここで、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置１ｏａは、次式(3)，(4)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏａｘ＝δａ１×cosθａ１  …(3)
y方向：１ｏａｙ＝δａ１×sinθａ１  …(4)
同様に、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの位置１ｏｂは、次式(5)，(6)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏｂｘ＝δｂ１×cosθｂ１  …(5)
y方向：１ｏｂｙ＝δｂ１×sinθｂ１  …(6)
また、非球面１ａの非球面面頂ｔａの位置１ｔａは、次式(7)，(8)で表すことができる。
ｘ方向：１ｔａｘ＝δＴａ×cosθＴａ  …(7)
y方向：１ｔａｙ＝δＴａ×sinθＴａ  …(8)
【００５６】
次に、図５における高さ１ｚｏを算出する。この高さ１ｚｏは、近軸曲率中心ｏａの位置１ｏａから近軸曲率中心ｏｂの位置１ｏｂまでの、ｚ軸上での高さである。なお、高さ１ｚｏの算出に際しては、両面の近軸曲率中心の偏心量を考慮している。この高さ１ｚｏは、次式(9)により求まる。
2005214879.tif 000003
ただし、ｒａは非球面１ａの近軸曲率半径、ｒｂは非球面１ｂの近軸曲率半径、ｄはレンズ肉厚である。
１ｚａ＝    …(10)
次に、高さ１ｚａを算出する。この高さ１ｚａは、近軸曲率中心ｏａの位置１ｏａから非球面１ａの非球面面頂ｔａの位置１ｔａまでの、ｚ軸上での高さである。この高さ１ｚａの算出に際しては、非球面１ａの面頂のシフト量と、近軸曲率中心ｏａのシフト量とを考慮している。この高さ１ｚａは、次式(10)により求まる。
2005214879.tif 000004
以降のステップにおいては、ｘｚ平面とｙｚ平面とに分けて計算を行うことになる。ここでは説明の便宜上、一例として先にｘｚ平面上での計算を行い、その後にｙｚ平面上での計算を行うものとしている。しかしながら、ｙｚ平面上での計算を先に行ってもよい。あるいは、各ステップにおいて、ｙｚ平面上での計算を先に行ってもよい。また、各ステップにおいて、ｘｚ平面上での計算とｙｚ平面上での計算を交互に行ってもよい。
【００５７】
次のステップとして、ｘｚ平面上でのｚ軸に対する非球面軸１Ａｘａｘと光軸１ｏａｘ−１ｏｂｘの傾きとから、非球面偏心のｘ成分εａｘを算出する。
図５(b)に示すように、非球面偏心のｘ成分εａｘは次式(11)で表すことができる。
2005214879.tif 000005
とおく。
【００５８】
次のステップとして、ｘｚ平面上で非球面面頂１ｔａｘから光線１ｏａｘ−１ｏｂｘに垂線を下ろし、その垂線の長さＬａｘを算出する。垂線の長さＬａｘを算出するために、非球面軸１Ａｘａｘのｘｚ平面への投影長さ１ｒａｘを先に求める。投影長さ１ｒａｘは次式(13)により求まる。
2005214879.tif 000006
投影長さ１ｒａｘを用いることにより、垂線の長さＬａｘは次式(14)により求まる。
Ｌａｘ＝１ｒａｘ×ｓｉｎεａｘ  …(14)
【００５９】
ｙｚ平面上においても、同様の手順により計算を行う。
ｙｚ平面上でのｚ軸に対する非球面軸１Ａｘａｙと光軸１ｏａｙ−１ｏｂｙの傾きとから、非球面偏心のｙ成分εａｙを算出する。
2005214879.tif 000007
とおく。
【００６０】
次のステップとして、ｙｚ平面上で非球面面頂１ｔａｙから光軸１ｏａｙ−１ｏｂｙに垂線を下ろし、その垂線の長さＬａｙを算出する。垂線の長さＬａｙを算出するために、非球面軸１Ａｘａｙのｙｚ平面への投影長さ１ｒａｙを先に求める。投影長さ１ｒａｙは次式(17)により求まる。
2005214879.tif 000008
投影長さ１ｒａｙを用いることにより、垂線の長さＬａｙは次式(18)により求まる。
Ｌａｙ＝1ray×sinεay    …(18)
次のステップとして、光軸１ｏａ−１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの傾き、即ち、非球面偏心量εａを算出する。
非球面偏心量εａは、非球面偏心のｘ成分εａｘと非球面偏心のｙ成分εａｙ（図５(b)，(c)に図示）とを合成すればよい。そこで、非球面１ａの近軸曲率半径ｒａと、非球面面頂１ｔａから光軸１ｏａ−１ｏｂまでの距離Ｌａｘ，Ｌａｙにより、次式(19)により求めることができる。
2005214879.tif 000009
上記の演算により、非球面偏心量をチルトとして求めることができた。
なお、非球面偏心量をシフトとして求めることもできる。この場合には、シフトは、非球面面頂から光軸までの距離により定義される。よって、次式(20)により求めることができる。
2005214879.tif 000010
次のステップとして、光軸１ｏａ−１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの非球面偏心方向θａ（図５(a)ではθａ１）を算出する。非球面面頂１ｔａは、光軸に対してｘ方向にＬａｘ、ｙ方向にＬａｙだけ離れている。そこで、非球面偏心方向θａは、次式(21)により求めることができる。
2005214879.tif 000011
上記のステップにより、光軸１ｏａ−１ｏｂに対する非球面１ａの非球面偏心量εａ，δａ及び偏心方向θａを正確に求めることができる。
【００６１】
次に、レンズの回転位置を変えずに、非球面レンズ１をレンズホルダ受け部２上で上下を反転させて設置する。そして、同様の検出及び演算を行う。このようにすれば、非球面１ｂの偏心量εｂ，δｂ及び偏心方向θｂを、正確に求めることができる。なお、被検レンズ１の上下を反転しているので、偏心方向については反転させる方向により、ｘ方向もしくはｙ方向の正負が反転する。
非球面１ｂを上にした状態で測定して、非球面の偏心量及び偏心方向を求める場合には、先に述べたのと同様に非球面１ａを上にした状態に換算して求めれば良い。
【００６２】
図６(a)は、非球面１ａを下にして、非球面レンズ１を設置した状態における説明図である。図６(a)では、この状態を、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置２ｏａと、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの位置２ｏｂと、非球面１ｂの非球面面頂ｔｂの位置２ｔｂとで示している。
図６(b)は非球面レンズ１を非球面１ｂが下となるように、ｙ軸を中心に両面非球面レンズを反転させた状態にして表した図である。このように反転して考えることにより、先に非球面１ａを上にした状態で非球面の偏心量と偏心方向を求めたのと同様に、非球面１ｂを上にした状態で測定して、非球面の偏心量及び偏心方向を求めることが可能となる。なお、図６(b)においてはｙ軸を中心にして反転させるので、各位置のｘ座標及びｚ座標の正負の値が逆になる。
【００６３】
図７(a)，(b)は図６(b)の状態を、ｘｚ平面及びｙｚ平面に投影した時の図である。図６及び図７に示すｚ軸は、測定系の基準軸である。このｚ軸は、図２で示すエアスピンドル３の回転軸１０に相当する。
【００６４】
以下に、非球面１ｂの偏心量εｂと偏心方向θｂを求める手順を示す。
各工程の実施に先立って、非球面レンズ１の調心、すなわち非球面レンズ１の非球面１ｂの「概略心出し調整」を行う。
まず、非球面レンズ１をレンズホルダ２に設置する。この時、非球面１ｂがスポット軌跡検出手段６側となるように、非球面レンズ１を設置する。続いて、非球面レンズ１をエアスピンドル３で回転させる。そして、この状態で、スポット軌跡検出手段６により、ビームスポットを撮像する。ビームスポットの「振れ回り」から、非球面１ｂについて、近軸曲率中心ｏｂの回転軸１０に対する偏心量を検出する。そして、偏心量に基づいて、この偏心量が概ねゼロとなるように、非球面レンズ１の偏心調整（位置調整あるいは「概略心出し調整」）を行う。
【００６５】
（非球面１ｂの近軸曲率中心測定工程）
この工程は、第２照射工程で実施される工程である。スポット軌跡検出手段６から射出された測定光束を、非球面１ｂの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に入射させる。なお、このようにするために、スポット軌跡検出手段６の結像光学系６ｄの位置を調整する。
非球面１ｂに垂直に入射した測定光束は、非球面１ｂで反射して同じ光路を戻る。そして、反射光は結像光学系６ｄを通過し、ハーフミラー６ｃを介して偏向される。そして、反射光は結像光学系６ｅを介して撮像素子６ｆ上に結像し、ビームスポットを形成する。
【００６６】
この状態で、非球面レンズ１を回転させると、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。そこで、非球面レンズ１を回転させながら、撮像素子６ｆからの出力情報を得ると同時に、エンコーダ５からの出力情報を得る（第３の検出工程）。これらの入力情報は、演算手段８に入力される。なお、非球面レンズ１の回転は、モータ４を介してエアスピンドル３を回転させることで行う。
続いて、これらの入力情報に基づいて、非球面レンズ１の非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａのシフト量とシフト方向を算出する（第４演算工程）。シフト量とシフト方向の算出に当たっては、ビームスポットの「振れ回り」の半径及び、「振れ回り」の中心から各点での非球面レンズ１の回転位置が用いられる。
【００６７】
（非球面１ａの近軸曲率中心測定工程）
この工程も、第２照射工程で実施される工程である。非球面１ｂでの検出工程が終了したら、非球面１ａの対称軸付近の近軸球面に対して、垂直に測定光束を入射させる。そのために、スポット軌跡検出手段６の光学系の状態を、変化させる。即ち、結像光学系６ｄを構成するレンズの位置を調整する。なお、この状態では、非球面１ｂを光が通過した状態で、非球面１ａに測定光束が照射されている。
非球面１ａで反射した測定光束は、結像光学系６ｄを通過し、ハーフミラー６ｃを介して偏向される。そして、反射光は結像光学系６ｅを介して撮像素子６ｆ上に結像し、ビームスポットを形成する。
【００６８】
ここで、測定光束を非球面１ｂに入射させたままの状態で、非球面レンズ１を回転させる。すると、ビームスポットの「振れ回り」が生じる。このビームスポットは、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの動きに応じて回転する。その際、このビームスポットの動きは、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂのシフトの影響を受けている。
【００６９】
上述のように、非球面レンズ１を回転させながら、撮像素子６ｆからの出力情報を得ると同時に、エンコーダ５からの出力情報を得る（第４の検出工程）。これらの入力情報は、演算手段８に入力される。なお、非球面レンズ１の回転は、モータ４を介してエアスピンドル３を回転させることで行う。
続いて、これらの入力情報に基づいて、非球面レンズ１の非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａのシフト量とシフト方向を算出する（第５演算工程）。なお、近軸曲率中心ｏａのシフト量とシフト方向の算出に際しては、先に求めた非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂのシフト量とシフト方向、及び非球面１ａと非球面１ｂの近軸曲率半径と肉厚と屈折率の情報も用いられる。
【００７０】
（非球面１ｂの非球面面頂位置測定工程）
この工程は、撮像工程で実施する工程である。拡大観察手段７を、非球面１ｂの輪帯状マークＲＭｂが観察可能となる位置に設定する。
輪帯状マークＲＭｂがモニタ９上で観察可能な状態にして、モータ４を介して非球面レンズ１を回転させる。そして、輪帯状マークＲＭｂの撮像を行う（第２撮像工程）。続いて、そのときの輪帯状マークＲＭｂの振れ量を、モニタ９上にある目盛り１２で読み取る。また、モニタ９で観察した時に、輪帯状マークＲＭｂが最も左に寄る位置でモータ４を停止させる。そして、そのときの非球面レンズ１の回転位置を、ロータリーエンコーダ５を介して読み取る。
それらの情報から、非球面１ｂについて、非球面面頂ｔｂの回転軸に対するシフト量とシフト方向を求める（第６演算工程）。
【００７１】
輪帯状マークＲＭｂの振れ量を△ｂ、輪帯状マークＲＭｂを最も左になった時の回転位置をＮｂ、モニタ９上の一目盛り当たりをKmマイクロメータとすると以下のようになる。
（回転軸１０から非球面面頂ｔｂまでの距離δＴｂ）
δＴｂ＝△ｂ×Kｍ／２                                  …(1)'
（回転軸１０に対する非球面面頂ｔｂの方向θＴｂ）
θＴｂ＝Nｂ−１８０                                    …(2)’
【００７２】
（非球面１ｂの非球面偏心計算工程）
第４の演算工程では、非球面１ｂについて、近軸曲率中心ｏｂのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。また、第５の演算工程では、非球面１ａについて、近軸曲率中心ｏａのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。更に、第６の演算工程では、非球面１ｂについて、非球面面頂ｔｂのエアスピンドル３の回転軸１０に対するシフト量とシフト方向が得られた。そこで、第４の演算工程、第５の演算工程及び第６の演算工程の夫々で得られた結果と、両非球面の近軸曲率半径、肉厚とから、非球面１ｂの偏心量と偏心方向を演算手段８により求める。
ここで、
非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの偏心量と偏心方向：δｂ２，θｂ２
非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの偏心量と偏心方向：δａ２，θａ２
非球面１ｂの非球面面頂ｔｂのシフト量とシフト方向：δＴｂ，θＴｂ
とすると、非球面１ａ近軸曲率中心の位置２ｏａは、次式(3)'，(4)'で表すことができる。ここで、この位置２ｏａを図６に示す。
【００７３】
x方向：2oaｘ＝−δa2×cosθa2  …(3)’
y方向：2oay＝δa2×ｓinθa2  …(4)’
同様に非球面１ｂの近軸曲率中心の位置２ｏｂは、次式(5)'，(6)'で表すことができる。
x方向：2oｂｘ＝δｂ2×cosθｂ2  …(5)’
y方向：2oｂy＝δｂ2×ｓinθｂ2  …(6)’
また、非球面１ｂの非球面面頂の位置２ｔｂは、次式(7)'，(8)'で表すことができる。
x方向：2tbx＝δTb×cosθTb  …(7)’
y方向＝2tby＝δTb×sinθTb  …(8)’
【００７４】
次に、図６及び図７における高さ２ｚｏを算出する。この高さ２ｚｏは、近軸曲率中心ｏａの位置２ｏａから近軸曲率中心ｏｂの位置２ｏｂまでの、ｚ軸上での高さである。なお高さ２ｚｏの算出に際しては、両面の近軸曲率中心の偏心量を考慮している。この高さ２ｚｏは、次式(9)'により求まる。
2005214879.tif 000012
ただし、ｒａは非球面１ａの近軸曲率半径、ｒｂは非球面１ｂの近軸曲率半径、ｄはレンズ肉厚である。
【００７５】
次に、高さ２ｚｂを算出する。この高さ２ｚｂは、近軸曲率中心ｏｂの位置２ｏｂから非球面１ｂの非球面面頂ｔｂの位置２ｔｂまでの、ｚ軸上での高さである。なお、高さ２ｚｂの算出に際しては、非球面１ｂの面頂のシフト量と近軸曲率中心ｏｂのシフト量とを考慮している。この高さ２ｚｂは次式(10)'により求まる。
2005214879.tif 000013
以降のステップにおいては、ｘｚ平面とｙｚ平面とに分けて計算を行うことになる。ここでは説明の便宜上、一例として先にｘｚ平面上での計算を行い、その後にｙｚ平面上での計算を行うものとしている。しかしながら、ｙｚ平面上での計算を先に行ってもよい。あるいは、各ステップにおいて、ｙｚ平面上での計算を先に行ってもよい。また、各ステップにおいて、ｘｚ平面上での計算とｙｚ平面上での計算を交互に行ってもよい。
【００７６】
次のステップとして、ｘｚ平面でのｚ軸に対する非球面軸２Ａｘｂｘと光軸２ｏａｘ−２ｏｂｘの傾きとから、非球面偏心のｘ成分εｂｘを算出する。
図７(a)に示すように、非球面偏心のｘ成分εｂｘは次式(11)'で表すことができる。
2005214879.tif 000014
とおく。
【００７７】
次のステップとして、ｘｚ平面上で非球面面頂２ｔｂｘから光軸２ｏａｘ−２ｏｂｘに垂線を下ろし、その長さＬｂｘを算出する。垂線の長さＬｂｘを算出するために、非球面軸２Ａｘｂｘのｘｚ平面への投影長さ２ｒｂｘを先に求める。投影長さ２ｒｂｘは次式(13)'により求まる。
2005214879.tif 000015
投影長さ２ｒｂｘを用いることにより、垂線の長さＬｂｘは次式(14)'により求まる。
Ｌｂｘ＝２ｒｂｘ×ｓｉｎεｂｘ  …(14)’
【００７８】
ｙｚ平面上においても同様の手順により計算を行う。
ｙｚ平面上でのｚ軸に対する非球面軸２Ａｘｂｙと光軸２ｏａｙ−２ｏｂｙの傾きとから、非球面偏心のｙ成分εｂｙを算出する。
2005214879.tif 000016
とおく。
【００７９】
次のステップとして、ｙｚ平面上で非球面面頂２ｔｂｙから光軸２ｏａｙ−２ｏｂｙに垂線を下ろし、その長さＬｂｙを算出する。垂線の長さＬｂｙを算出するために、非球面軸２Ａｘｂｙのｙｚ平面への投影長さ２ｒｂｙを先に求める。投影長さ２ｒｂｙは次式(17)'により求まる。
2005214879.tif 000017
非球面軸２Ａｘｂｙのｙｚ平面への投影長さ２ｒｂｙを用いることにより、ｙｚ平面上で非球面面頂２ｔｂｙから光軸２ｏａｙ−２ｏｂｙに下ろした垂線の長さＬｂｙは次式(18)'により求まる。
Ｌｂｙ＝２ｒｂｙ×sinεｂｙ  …(18)’
【００８０】
次のステップとして、光軸２ｏａ−２ｏｂに対する非球面軸２Ａｘｂの傾き、即ち、非球面偏心量εｂを算出する。
非球面偏心量εｂは、非球面偏心のｘ成分εｂｘと非球面偏心のｙ成分εｂｙ（図７(a)，(b)に図示）とを合成すればよい。そこで、非球面１ｂの近軸曲率半径ｒｂと、非球面面頂ｔｂから光軸２ｏａ−２ｏｂまでの距離ＬｂｘとＬｂｙにより、次式(19)'により求めることができる。
2005214879.tif 000018
【００８１】
上記により非球面偏心量をチルトとして求めることができた。
なお、非球面偏心量をシフトとして求めることもできる。この場合には、シフトは、非球面面頂から光軸までの距離により定義される。よって、次式(20)'により求めることができる。
2005214879.tif 000019
【００８２】
次のステップとして、光軸２ｏａ−２ｏｂに対する非球面軸２Ａｘｂの非球面偏心方向θｂを算出する。非球面面頂２ｔｂは、光軸に対してｘ方向にＬｂｘ、ｙ方向にＬｂｙだけ離れている。そこで、非球面偏心方向θｂは、次式(21)'により求めることができる。
2005214879.tif 000020
上記のステップにより、光軸２ｏａ−２ｏｂに対する非球面１ｂの非球面偏心量εｂ，δｂ及び偏心方向θｂを正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例１にかかる非球面レンズ、及び該非球面レンズにおける非球面偏心量と偏心方向とを概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２にかかる非球面偏心測定装置の概略構成図である。
【図３】非球面レンズ１をスポット軌跡検出手段６側から見た図である。
【図４】実施例２の非球面偏心測定装置を用いて輪帯状マークの振れを観察した場合の例を示す状態説明図であり、(a)が輪帯状マークが最も右側によった場合、(b)が最も左側によった場合を表している。
【図５】非球面１ａを上にして、非球面レンズ１を設置した状態を間接的に示す図であって、(a)はこの状態を、非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置１ｏａと、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの位置１ｏｂと、非球面１ａの非球面面頂ｔａの位置１ｔａで示した説明図、(b)及び(c)は(a)の状態をｘｚ平面及びｙｚ平面に投影した時の図である。
【図６】非球面１ｂを上にして、非球面レンズ１を設置した状態を間接的に示す図であって、(a)は非球面１ａの近軸曲率中心ｏａの位置２ｏａと、非球面１ｂの近軸曲率中心ｏｂの位置２ｏｂと、非球面１ｂの非球面面頂ｔｂの位置２ｔｂとで示した説明図、(b)は非球面レンズ１を非球面１ｂが下となるように、ｙ軸を中心に両面非球面レンズを反転させた状態にて表した図である。
【図７】(a)，(b)は図６(b)の状態をｘｚ平面及びｙｚ平面に投影した時の図である。
【図８】従来の非球面レンズ偏心測定装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１          （両面）非球面レンズ
２          レンズホルダ
３          エアスピンドル
４          モータ
５          エンコーダ
６          スポット軌跡検出手段
６ａ        光源
６ｂ        コリメートレンズ
６ｃ        ハーフミラー
６ｄ        結像光学系
６ｅ        結像光学系
６ｆ        撮像素子
７          拡大観察手段
８          演算手段
９          モニタ
１０        回転軸
１１        非球面偏心測定装置
１００      被検レンズ
１０１，１０２          変位測定手段
ＲＭａ，ＲＭｂ          輪帯状マーク
【図１】
2005214879.tif 000021
【図２】
2005214879.tif 000022
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005214879.tif 000026
【図７】
2005214879.tif 000027
【図８】
2005214879.tif 000028