(57)【要約】【課題】測定対象となる非球面毎に専用の光学系を用意する必要がなく、汎用性が高い非球面レンズの偏心測定方法等を提供すること。【解決手段】平面波１０１、２０１として射出された可干渉光を、非球面レンズ１０に設けられた平面部１３、２３に照射し、平面部１３、２３により反射した光を用いて、所定の基準に対する非球面レンズ１０の平面部１３、２３のチルト誤差を検出するチルト誤差検出工程と、球面波１０７、２０７として射出された可干渉光を、非球面レンズ１０に設けられた球面部１２、２２に照射し、球面部１２、２２により反射した光を用いて、所定の基準に対する非球面レンズ１０の球面部１２、２２のシフト誤差を検出するシフト誤差検出工程と、チルト誤差とシフト誤差とを用いて、非球面レンズ１０の非球面の偏心を演算する偏心演算工程とを有する。【選択図】        図２
2007010609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定軸を中心にして球面を形成する球面形成工程と、
前記所定軸に略直交する平面を形成する平面形成工程と、
非球面を形成する非球面形成工程と、を有することを特徴とする非球面レンズ製造方法。
【請求項２】
非球面レンズの偏心測定方法であって、
平面波として射出された可干渉光を、前記非球面レンズに設けられた平面部に照射し、前記平面部からの光を用いて、所定の基準に対する前記非球面レンズの前記平面部のチルト誤差を検出するチルト誤差検出工程と、
球面波として射出された可干渉光を、前記非球面レンズに設けられた球面部に照射し、前記球面部からの光を用いて、前記所定の基準に対する前記非球面レンズの前記球面部のシフト誤差を検出するシフト誤差検出工程と、
前記チルト誤差検出工程において検出したチルト誤差と、前記シフト誤差検出工程において検出したシフト誤差とを用いて、前記非球面レンズの非球面の偏心を演算する偏心演算工程と、を有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項３】
前記チルト誤差検出工程において、前記平面部により反射した光により発生する干渉縞を用い、
前記シフト誤差検出工程において、前記球面部により反射した光により発生する干渉縞を用いることを特徴とする請求項２に記載の非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項４】
前記平面波として射出された可干渉光を、基準平面部に照射し、前記基準平面部により反射した光を用いて、前記基準平面部のチルト誤差を検出し補正するチルト誤差補正工程と、
前記球面波として射出された可干渉光を、基準球面部に照射し、前記基準球面部により反射した光を用いて、前記基準球面部のシフト誤差を検出し補正するシフト誤差補正工程と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項５】
前記チルト誤差補正工程において、前記基準平面部により反射した光により発生する干渉縞を用い、
前記シフト誤差補正工程において、前記基準球面部により反射した光により発生する干渉縞を用いることを特徴とする請求項４に記載の非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項６】
光を射出する光源部と、
被測定物に照射する平面波を生成する平面波生成部と、
前記被測定物に照射する球面波を生成する球面波生成部と、
前記被測定物からの光を検出する光検出部と、を有することを特徴とする偏心測定装置。
【請求項７】
参照平面波を生成する参照平面波生成部と、
前記被測定物からの光と前記参照平面波との干渉縞を生成する干渉計部と、有し、
前記光検出部は、前記干渉縞を検出する撮像部であることを特徴とする請求項６に記載の偏心測定装置。
【請求項８】
前記平面波生成部は、前記被測定物を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の偏心測定装置。
【請求項９】
前記平面波生成部は、前記被測定物の一方の面に前記平面波を照射する第１の平面波生成部と、前記被測定物の他方の面に前記平面波を照射する第２の平面波生成部とを有することを特徴とする請求項８に記載の偏心測定装置。
【請求項１０】
前記参照平面波生成部は、前記平面波に対する参照波面を生成し、前記被測定物の一方の面に前記平面波を照射する光路に配置された第１の参照平面波生成部と、前記被測定物の他方の面に前記平面波を照射する光路に配置された第２の参照平面波生成部とからなることを特徴とする請求項９に記載の偏心測定装置。
【請求項１１】
前記球面波生成部は、前記被測定物を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の偏心測定装置。
【請求項１２】
前記球面波生成部は、前記被測定物の一方の面に前記球面波を照射する第１の球面波生成部と、前記被測定物の他方の面に前記球面波を照射する第２の球面波生成部とを有することを特徴とする請求項１１に記載の偏心測定装置。
【請求項１３】
前記参照平面波生成部は、前記球面波に対する参照波面を生成し、前記被測定物の一方の面に前記球面波を照射する光路に配置された第３の参照平面波生成部と、前記被測定物の他方の面に前記球面波を照射する光路に配置された第４の参照平面波生成部とからなることを特徴とする請求項１２に記載の偏心測定装置。
【請求項１４】
前記平面波生成部は、前記第１の参照平面波生成部と前記第２の参照平面波生成部との機能を兼ねることを特徴とする請求項１０に記載の偏心測定装置。
【請求項１５】
前記球面波生成部は、前記第３の参照平面波生成部と前記第４の参照平面波生成部との機能を兼ねることを特徴とする請求項１３に記載の偏心測定装置。
【請求項１６】
前記平面波生成部と前記球面波生成部と前記参照波面生成部とは、前記被測定物の一方の面の側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の偏心測定装置。
【請求項１７】
前記平面波生成部と前記球面波生成部とは、同一の回折光学素子であることを特徴とする請求項６に記載の偏心測定装置。
【請求項１８】
前記撮像素子は、平面波に基づく干渉縞と前記球面波に基づく干渉縞の各々を撮像し、
撮像結果に基づいて、前記被測定物における被測定面のチルト誤差とシフト誤差を算出する演算装置を備えることを特徴とする請求項７〜１７のいずれか一項に記載の偏心測定装置。
【請求項１９】
前記光検出器は、位置検出素子であり、
前記位置検出素子は、前記被測定物からの光の集光位置を検出し、
前記被測定物に照射された平面波の前記位置検出素子上の集光位置に基づいて前記被測定物のチルト誤差を検出し、
前記被測定物に照射された球面波の前記位置検出素子上の集光位置に基づいて前記被測定物のシフト誤差を検出することを特徴とする請求項６に記載の偏心測定装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の非球面レンズ製造方法により製造された非球面レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸対称形状である非球面を少なくとも１つ有する非球面レンズとその製造方法、及びこの非球面レンズの偏心測定方法及び偏心測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面レンズの非球面の偏心測定に関しては、例えば、特許文献１に示すような干渉計を用いた偏心測定技術が知られている。この偏心測定装置は、図１０に示すように、非球面レンズＬの非球面ｒ１と非球面ｒ２との相対的な位置ずれ（いわゆる偏心）を測定するものである。ここで、まず、非球面波発生光学系Ｅ１から、非球面波を射出する。そして、この非球面波と非球面ｒ１で発生した非球面波とで、干渉縞を発生させる。続いて、干渉縞を観察しながら、干渉縞の数が最も少ない状態（以下、適宜「ヌル状態」という。）となるように、非球面レンズＬの位置を調整する。このときの非球面レンズＬの位置を、測定原点とする。次に、非球面波発生光学系Ｅ２から、非球面波を射出する。そして、この非球面波と非球面ｒ２で発生した非球面波とで、干渉縞を発生させる。続いて、この発生した干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズＬの位置を調整する。この調整後の非球面レンズＬの位置について、測定原点からの変位量を測定する。そして、この変位量、すなわち傾き移動変位量と平行移動変位量から、非球面ｒ１と非球面ｒ２の偏心を求めることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１０に示した従来技術では、非球面ｒ１に対応する非球面波発生光学系Ｅ１と、非球面ｒ２に対応する非球面波発生光学系Ｅ２が必要である。このため、非球面波発生光学系は、各非球面毎に専用の光学系として設計する必要がある。従って、測定対象となる非球面レンズの非球面の設計式が異なれば、新たな非球面波発生光学系を設計、製作しなければならない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象となる非球面毎に専用の光学系を用意する必要がなく、汎用性が高い非球面レンズの偏心測定方法及び偏心測定装置と、偏心測定が可能な非球面レンズの製造方法、この製造方法により得られ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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、所定軸を中心にして球面を形成する球面形成工程と、所定軸に略直交する平面を形成する平面形成工程と、非球面を形成する非球面形成工程と、を有することを特徴とする非球面レンズ製造方法を提供できる。
【０００７】
また、第２の本発明によれば、非球面レンズの偏心測定方法であって、平面波として射出された可干渉光を、非球面レンズに設けられた平面部に照射し、平面部からの光を用いて、所定の基準に対する非球面レンズの平面部のチルト誤差を検出するチルト誤差検出工程と、球面波として射出された可干渉光を、非球面レンズに設けられた球面部に照射し、球面部からの光を用いて、所定の基準に対する非球面レンズの球面部のシフト誤差を検出するシフト誤差検出工程と、チルト誤差検出工程において検出したチルト誤差と、シフト誤差検出工程において検出したシフト誤差とを用いて、非球面レンズの非球面の偏心を演算する偏心演算工程と、を有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法を提供できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、チルト誤差検出工程において、平面部により反射した光により発生する干渉縞を用い、シフト誤差検出工程において、球面部により反射した光により発生する干渉縞を用いることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波として射出された可干渉光を、基準平面部に照射し、基準平面部により反射した光を用いて、基準平面部のチルト誤差を検出し補正するチルト誤差補正工程と、球面波として射出された可干渉光を、基準球面部に照射し、基準球面部により反射した光を用いて、基準球面部のシフト誤差を検出し補正するシフト誤差補正工程と、を有することが望ましい。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、チルト誤差補正工程において、基準平面部により反射した光により発生する干渉縞を用い、シフト誤差補正工程において、基準球面部により反射した光により発生する干渉縞を用いることが望ましい。
【００１１】
また、第３の本発明によれば、光を射出する光源部と、被測定物に照射する平面波を生成する平面波生成部と、被測定物に照射する球面波を生成する球面波生成部と、被測定物からの光を検出する光検出部と、を有することを特徴とする偏心測定装置を提供できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、参照平面波を生成する参照平面波生成部と、被測定物からの光と参照平面波との干渉縞を生成する干渉計部と、有し、光検出部は、干渉縞を検出する撮像部であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波生成部は、被測定物を挟んで対向する位置に配置されていることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波生成部は、被測定物の一方の面に平面波を照射する第１の平面波生成部と、被測定物の他方の面に平面波を照射する第２の平面波生成部とを有することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、参照平面波生成部は、平面波に対する参照波面を生成し、被測定物の一方の面に平面波を照射する光路に配置された第１の参照平面波生成部と、被測定物の他方の面に平面波を照射する光路に配置された第２の参照平面波生成部とからなることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、球面波生成部は、被測定物を挟んで対向する位置に配置されていることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、球面波生成部は、被測定物の一方の面に球面波を照射する第１の球面波生成部と、被測定物の他方の面に球面波を照射する第２の球面波生成部とを有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、参照平面波生成部は、球面波に対する参照波面を生成し、被測定物の一方の面に球面波を照射する光路に配置された第３の参照平面波生成部と、被測定物の他方の面に球面波を照射する光路に配置された第４の参照平面波生成部とからなることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波生成部は、第１の参照平面波生成部と第２の参照平面波生成部との機能を兼ねることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様によれば、球面波生成部は、第３の参照平面波生成部と第４の参照平面波生成部との機能を兼ねることが望ましい。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波生成部と球面波生成部と参照波面生成部とは、被測定物の一方の面の側に配置されていることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、平面波生成部と球面波生成部とは、同一の回折光学素子であることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、撮像素子は、平面波に基づく干渉縞と球面波に基づく干渉縞の各々を撮像し、撮像結果に基づいて、被測定物における被測定面のチルト誤差とシフト誤差を算出する演算装置を備えることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様によれば、光検出器は、位置検出素子であり、位置検出素子は、被測定物からの光の集光位置を検出し、被測定物に照射された平面波の位置検出素子上の集光位置に基づいて被測定物のチルト誤差を検出し、被測定物に照射された球面波の位置検出素子上の集光位置に基づいて被測定物のシフト誤差を検出することが望ましい。
【００２５】
また、第４の本発明によれば、上述の非球面レンズ製造方法により製造された非球面レンズを提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法によれば、チルト誤差検出工程において、非球面レンズに設けられた平面部からの光を用いて平面部のチルト誤差を検出する。また、シフト誤差検出工程において、非球面レンズに設けられた球面部からの光を用いて球面部のシフト誤差を検出する。そして、シフト検出誤差とチルト検出誤差とに基づいて非球面レンズの非球面の偏心を演算する。これにより、測定対象となる非球面毎に専用の光学系を用意する必要がない。この結果、汎用性が高い非球面レンズの偏心測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法及び偏心測定装置と、偏心測定が可能な非球面レンズの製造方法、この製造方法により得られる非球面レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、非球面レンズ１０の断面構成を示している。図１に示すように、非球面レンズ１０は、非球面１１と非球面２１とを有している。非球面１１は、非球面軸Ｌ１に対して回転対称な形状である。非球面２１は、非球面軸Ｌ２に対して回転対称な形状である。
【００２９】
また、非球面１１の周囲には、輪帯状の球面部１２が形成されている。輪帯状の球面部１２は、非球面軸Ｌ１上に曲率中心Ｃ１を持ち、曲率半径がＲ１の凹面である。さらに、球面部１２の周囲には、非球面軸Ｌ１と直交する輪帯状の平面部１３が形成されている。同様に、非球面２１の周囲には、輪帯状の球面部２２が形成されている。輪帯状の球面部２２は、非球面軸Ｌ２上に曲率中心Ｃ２を持ち、曲率半径がＲ２の凹面である。さらに、球面部２２の周囲には、非球面軸Ｌ２と直交する輪帯状の平面部２３が形成されている。なお、球面部１２及び球面部２２は、球面形成工程において形成される。また、平面部１３及び平面部２３は、平面形成工程において形成される。
【００３０】
非球面１１は、切削、研削あるいは研磨等により加工する。このとき、非球面レンズ１０を加工チャックから外さずに、球面部１２と平面部１３の加工（同時加工）を行う。また、非球面レンズ１０が成形レンズの場合は、非球面１１と球面部１２と平面部１３に各々対応する成形面を、成形用金型を同じ位置に保持して加工（同時加工）しておく。このように、同時加工によって、球面部１２、平面部１３及び非球面１１を形成することにより、非球面軸Ｌ１に対する球面部１２の曲率中心Ｃ１の位置誤差、及び平面部１３の直角度誤差が低減される。
【００３１】
同様に、球面部２２と平面部２３についても、非球面２１との同時加工によって、これらの面を形成する。これにより、非球面軸Ｌ２に対する球面部２２の曲率中心Ｃ２の位置誤差、及び平面部２３の直角度誤差が低減される。なお、上記の同時加工では、非球面レンズや金型が同じ位置に保持された状態で、加工（非球面、球面部及び平面部の加工、あるいはこれらの面に対応する金型面の加工）が行なわれていれば良い。すなわち、上記の同時加工では、各面の加工が順番に行なわれていても良く、必ずしも各面の加工が同時に行なわれている必要はない。
【００３２】
上述のように、球面部１２と平面部１３、球面部２２と平面部２３は、非球面軸に対して少ない誤差で形成されることになる。従って、球面部１２の曲率中心Ｃ１の位置と平面部１３の角度、即ち、平面部１３の法線方向が分かれば、非球面１１の非球面軸Ｌ１が一義的に求められることになる。同様に、球面部２２の曲率中心Ｃ２の位置と平面部２３の角度、即ち、平面部２３の法線方向が分かれば、非球面２１の非球面軸Ｌ２が一義的に求められる。
【００３３】
本実施例において、非球面レンズ１０の偏心は、チルト誤差θとシフト誤差δとにより定義できる。チルト誤差θは、非球面軸Ｌ１と非球面軸Ｌ２のなす角度である。シフト誤差δは、非球面軸Ｌ１と非球面２１の面頂位置（非球面２１と非球面軸Ｌ２の交点）との距離である。
【００３４】
なお、本実施例では、説明を簡略化するために、非球面軸Ｌ１と非球面軸Ｌ２のチルト誤差とシフト誤差は、同一平面上に存在するものとしている。しかしながら、それぞれの軸がねじれた位置関係にあっても、直交座標系のベクトル成分に分離して計算すれば偏心を求めることができる。
【００３５】
図２は、偏心測定装置１００の概略構成を示している。この偏心測定装置１００は、非球面レンズ１０の偏心を測定するための装置である。偏心測定装置１００は、４つのレーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂを備えている。各々のレーザ光源に対応して、４つの光学系が配置されている。
【００３６】
第１の光学系が配置されている光路は、光路１Ａと光路１ａからなる。光路１Ａは、レーザ光源１１１ａから位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路１ａは、ビームスプリッタ１１３ａの位置において、光路１Ａと直交する光路である。光路１Ａには、レーザ光源１１１ａ側から順に、コリメータレンズ１１２ａ、ビームスプリッタ１１３ａ、参照平面レンズ１０３（第１の平面波生成部）及びハーフミラー１０８が、一直線状に配置されている。また、光路１ａには、結像レンズ１１４ａとＣＣＤ（撮像素子）１１５ａが配置されている。ハーフミラー１０８は、その面の法線が光路１Ａの光軸に対して４５°となるように、配置されている。
【００３７】
第２の光学系が配置されている光路は、光路１Ｂと光路１ｂからなる。光路１Ｂは、レーザ光源１１１ｂから位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路１ｂは、ビームスプリッタ１１３ｂの位置において、光路１Ｂと直交する光路である。光路１Ｂには、レーザ光源１１１ｂ側から順に、コリメータレンズ１１２ｂ、ビームスプリッタ１１３ｂ、ミラー１０５、参照球面レンズ１０６（第１の球面波生成部）及びハーフミラー１０８が、配置されている。また、光路１ｂには、結像レンズ１１４ｂとＣＣＤ１１５ｂが配置されている。
【００３８】
ここで、ミラー１０５は、その面の法線がコリメータレンズ１１２ｂの光軸に対して４５°となるように、配置されている。また、ハーフミラー１０８は、光路１Ａと光路１Ｂとで共通に用いられている。このように、光路１Ｂでは、ミラー１０５を境にして光路が９０°折れ曲がり、更にハーフミラー１０８を境にして光路が９０°折れ曲がっている。
【００３９】
また、ミラー１０５、参照球面レンズ１０６及びハーフミラー１０８は、ステージ１１０上に載置されている。ステージ１１０は、高精度なスライドガイド上に設置され、それぞれＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、Ｚ軸方向の位置座標が測定可能となっている。
【００４０】
第３の光学系が配置されている光路は、光路２Ａと光路２ａからなる。光路２Ａは、レーザ光源２１１ａから位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路２ａは、ビームスプリッタ２１３ａの位置において、光路２Ａと直交する光路である。光路２Ａには、レーザ光源２１１ａ側から順に、コリメータレンズ２１２ａ、ビームスプリッタ２１３ａ、参照平面レンズ２０３（第２の平面波生成部）及びハーフミラー２０８が、一直線状に配置されている。また、光路２ａには、結像レンズ２１４ａとＣＣＤ２１５ａが配置されている。ハーフミラー２０８は、その面の法線が光路２Ａの光軸に対して４５°となるように、配置されている。
【００４１】
第４の光学系が配置されている光路は、光路２Ｂと光路２ｂからなる。光路２Ｂは、レーザ光源２１１ｂから位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路２ｂは、ビームスプリッタ２１３ｂの位置において、光路２Ｂと直交する光路である。光路２Ｂには、レーザ光源２１１ｂ側から順に、コリメータレンズ２１２ｂ、ビームスプリッタ２１３ｂ、ミラー２０５、参照球面レンズ２０６（第２の球面波生成部）及びハーフミラー２０８が、配置されている。また、光路２ｂには、結像レンズ２１４ｂとＣＣＤ２１５ｂが配置されている。
【００４２】
ここで、ミラー２０５は、その面の法線がコリメータレンズ２１２ｂの光軸に対して４５°となるように、配置されている。また、ハーフミラー２０８は、光路２Ａと光路２Ｂとで共通に用いられている。このように、光路２Ｂでは、ミラー２０５を境にして光路が９０°折れ曲がり、更にハーフミラー２０８を境にして光路が９０°折れ曲がっている。
【００４３】
また、ミラー２０５、参照球面レンズ２０６及びハーフミラー２０８は、ステージ２１０上に載置されている。ステージ２１０は、高精度なスライドガイド上に設置され、それぞれＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、Ｚ軸方向の位置座標が測定可能となっている。
【００４４】
また、本実施例では、位置調整ステージ１７０を挟んで、第１の光学系と第３の光学系が、対称に形成されている。同様に、位置調整ステージ１７０を挟んで、第２の光学系と第４の光学系が、対称に形成されている。
【００４５】
ＣＣＤ１１５ａ、１１５ｂ、２１５ａ、２１５ｂの各々は、コンピュータ１６０に接続されている。コンピュータ１６０は、各ＣＣＤから出力された信号の処理を行なう。また、処理した情報を、モニター１６１に表示する。
【００４６】
位置調整ステージ１７０は、被測定物である非球面レンズ１０を保持する。位置調整ステージ１７０は、非球面レンズ１０に関して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置とＸ軸回り及びＹ軸回りの傾きについて、調整が可能となるように構成されている。また、位置調整ステージ１７０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置座標と、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き量を測定するスケールを有している。これにより、非球面レンズ１０の移動量や傾き量を測定できる。位置調整ステージ１７０は、コンピュータ１６０に接続されている。よって、測定したデータは、コンピュータ１６０に送られる。
【００４７】
４つのレーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂから、それぞれ、レーザ光が射出される。射出されたレーザ光は、それぞれコリメータレンズ１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂにより、平行光束に変換される。すなわち、コリメータレンズ１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂからは、平面波１０１、１０２、２０１、２０２が射出される。ここで、４つの平面波１０１、１０２、２０１、２０２は、各々の波面における法線の向きがＺ軸（図２参照）と平行である。また、平面波１０１と平面波２０１、平面波１０２と平面波２０２は、対向して非球面レンズ１０に到達する。
【００４８】
本実施例では、各平面波１０１、１０２、２０１、２０２から、参照平面波と測定平面波とがそれぞれ生じる。すなわち、平面波１０１については第１測定平面波と第１参照平面波が、平面波１０２については第２測定平面波と第２参照平面波が、平面波２０１については第３測定平面波と第３参照平面波が、平面波２０２については第４測定平面波と第４参照平面波が生じる。しかしながら、以下の説明においては、番号を付さずに、単に、「測定平面波」及び「参照平面波」と称して説明をする。
【００４９】
また、初期調整の際と、非球面レンズ１０の測定の際で、測定平面波が生じる。初期調整の際は、非球面レンズ１０を用いないが、いずれの場合も、単に、「測定平面波」と称する。なお、非球面レンズ１０の測定における測定平面波を指す場合には、例えば、「第１測定平面波」というように、番号を付すこととする。
【００５０】
また、測定平面波及び参照平面波は、光学系の存在により、途中で、収束状態あるいは発散状態になる場合もある。このような状態のときも、測定平面波あるいは参照平面波と称して説明する。
【００５１】
まず、平面波１０１について説明する。平面波１０１は、ビームスプリッタ１１３ａを透過して参照平面レンズ１０３（第１の平面波生成部）に入射する。参照平面レンズ１０３は、参照平面１０３ａ（第１の参照平面波生成部）を有している。参照平面レンズ１０３に入射した平面波１０１の一部は、参照平面レンズ１０３の参照平面１０３ａで反射し、参照平面波となる。また、残りは、参照平面レンズ１０３を透過して、平面波１０４となる。
【００５２】
次に、平面波１０２について説明する。コリメータレンズ１１２ｂからの平面波１０２は、ビームスプリッタ１１３ｂを透過した後、ミラー１０５で反射される。ここで、ミラー１０５により、光路が９０度折り曲げられる。よって、反射された平面波１０２は、入射方向と直交する方向に進む。続いて、平面波１０２は、参照球面レンズ１０６（第１の球面波生成部）に入射する。参照球面レンズ１０６は、平面波１０２の一部を、集光点１０９に収束する球面波１０７として射出する。また、参照球面レンズ１０６は、参照球面１０６ａ（第３の参照平面波生成部）を有している。よって、平面波１０２の残りは、参照球面１０６ａで反射される。反射された平面波１０２の残りは、参照球面レンズ１０６を射出する際に平面波に変換され、参照平面波となる。なお、図２では、参照球面レンズ１０６は１枚のレンズとして描かれている。しかしながら、通常、参照球面レンズは複数のレンズで構成されている。よって、参照球面１０６ａで反射された平面波１０２の残りは、参照球面レンズ１０６を射出する際に平面波に変換される。
【００５３】
さらに、平面波２０１について説明する。平面波２０１は、ビームスプリッタ２１３ａを透過して、参照平面レンズ２０３（第２の平面波生成部）に入射する。参照平面レンズ２０３は、参照平面２０３ａ（第２の参照平面波生成部）を有している。参照平面レンズ２０３に入射した平面波２０１の一部は、参照平面レンズ２０３の参照平面２０３ａにより反射し、参照平面波となる。また、残りは、参照平面レンズ２０３を透過して、平面波２０４となる。
【００５４】
次に、平面波２０２について説明する。コリメータレンズ２１２ｂからの平面波２０２は、ビームスプリッタ２１３ｂを透過した後、ミラー２０５で反射される。ここで、ミラー２０５により、光路が９０度折り曲げられる。よって、反射された平面波２０２は、入射方向と直交する方向に進む。続いて、平面波２０２は、参照球面レンズ２０６（第２の球面波生成部）に入射する。参照球面レンズ２０６は、平面波２０２の一部を、集光点２０９に収束する球面波２０７として射出する。また、参照球面レンズ２０６は、参照球面２０６ａ（第４の参照平面波生成部）を有している。よって、平面波２０２の残りは、参照球面２０６ａで反射される。反射された平面波２０２の残りは、参照球面２０６を射出する際に平面波に変換され、参照平面波となる。
【００５５】
（初期調整）
ここで、偏心測定装置１００に設定誤差が存在すると、偏心測定誤差となってしまう。設定誤差とは、参照平面１０３ａと参照平面２０３ａの相対的な傾き誤差や、参照球面１０６ａと参照球面２０６ａの相対的なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置誤差である。
【００５６】
そこで本実施例では、非球面レンズ１０の偏心を測定する前に、初期調整を行う。初期調整は、図３に示すように、非球面レンズ１０が無い状態で行われる。この初期調整により、偏心測定装置１００の設定誤差を、キャンセル（あるいは最小に）する。
【００５７】
まず、チルト誤差を無くす（低減する）ための調整が行なわれる。チルト誤差は、参照平面１０３ａと参照平面２０３ａの相対的な傾き誤差である。この調整により、チルト誤差が補正される。この調整では、平面波２０１は不要である。このため、参照平面レンズ２０３に平面波２０１が入射しないように、平面波２０１を遮光した状態にする。遮光は、レーザ光源２１１ａから参照平面レンズ２０３までの間に遮光板（シャッタ）を挿入すれば良い。あるいは、レーザ光源２１１ａを消灯（発振あるいは発光を停止）すれば良い。
【００５８】
参照平面レンズ１０３に入射した平面波１０１は、一部が参照平面１０３ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波となり光路を逆行する。参照平面１０３ａを透過した平面波１０４は、ハーフミラー１０８とハーフミラー２０８を透過して、参照平面レンズ２０３に入射する。このとき、平面波１０４の一部が、参照平面２０３ａで反射する。反射した平面波は、測定平面波となり光路を逆行する。測定平面波と参照平面波は、いずれも、ビームスプリッタ１１３ａで反射される。これにより、参照平面波と測定平面波とで、干渉縞が形成される。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。
【００５９】
そして、使用者（測定者）は、この干渉縞をモニター１６１で観察しながら、参照平面レンズ１０３と参照平面レンズ２０３のチルト調整（Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き調整）を行う。ここで、干渉縞がヌル状態となれば、参照平面１０３ａと参照平面２０３ａとのチルト誤差が存在しない状態、あるいは無視できるほど小さい状態になる。参照平面１０３ａと参照平面２０３ａのチルト調整が完了したら、遮光状態が解除される。
【００６０】
次に、参照球面１０６ａと参照球面２０６ａの相対的なシフト誤差を無くす（低減する）ための調整が行なわれる。この調整により、シフト誤差が補正される。この調整では、平面波２０２は、不要である。このため、参照球面レンズ２０６に平面波２０２が入射しないように、平面波２０２を遮光した状態にする。遮光は、上述したように、光路中に遮光板を挿入するか、光源を消灯すればよい。
【００６１】
続いて、図３に示すように、ステージ１１０あるいはステージ２１０をＺ軸方向に移動させ、参照球面レンズ１０６の集光点１０９と参照球面レンズ２０６の集光点２０９とを一致させる。平面波１０２は、ミラー１０５で反射して、参照球面レンズ１０６に入射する。入射した平面波１０２の一部が、参照球面１０６ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波となり光路を逆行する。平面波１０２の残りは、参照球面１０６ａを透過して、球面波１０７となる。球面波１０７はハーフミラー１０８で反射して、集光点１０９にて収束する。そして、球面波１０７は、収束後に発散光となる。この発散光は、ハーフミラー２０８で反射して、参照球面レンズ２０６に入射する。このとき、球面波１０７の一部が、参照球面２０６ａで反射する。反射した球面波は、測定平面波として光路を逆行する。
【００６２】
測定平面波と参照平面波は、いずれも、ビームスプリッタ１１３ｂで反射される。これにより、参照平面波と、測定平面波とで、干渉縞が形成される。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。そして、使用者は、この干渉縞をモニター１６１で観察しながら、参照球面レンズ１０６と参照球面レンズ２０６のシフト調整（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整）を行う。ここで、干渉縞がヌル状態となれば、参照球面１０６ａと参照球面２０６ａのシフト誤差が存在しない状態、あるいは無視できるほど小さい状態になる。このときのステージ１１０とステージ２１０のＺ軸方向の位置を原点位置とする。
【００６３】
参照球面１０６ａと参照球面２０６ａのシフト調整が完了したら、遮光状態が解除される。次に、参照球面レンズ１０６の集光点１０９と参照球面レンズ２０６の集光点２０９の間隔が、所定の間隔となるように、ステージ１１０あるいはステージ２１０を、原点位置からＺ軸方向に移動する。ここでの所定の間隔とは、非球面レンズ１０の球面部１２の曲率中心Ｃ１と、球面部２２の曲率中心Ｃ２の間隔であって、設計値に基づく間隔である。
【００６４】
以上のようにして、参照平面１０３ａと参照平面２０３ａの傾き調整と、参照球面１０６ａと参照球面２０６ａのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整を行う。これにより、偏心測定装置１００の設定誤差を無くすこと、あるいは無視できる程度に小さくすることができる。
【００６５】
（非球面レンズ１０の測定）
次に、非球面レンズ１０の測定を行なう。まず、非球面レンズ１０を、位置調整ステージ１７０に載置する。上述したように、平面波１０１は、参照平面レンズ１０３に入射し、その一部が参照平面１０３ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。参照平面１０３ａを透過した平面波１０４は、ハーフミラー１０８を透過して、非球面レンズ１０の平面部１３に到達する。
【００６６】
一方、平面波１０２は、ミラー１０５で反射した後、参照球面レンズ１０６に入射し、その一部が参照球面１０６ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。参照球面１０６ａを透過した球面波１０７は、ハーフミラー１０８により反射されて、集光点１０９に一旦集光し、球面波として、非球面レンズ１０の球面部１２に到達する。
【００６７】
また、平面波２０１は、参照平面レンズ２０３に入射し、その一部が参照平面２０３ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。参照平面２０３ａを透過した平面波２０４は、ハーフミラー２０８を透過して、非球面レンズ１０の平面部２３に到達する。
【００６８】
また、平面波２０２は、ミラー２０５で反射した後、参照球面レンズ２０６に入射し、その一部が参照球面２０６ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。参照球面２０６ａを透過した球面波２０７は、ハーフミラー２０８により反射されて、集光点２０９に一旦集光し、非球面レンズ１０の球面部２２に到達する。
【００６９】
この状態で、位置調整ステージ１７０により、非球面レンズ１０の位置調整を行う。まず、第１参照平面波と、第１測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、この干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のチルト調整（Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き調整）を行う。
【００７０】
次に、第２参照平面波と、第２測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、この干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のシフト調整（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整）を行う。
【００７１】
この時点（チルト調整とシフト調整が終了した時点）での非球面レンズ１０の位置が、測定原点位置である。この測定原点位置は、位置調整ステージ１７０の位置から求めることができる。測定原点位置は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【００７２】
続いて、第４参照平面波と、第４測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。このとき、参照球面１０６ａに対して、参照球面２０６ａ及び非球面レンズ１０の球面部１２は、それぞれシフト誤差がないように調整されている。従って、球面部１２に対して球面部２２のシフト誤差がなければ、第４参照平面波と第４測定平面波とで生じる干渉縞は、ヌル状態になるはずである。
【００７３】
しかしながら、参照球面２０６ａに対して球面部２２にシフト誤差が存在すると、シフト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、このシフト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のシフト調整を行う。具体的には、測定原点位置から、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に、非球面レンズ１０を移動させる。このとき、測定原点位置からのシフト移動量を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各々について計測する。シフト移動量は、位置調整ステージ１７０から求めることができる。測定したシフト移動量は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【００７４】
次に、非球面レンズ１０の位置を、測定原点位置に戻す、そして、第３参照平面波と、第３測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。このとき、参照平面１０３ａに対して、参照平面２０３ａ及び非球面レンズ１０の平面部１３は、それぞれチルト誤差がない（参照平面１０３ａと参照平面２０３ａ及び平面部１３の法線方向が一致する）ように調整されている。従って、平面部１３に対して平面部２３のチルト誤差がなければ（平面部１３と平面部２３の法線方向が一致していれば）、第３参照平面波と第３測定平面波との干渉縞は、ヌル状態になるはずである。
【００７５】
しかしながら、参照平面２０３ａに対して平面部２３にチルト誤差が存在すると、チルト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、このチルト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のチルト調整を行う。具体的には、測定原点位置で、Ｘ軸及びＹ軸の回りに、非球面レンズ１０を回転させる。このとき、測定原点位置からのＸ軸回り及びＹ軸回りの回転量を、チルト移動量として計測する。測定したチルト移動量は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【００７６】
コンピュータ１６０は、非球面レンズ１０の測定原点位置からのチルト移動量とシフト移動量から、非球面レンズ１０の非球面１１に対する非球面２１の偏心を算出する。ここで、非球面レンズ１０の偏心は、チルト誤差θとシフト誤差δである。チルト誤差は、計測したチルト移動量と同じであるのでチルト誤差θとなる。一方、計測したシフト移動量（図１に示したＳ）は、球面部２２の曲率中心Ｃ２の移動量である。従って、非球面１１と非球面２１及び球面部２２の位置関係と、チルト移動量θ及びシフト移動量Ｓからシフト誤差δを演算することができる。
【００７７】
（非球面レンズの変形例）
なお、非球面の周囲に形成する球面部と平面部については、図１に示すような形状に限らない。例えば、図４に示すように、非球面レンズ３０の非球面３１の周囲に、輪帯状の平面部３３を形成する。さらに、その周囲に、輪帯状の球面部３２を形成してもよい。ここで、輪帯状の平面部３３は、非球面３１の非球面軸Ｌ３と直交している。また、輪帯状の球面部３２は、非球面軸Ｌ３上に曲率中心を持ち、曲率半径がＲ３の凹面である。
【００７８】
また、図５に示すように、非球面レンズ４０の非球面４１の周囲に、輪帯状の球面部４２を形成する。さらに、その周囲に、輪帯状の平面部４３を形成してもよい。ここで、輪帯状の球面部４２は、非球面４１の非球面軸Ｌ４上に曲率中心を持ち、曲率半径がＲ４の凸面である。また、平面部４３は、非球面軸Ｌ４と直交している。
【００７９】
また、図６に示すように、非球面レンズ５０の非球面５１の周囲に、輪帯状の平面部５３を形成する。さらに、その周囲に、輪帯状の球面部５２を形成してもよい。ここで、輪帯状の平面部５３は、非球面５１の非球面軸Ｌ５と直交している。また、輪帯状の球面部５２は、非球面軸Ｌ５上に曲率中心を持ち、曲率半径がＲ５の凸面である。
【００８０】
また、球面部と平面部は必ずしも輪帯状に形成する必要はなく、球面部と平面部を同一円周上の一部に形成してもよい。さらには、非球面レンズは、図１または図４、５、６に示すような球面部と平面部を組み合わせて形成してもよい。
【００８１】
本実施例によれば、測定対象となる非球面レンズ１０の周囲に、球面部１２、２２と平面部１３、２３を、同時加工で設けている。そして、この球面部１２、２２と平面部１３、２３を用いて、非球面の偏心を求めている。これにより、非球面の形状に関わらず偏心測定が可能である。
【００８２】
ここで、球面部（１２、２２）の大きさが、球面波発生光学系から射出される球面波の範囲に含まれる大きさであれば、球面波発生光学系は、球面部の形状や曲率半径に関わらず、一種類の光学系にすることができる。また、平面部（１３、２３）の大きさが、平面波発生光学系から射出される平面波の範囲に含まれる大きさであれば、平面波発生光学系は、平面部の大きさや形状に関わらず、一種類の光学系にすることができる。従って、非球面毎に専用の光学系を用意する必要がない。この結果、本実施例の偏心測定装置１００では、従来に比べて汎用性を高くすることができる。
【００８３】
また、従来技術では、２つの非球面波発生光学系Ｅ１、Ｅ２の相対的な偏心誤差が、装置自体の設定誤差となる。この設定誤差は、非球面レンズの偏心測定誤差となってしまう。このため、従来技術では、装置自体の設定誤差をキャンセルするために、非球面レンズを円周方向の角度が０度の状態で測定を行い、さらに非球面レンズを円周方向に１８０度回転して再度同様の測定を行っている。そして０度の状態と１８０度の状態の測定結果を用いて演算を行わなければならない。
【００８４】
これに対し、本実施例によれば、非球面レンズの偏心を測定する前に、偏心測定装置１００の設定誤差を予めキャンセルすることが可能である。従って、非球面レンズ１０を円周方向に回転させる必要は無い。この結果、１回の測定で求めたシフト移動量とチルト移動量から非球面レンズの偏心を演算することができる。
【００８５】
さらに、従来技術では、非球面波を用いて偏心測定を行っているが、非球面波発生光学系に誤差が存在する場合には、所望の非球面波を得ることができない。非球面波に誤差が含まれている場合には、被測定面との干渉縞がヌル状態とならず、偏心測定の測定誤差となる場合もある。所望の非球面波が射出されているかを確認するためには、高精度な非球面原器が必要となる。一方、本実施例によれば、平面波と球面波を用いて偏心測定を行っている。所望の平面波や球面波が射出されているかを確認するためには、高精度な平面原器や球面原器を用いればよい。一般的に、非球面に対して平面や球面の方が、安価でより高精度な原器を製作することが可能である。従って、従来技術に比べて、より安価で高精度な偏心測定が可能となる。
【００８６】
また、本実施例では、第４参照平面波と第４測定平面波との干渉縞がヌル状態となるように、また、第３参照平面波と第３測定平面波との干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０の位置調整を行っている。そして、この位置調整から、測定原点位置からのシフト移動量とチルト移動量を計測し、非球面レンズ１０の偏心を演算している。
【００８７】
しかしながら、このような演算に限られない。例えば、測定原点位置からのシフト移動量やチルト移動量が小さい場合には、実際に非球面レンズ１０を動かさず、発生する干渉縞を解析することにより、移動量を求めてもよい。具体的には、第４参照平面波と第４測定平面波との干渉縞を解析して、シフト誤差量を演算する。また、第３参照平面波と第３測定平面波との干渉縞を解析して、チルト誤差量を演算する。このように、干渉縞を解析演算して偏心を検出するようにすれば、非球面レンズ１０の位置調整を行わなくとも偏心を求めることができる。
【００８８】
なお、本実施例では、平面波１０４の光束中にハーフミラー１０８を配置し、球面波１０７を反射する構成としている。従って、平面波１０４はハーフミラー１０８を２回透過し、球面波１０７はハーフミラー１０８で２回反射する。例えば、ハーフミラー１０８が５０％の反射率（透過率）であるとすると、ハーフミラー１０８を２回透過あるいは２回反射することにより、光量は１／４になってしまう。
【００８９】
ここで、球面波１０７のうち、非球面レンズ１０の球面部１２に入射するのは、輪帯状の領域だけである。従って、ハーフミラー１０８の半透過・反射面のうち、この輪帯状の領域（球面部１２を測定するために必要な球面波１０７）と対応する位置に、反射率の高い反射コートを蒸着しておく。また、平面波１０４のうち、非球面レンズ１０の平面部１３に入射するのも、輪帯状の領域だけである。従って、ハーフミラー１０８の半透過・反射面のうち、この輪帯状の領域（平面部１３を測定するために必要な平面波１０４）と対応する位置には、何もコーティングを施さないようにしておく。あるいは、反射防止コートのみを施しておく。このように構成することで、球面波１０７や平面波１０４の光量ロスが低減でき、観察する干渉縞のＳ／Ｎ比が向上する。ハーフミラー２０８についても同様である。
【００９０】
なお、ハーフミラー１０８に、上記の輪帯状のコートを施す必要はない。例えば、透明な平行平面板に、反射コートと反射防止コートが輪帯状に施しても良い。このような光学素子を、ハーフミラー１０８に代えて、光路中に配置してもよい。
【００９１】
このような光量ロスを低減するための構成は、４つのビームスプリッタ１１３ａ、１１３ｂ、２１３ａ、２１３ｂの反射面に適用することが望ましい。また、ビームスプリッタの代わりにハーフミラーを用いても良いことは言うまでもない。また、各光源から射出した光を、光学系を用いて輪帯状に変換するようにしても良い。
【００９２】
また、本実施例では、非球面１１の非球面軸Ｌ１に対する非球面２１の偏心を測定するものとして説明した。当然のことながら、非球面２１の非球面軸Ｌ２に対する非球面１１の偏心を測定しても良い。
【００９３】
また、本実施例では、非球面レンズ１０は、非球面１１と非球面２１を有する両面非球面レンズである。そして、非球面１１と非球面２１の相対的な偏心を測定するものとして説明している。しかしながら、測定対象となる非球面レンズは、両面非球面レンズに限らず、一方の面が周囲に球面部と平面部を有した非球面であり、他方の面が球面あるいは平面からなる片面非球面レンズであっても良い。この場合には、一方の面の非球面軸に対する他方の面の球面のシフト誤差、あるいは平面のチルト誤差を、球面波発生光学系あるいは平面波発生光学系により測定することが可能である。
【００９４】
（偏心測定装置の変形例）
本実施例では、非球面レンズ１０の表裏面（非球面１１と非球面２１）の相対的な偏心を測定するものとして説明している。これに限られず、非球面レンズの表面と裏面の相対的な偏心ではなく、所定の基準軸に対する非球面１面の偏心を評価することも可能である。
【００９５】
図７は、変形例に係る偏心測定装置２００の概略構成を示す。偏心測定装置２００は、例えば、非球面レンズ１０に関して、非球面レンズ１０の最外周の円筒面であるコバ１４の円筒軸を基準軸として、非球面２１の偏心を測定する。図２と同じ構成要素には同じ番号を付し、構成要素の説明は省略する。
【００９６】
偏心測定装置２００は、図７に示すように、図２における第３の光学系、及び第４の光学系からなる。すなわち、図２の偏心測定装置１００において、紙面の左半分に示されている第１の光学系及び第２の光学系（平面波１０１、１０２、参照平面レンズ１０３、参照球面レンズ１０６等）は不要となる。偏心測定装置２００において、非球面レンズ１０は、取り付け部１５０に保持されている。そして、取り付け部１５０は、位置調整ステージ１７０に載置されている。取り付け部１５０は、非球面レンズ１０のコバ１４をチャックするものである。このとき、平面波発生光学系（参照平面レンズ２０３）と球面波発生光学系（参照球面レンズ２０６）に対して、偏心がないように取り付け部１５０を設置する（初期調整）。
【００９７】
（初期調整）
取り付け部１５０の設置について説明する。この設置は、実施例１における初期調整に該当する。取り付け部１５０には、基準球面部と基準平面部とが形成されている。取り付け部１５０の設置は、この基準球面部と基準平面部を利用する。非球面レンズ１０を外した状態で、平面波２０４を、取り付け部１５０に入射させる。このとき、基準平面部が、実施例１における参照平面レンズ１０３に該当する。よって、基準平面部と参照平面レンズ２０３とで、チルト量が算出される。
【００９８】
続いて、球面波２０７を、取り付け部１５０に入射させる。このとき、基準球面部が、実施例１における参照球面レンズ１０６に該当する。よって、基準球面部と参照平面レンズ２０３とで、シフト量が算出される。なお、チルト量とシフト量の算出手順は、実施例１で説明したとおりである。このようにして、取り付け部１５０のチルト量とシフト量の算出が行なわれる。この算出量に基づいて、位置調整ステージ１７０により、チルト誤差とシフト誤差が無いように位置の補正が行なわれる。
【００９９】
他の手順としては、外形に対して偏心誤差の無いマスターとなる球面や平面を持つ基準物を、非球面レンズ１０の代わりに取り付け部１５０にチャックしても良い。そして、位置調整ステージ１７０により、チルト調整とシフト調整とを行う。これにより、チルト誤差とシフト誤差が無いように、取り付け部１５０の位置を補正することもできる。このようにして、偏心測定装置２００に対する取り付け部１５０の設定誤差をキャンセルすることができる。この状態で、非球面レンズ１０を取り付け部１５０に固定する。また、チルト調整とシフト調整が終わったときの位置を、測定原点位置とする。
【０１００】
（非球面レンズ１０の測定）
次に、非球面レンズ１０の測定を行なう。まず、第４参照平面波と、第４測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。このとき、参照球面２０６ａに対して、取り付け部１５０の基準球面部は、シフト誤差が存在しないように調整されている。従って、非球面レンズ１０のコバ１４の基準軸に対して球面部２２のシフト誤差がなければ、第４参照平面波と第４測定平面波との干渉縞は、ヌル状態になるはずである。
【０１０１】
しかしながら、参照球面２０６ａに対して球面部２２にシフト誤差が存在すると、シフト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、シフト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のシフト調整を行う。そして、このとき、測定原点位置からのシフト移動量を計測する。
【０１０２】
次に、非球面レンズ１０の位置を、測定原点位置に戻す、そして、第３参照平面波と第３測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。このとき、参照平面２０３ａに対して、取り付け部１５０の基準平面部は、チルト誤差が存在しないように調整されている。従って、非球面レンズ１０のコバ１４の基準軸に対して平面部２３のチルト誤差が存在しなければ、換言すると、コバ１４の基準軸方向と平面部２３の法線方向が一致していれば、第３参照平面波と第３測定平面波との干渉縞は、ヌル状態になるはずである。
【０１０３】
しかしながら、参照平面２０３ａに対して平面部２３にチルト誤差が存在すると、チルト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、チルト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のチルト調整を行う。そして、このとき、測定原点位置からのチルト移動量を計測する。
【０１０４】
非球面レンズ１０の測定原点位置からのチルト移動量とシフト移動量から、所定の基準軸に対する非球面２１の偏心を演算することができる。この変形例では、所定の基準軸は、非球面レンズ１０のコバ１４で規定される軸になる。これにより、所定の基準軸に対する一つの非球面の偏心を評価することも可能である。
【実施例２】
【０１０５】
図８は、本発明の実施例２に係る偏心測定装置３００の概略構成を示す。偏心測定装置３００は、図８に示すように、図２における第１の光学系、及び第３の光学系と類似の構成を有する。偏心測定装置３００は、レーザ光源３１１、４１１を備えている。各々のレーザ光源に対応して、２つの光学系が配置されている。
【０１０６】
第５の光学系が配置されている光路は、光路５Ａと光路５ａからなる。光路５Ａは、レーザ光源３１１から位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路５ａは、ビームスプリッタ３１３の位置において、光路５Ａと直交する光路である。光路５Ａには、レーザ光源３１１側から順に、コリメータレンズ３１２、ビームスプリッタ３１３、参照平面レンズ３０２（第１の平面波生成部）及び回折素子３０３が、一直線状に配置されている。また、光路５ａには、結像レンズ３１４とＣＣＤ（撮像素子）３１５が配置されている。回折素子３０３の一面（位置調整ステージ１７０側の面）には、回折格子３０３ａが形成されている。
【０１０７】
第６の光学系が配置されている光路は、光路６Ａと光路６ａからなる。光路６Ａは、レーザ光源４１１から位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路６ａは、ビームスプリッタ４１３の位置において、光路６Ａと直交する光路である。光路６Ａには、レーザ光源４１１側から順に、コリメータレンズ４１２、ビームスプリッタ４１３、参照平面レンズ４０２（第２の平面波生成部）及び回折素子４０３が、一直線状に配置されている。また、光路６ａには、結像レンズ４１４とＣＣＤ４１５が配置されている。回折素子４０３の一面（位置調整ステージ１７０側の面）には、回折格子４０３ａが形成されている。
【０１０８】
また、本実施例では、位置調整ステージ１７０を挟んで、第５の光学系と第６の光学系が、対称に形成されている。ＣＣＤ３１５、４１５の各々は、コンピュータ１６０に接続されている。コンピュータ１６０は、各ＣＣＤから出力された信号の処理を行なう。また、処理した情報を、モニター１６１に表示する。
【０１０９】
本実施例では、平面波３０１については第５測定平面波と第５参照平面波が、平面波４０１については第６測定平面波と第６参照平面波が生じる。さらに、第５測定平面波には、第５Ａ測定平面波（平面部での反射）と、第５Ｂ測定平面波（球面部での反射）が含まれる。また、第６測定平面波には、第６Ａ測定平面波（平面部での反射）と、第６Ｂ測定平面波（球面部での反射）が含まれる。
【０１１０】
まず、平面波３０１について説明する。レーザ光源３１１から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ３１２により平面波３０１に変換される。平面波３０１は、ビームスプリッタ３１３を透過する。透過した平面波３０１は、参照平面レンズ３０２に入射する。参照平面レンズ３０２は、参照平面３０２ａを有している。
【０１１１】
参照平面レンズ３０２に入射した平面波３０１の一部は、参照平面レンズ３０２から射出する。射出した平面波は、回折素子３０３に入射する。回折素子３０３は、平面波を球面波に変換する回折格子３０３ａを有する。ここで、回折格子３０３ａは、回折素子３０３の一方の面に輪帯状に形成されている。そして、回折格子３０３ａは、非球面レンズ１０の球面部１２に対応する範囲に、輪帯状の球面波３０５を発生する構成となっている。よって、回折格子３０３ａに入射した平面波は、回折格子３０３ａにより回折され、集光点３０５ａに収束する球面波３０５となる。
【０１１２】
また、回折格子３０３ａ以外の領域（回折格子３０３ａの外周領域）には、反射防止コートが施されている。この領域にも、平面波が入射する。この領域を通過した平面波は平面波３０４となって、回折素子３０３を射出する。球面波３０５は、非球面レンズ１０の球面部１２に到達する。また、平面波３０４は、非球面レンズ１０の平面部１３に到達する。
【０１１３】
一方、参照平面レンズ３０２に入射した平面波３０１の残りは、参照平面レンズ３０２の参照平面３０２ａにより反射し、参照平面波となる。
【０１１４】
次に、平面波４０１について説明する。レーザ光源４１１から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ４１２により平面波４０１に変換される。平面波４０１は、ビームスプリッタ４１３を透過する。透過した平面波４０１は、参照平面レンズ４０２に入射する。参照平面レンズ４０２は、参照平面４０２ａを有している。
【０１１５】
参照平面レンズ４０２に入射した平面波４０１の一部は、参照平面レンズ４０２から射出する。射出した平面波は、回折素子４０３に入射する。回折素子４０３は、平面波を球面波に変換する回折格子４０３ａを有する。ここで、回折格子４０３ａは、回折素子４０３の一方の面に輪帯状に形成されている。そして、回折格子４０３ａは、非球面レンズ１０の球面部２２に対応する範囲に、輪帯状の球面波４０５を発生する構成となっている。よって、回折格子４０３ａに入射した平面波は、回折格子４０３ａにより回折され、集光点４０５ａに収束する球面波４０５となる。
【０１１６】
また、回折格子４０３ａ以外の範囲には、反射防止コートが施されている。この範囲にも、平面波が入射する。この範囲を通過した平面波は平面波４０４となって、回折素子４０３を射出する。
【０１１７】
球面波４０５は、非球面レンズ１０の球面部２２に到達する。また、平面波４０４は、非球面レンズ１０の平面部２３に到達する。一方、参照平面レンズ４０２に入射した平面波４０１の残りは、参照平面レンズ４０２の参照平面４０２ａにより反射し、参照平面波となる。
【０１１８】
このように、２つの平面波３０１、４０１は、各々の光軸がＺ軸（図８参照）と平行であり、かつ対向して非球面レンズ１０に到達する。また、回折素子３０３、４０３は、それぞれＺ軸方向に移動可能な高精度なステージ１７１、１７２に保持されている。本実施例では、この高精度なステージ１７１、１７２の位置を測定することで、Ｚ軸方向の位置座標が測定可能となっている。
【０１１９】
さらに、回折素子３０３と回折素子４０３との間には、被測定物である非球面レンズ１０を保持する位置調整ステージ１７０が設けられている。位置調整ステージ１７０は、被測定物のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置と、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き調整が可能である。位置調整ステージ１７０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置座標と、Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き量を測定するスケールを有している。これにより、調整に伴う非球面レンズ１０の移動量を測定できる。
【０１２０】
（初期調整）
ここで、偏心測定装置３００に設定誤差が存在すると、偏心測定誤差となってしまう。設定誤差とは、参照平面３０２ａと参照平面４０２ａの相対的な傾き誤差や、回折格子３０３ａと回折格子４０３ａの相対的なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置誤差である。
【０１２１】
そこで、本実施例では、被測定物の偏心を測定する前に、初期調整を行う。初期調整は、非球面レンズ１０が無い状態で、行われる。この初期調整により、偏心測定装置３００の設定誤差を、キャンセル（あるいは最小に）する。まず、チルト誤差を無くす（低減する）ための調整が行なわれる。チルト誤差は、参照平面３０２ａと参照平面４０２ａの相対的な傾き誤差である。この調整により、チルト誤差が補正される。この調整では、平面波４０１は不要である。このため、参照平面レンズ４０２に平面波４０１が入射しないように、平面波４０１を遮光した状態にする。遮光は、前述したように、光路中に遮光板を挿入するか、光源を消灯すればよい。
【０１２２】
参照平面レンズ３０２に入射した平面波３０１は、一部が参照平面３０２ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波となり光路を逆行する。参照平面３０２ａを透過した平面波３０４は、一部が平面波のまま回折素子３０３と回折素子４０３を透過して、参照平面レンズ４０２に入射する。このとき、平面波３０４の一部が、参照平面４０２ａで反射する。反射した平面波は、測定平面波として光路を逆行する。測定平面波と参照平面波は、いずれも、ビームスプリッタ３１３で反射される。これにより、参照平面波と測定平面波とで干渉縞が形成される。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。
【０１２３】
そこで、使用者（測定者）は、この干渉縞をモニター１６１で観察しながら、参照平面レンズ３０２と参照平面レンズ４０２のチルト調整（Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き調整）を行う。ここで、干渉縞がヌル状態となれば、参照平面３０２ａと参照平面４０２ａのチルト誤差が存在しない状態、あるいは無視できるほど小さい状態になる。
【０１２４】
次に、回折格子３０３ａと回折格子４０３ａの相対的なシフト誤差を無くす（低減する）ための調整が行なわれる。この調整により、シフト誤差が補正される。ステージ１７１、１７２をＺ軸方向に移動し、回折格子３０３ａの集光点３０５ａと回折格子４０３ａの集光点４０５ａを一致させる。このとき、回折格子３０３ａに入射した平面波は、回折格子３０３ａにより回折され球面波３０５となる。球面波３０５は、集光点３０５ａにて収束した後、発散光となる。この発散光は、回折素子４０３に入射する。そして、回折素子４０３の回折格子４０３ａにより回折され平面波となり、参照平面レンズ４０２に入射する。
【０１２５】
この平面波の一部が参照平面４０２ａで反射し、測定平面波として光路を逆行する。一方、参照平面４０２ａで反射されることで、参照平面波が生じることは、前述の通りである。測定平面波と参照平面波は、いずれも、ビームスプリッタ３１３で反射される。これにより、参照平面波と、測定平面波とで干渉縞が形成される。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。そこで、使用者は、この干渉縞をモニター１６１で観察しながら、回折素子３０３と回折素子４０３のシフト調整（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整）を行う。ここで、干渉縞がヌル状態となれば、回折格子３０３ａと回折格子４０３ａのシフト誤差が存在しない状態、あるいは無視できるほど小さい状態になる。このときの各ステージ１７１、１７２のＺ軸方向の位置を原点位置とする。
【０１２６】
参照平面３０２ａと参照平面４０２ａのチルト調整と、回折格子３０３ａと回折格子４０３ａのシフト調整が完了したら、遮光状態が解除される。
【０１２７】
次に、回折格子３０３ａの集光点３０５ａと回折格子４０３ａの集光点４０５ａの間隔が、所定の間隔となるように、ステージ１７１、１７２を原点位置からＺ軸方向に移動する。ここでの所定の間隔とは、非球面レンズ１０の球面部１２の曲率中心Ｃ１と球面部２２の曲率中心Ｃ２の間隔であって、設計値に基づく間隔である。
【０１２８】
以上のようにして、参照平面３０２ａと参照平面４０２ａの傾き調整と、回折格子３０３ａと回折格子４０３ａのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整を行う。これにより、偏心測定装置３００の設定誤差が存在しない状態、あるいは無視できる程度に小さい状態にすることができる。
【０１２９】
（非球面レンズ１０の測定）
次に、非球面レンズ１０の測定を行なう。まず、非球面レンズ１０を、位置調整ステージ１７０に載置する。上述したように、平面波３０１は、参照平面レンズ３０２に入射し、その一部が参照平面３０２ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。一方、参照平面３０２ａを透過した平面波は、一部が回折素子３０３をそのまま透過して、平面波３０４となる。この平面波３０４は、非球面レンズ１０の平面部１３に到達する。また、回折格子３０３ａにて回折された平面波は、球面波３０５となる。この球面波３０５は、集光点３０５ａに一旦集光し、球面波として非球面レンズ１０の球面部１２に到達する。
【０１３０】
一方、平面波４０１は、参照平面レンズ４０２に入射し、その一部が参照平面４０２ａで反射する。反射した平面波は、参照平面波として光路を逆行する。一方、参照平面４０２ａを透過した平面波は、一部が回折素子４０３をそのまま透過して、平面波４０４となる。この平面波４０４は、非球面レンズ１０の平面部２３に到達する。また、回折格子４０３ａにて回折された平面波は、球面波４０５となる。この球面波４０５は、集光点４０５ａに一旦集光し、球面波として非球面レンズ１０の球面部２２に到達する。
【０１３１】
この状態で、位置調整ステージ１７０により、非球面レンズ１０の位置調整を行う。まず、第５参照平面波と、第５Ａ測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞は、モニター１６１に表示される。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のチルト調整（Ｘ軸回り及びＹ軸回りの傾き調整）を行う。
【０１３２】
次に、第５参照平面波と、第５Ｂ測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、干渉縞がヌル状態となるように非球面レンズ１０のシフト調整（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置調整）を行う。
【０１３３】
この時点（チルト調整とシフト調整が終了した時点）での非球面レンズ１０の位置が、測定原点位置である。この測定原点位置は、位置調整ステージ１７０の位置から求めることができる。測定原点位置は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【０１３４】
次に、第６参照平面波と、第６Ｂ測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。このとき、回折格子３０３ａに対して、回折格子４０３ａ及び非球面レンズ１０の球面部１２は、それぞれシフト誤差が存在しないように調整されている。
【０１３５】
従って、球面部１２に対して球面部２２のシフト誤差が存在しなければ、第６参照平面波と第６Ｂ測定平面波とで生じる干渉縞は、ヌル状態になるはずである。しかしながら、回折格子４０３ａに対して球面部２２にシフト誤差が存在すると、シフト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、このシフト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のシフト調整を行う。具体的には、測定原点位置から、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に、非球面レンズ１０を移動させる。このとき、測定原点位置からのシフト移動量を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の各々について計測する。測定したシフト移動量は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【０１３６】
次に、非球面レンズ１０の位置を、測定原点位置に戻す、そして、第６参照波面と、第６Ａ測定平面波とで生じる干渉縞を使って、調整を行なう。この干渉縞も、モニター１６１に表示される。このとき、参照平面３０２ａに対して、参照平面４０２ａ及び非球面レンズ１０の平面部１３は、それぞれチルト誤差が存在しないように、換言すると、参照平面３０２ａと参照平面４０２ａ及び平面部１３の法線方向が一致するように調整されている。
【０１３７】
従って、平面部１３に対して平面部２３のチルト誤差が存在しなければ、即ち、平面部１３と平面部２３の法線方向が一致していれば、第６参照平面波と第６Ａ測定平面波との干渉縞は、ヌル状態になるはずである。しかしながら、参照平面４０２ａに対して平面部２３にチルト誤差があると、チルト誤差による干渉縞が発生する。そこで、使用者は、干渉縞を観察しながら、このチルト誤差による干渉縞がヌル状態となるように、非球面レンズ１０のチルト調整を行う。具体的には、測定原点位置で、Ｘ軸及びＹ軸の回りに、非球面レンズ１０を回転させる。このとき、測定原点位置からのＸ軸回り及びＹ軸回りの回転量を、チルト移動量として計測する。測定したチルト移動量は、コンピュータ１６０に記憶させる。
【０１３８】
コンピュータ１６０は、非球面レンズ１０の測定原点位置からのチルト移動量とシフト移動量から、非球面レンズ１０の非球面１１に対する非球面２１の偏心を算出する。ここで、非球面レンズ１０の偏心は、チルト誤差θとシフト誤差δである。チルト誤差は、計測したチルト移動量θと同じであるのでチルト誤差θとなる。一方、計測したシフト移動量（図１に示したＳ）は、球面部２２の曲率中心Ｃ２の移動量である。従って、非球面１１と非球面２１及び球面部２２の位置関係と、チルト移動量θ及びシフト移動量Ｓからシフト誤差δを演算することができる。
【０１３９】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得られるとともに、さらに、平面波発生光学系と球面波発生光学系を共通の光路とすることができる。従って、部品の共通化が可能となり、実施例１の偏心測定装置に比べて、構成要素を少なくすることができ、装置を小型化することが可能となる。なお、本実施例においても、第一実施例と同様に様々な変形が可能である。
【実施例３】
【０１４０】
図９は、実施例３に係る偏心測定装置５００の概略構成を示す。偏心測定装置５００は、２つの光源５０１、５１１を備えている。各々の光源に対応して、２つの光学系が配置されている。この点で、偏心測定装置５００は、偏心測定装置２００（図７）と類似した構成になっている。
【０１４１】
第７の光学系が配置されている光路は、光路７Ａと光路７ａからなる。光路７Ａは、光源５０１から位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路７ａは、ハーフミラー５０３の位置において、光路７Ａと直交する光路である。光路７Ａには、光源５０１側から順に、ハーフミラー５０３、コリメータレンズ５０４、ハーフミラー５０６が、一直線状に配置されている。また、光路７ａには、位置検出素子（ＣＣＤ）５０７が配置されている。ハーフミラー５０３及びハーフミラー５０６は、その面の法線が光路７Ａの光軸に対して４５°となるように、配置されている。図９の構成では、ハーフミラー５０３及びハーフミラー５０６は、その面の法線が互いに直交するように配置されている。しかしながら、面の法線が互いに平行になるように、ハーフミラー５０３及びハーフミラー５０６を配置してもよい。
【０１４２】
第８の光学系が配置されている光路は、光路８Ａと光路８ａからなる。光路８Ａは、光源５１１から位置調整ステージ１７０に至る光路である。光路８ａは、ハーフミラー５１３の位置において、光路８Ａと直交する光路である。光路８Ａには、光源５１１側から順に、ハーフミラー５１３、コリメータレンズ５１４、ミラー５１６、集光レンズ５１７、ハーフミラー５０６が、配置されている。また、光路８ａには、位置検出素子５２０が配置されている。
【０１４３】
ここで、ミラー５１６及びハーフミラー５１３は、その面の法線がコリメータレンズ５１４の光軸に対して４５°となるように、配置されている。また、ハーフミラー５０６は、光路７Ａと光路８Ａとで共通に用いられている。このように、光路８Ａでは、ミラー５１６を境にして光路が９０°折れ曲がり、更にハーフミラー５０６を境にして光路が９０°折れ曲がっている。
【０１４４】
なお、ハーフミラー５１３及びミラー５１６は、その面の法線が互いに平行となるように配置されている。しかしながら、面の法線が互いに直交するように、ハーフミラー５１３及びミラー５１６を配置してもよい。
【０１４５】
また、ミラー５１６、集光レンズ５１７及びハーフミラー５０６は、ステージ５３０上に載置されている。ステージ５３０は、高精度なスライドガイド上に設置され、それぞれＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、Ｚ軸方向の位置座標が測定可能となっている。
【０１４６】
位置検出素子５０７、５２０、位置調整ステージ１７０の各々は、コンピュータ１６０に接続されている。コンピュータ１６０は、各位置検出素子及び位置調整ステージから出力された信号の処理を行なう。また、処理した情報を、モニター１６１に表示する。
【０１４７】
光源５０１から射出された発散光５０２は、ハーフミラー５０３を通過して、コリメータレンズ５０４に入射する。ここで、発散光５０２は、コリメータレンズ５０４により、平面波５０５としてコリメータレンズ５０４を射出する。平面波５０５は、非球面レンズ１０の平面部２３に到達する。平面部２３で反射した平面波５０５は、光路を逆行し、ハーフミラー５０３を介して位置検出素子５０７上に集光する。このスポット（集光）位置を位置検出素子５０７で検出する。そして、所定の基準に対する位置ずれ量を計測する。これにより、平面部２３のチルト誤差を求めることができる。
【０１４８】
「所定の基準」としては、以下に掲げるものを用いることができる。
（１）装置の初期調整で決めた基準位置
（２）位置検出素子の中心座標
（３）取り付け部１５０に設けた基準平面部からの反射光のスポット位置
【０１４９】
また、光源部５１１からの発散光５１２は、ハーフミラー５１３を通過して、コリメータレンズ５１４に入射する。ここで、発散光５１２は、コリメータレンズ５１４により平面波５１５として射出する。平面波５１５は、ミラー５１６で反射される。そして、反射された平面波５１５は、集光レンズ５１７により、集光点５１９に収束する球面波５１８に変換される。球面波５１８は、球面部２２に到達する。球面部２２で反射した球面波５１８は、光路を逆行し、ハーフミラー５１３を介して位置検出素子５２０上に集光する。そこで、球面部２２での反射光のスポット位置を、位置検出素子５２０で検出する。そして、所定の基準（例えば、上述の装置の初期調整で決めた基準位置や、位置検出素子の中心座標、あるいは取り付け部１５０に設けた基準球面部からの反射光のスポット位置等）に対する位置ずれ量を計測する。これにより、球面部２２のシフト誤差を求めることができる。
【０１５０】
本実施例によれば、参照平面を有する参照平面レンズや参照球面を有する参照球面レンズを必要としない。従って、偏心測定装置５００の構成要素を少なくすることができ、装置を小型化することが可能となる。また、干渉縞を用いた偏心測定に比べて、検出感度は、本実施例のようなオートコリメーション法を用いた偏心測定の方が低い。従って、非球面レンズの偏心量が大きい場合にも偏心測定が可能である。
【０１５１】
また、上記各実施例の偏心測定装置において、偏光を利用して光の利用効率を向上させることもできる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
以上のように、本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法及び偏心測定装置は、測定対象となる非球面毎に専用の光学系を用意する必要がないため、汎用性が高い偏心測定方法及び偏心測定装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】実施例１における非球面レンズの断面構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る偏心測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る偏心測定装置の概略構成を示す他の図である。
【図４】非球面レンズの変形例の断面構成を示す図である。
【図５】非球面レンズの他の変形例の断面構成を示す図である。
【図６】非球面レンズの別の変形例の断面構成を示す図である。
【図７】実施例１の変形例に係る偏心測定装置の概略構成を示す図である。
【図８】実施例２に係る偏心測定装置の概略構成を示す図である。
【図９】実施例３に係る偏心測定装置の概略構成を示す図である。
【図１０】従来技術の偏心測定装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０  非球面レンズ
１１、２１  非球面
１２、２２  球面部
１３、２３  平面部
Ｃ１、Ｃ２  曲率中心
Ｌ１、Ｌ２  非球面軸
Ｒ１、Ｒ２  曲率半径
１００  偏心測定装置
１０１、１０２、２０１、２０２  平面波
１０３、２０３  参照平面レンズ
１０３ａ、２０３ａ  参照平面
１０４、２０４  平面波
１０５、２０５  ミラー
１０６、２０６  参照球面レンズ
１０６ａ、２０６ａ  参照球面
１０７、２０７  球面波
１０８、２０８  ハーフミラー
１０９、２０９  集光点
１１０、２１０、５３０  ステージ
１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂ  レーザ光源
１１２ａ、１１２ｂ、２１２ａ、２１２ｂ  コリメータレンズ
１１３ａ、１１３ｂ、２１３ａ、２１３ｂ  ビームスプリッタ
１１４ａ、１１４ｂ、２１４ａ、２１４ｂ  結像レンズ
１１５ａ、１１５ｂ、２１５ａ、２１５ｂ  撮像素子
１５０  取り付け部
１６０  コンピュータ
１６１  モニター
１７０  位置調整ステージ
１７１、１７２  高精度ステージ
３００  偏心測定装置
３０１、４０１  平面波
３０２、４０２  参照平面レンズ
３０２ａ、４０２ａ  参照平面
３０３、４０３  回折素子
３０３ａ、４０３ａ  回折格子
３０４、４０４  平面波
３０５、４０５  球面波
３１１、４１１  レーザ光源
３１２、４１２  コリメータレンズ
３１３、４１３  ビームスプリッタ
３１４、４１４  結像レンズ
３１５、４１５  撮像素子
５００  偏心測定装置
５０１、５１１  光源
５０３、５０６、５１３  ハーフミラー
５０４、５１４  コリメータレンズ
５１６  ミラー
５１７  集光レンズ
５０７、５２０  位置検出素子
５０２、５１２  発散光
５０５、５１５  平面波
５１８  球面波
５１９  集光点
【図１】
2007010609.tif 000003
【図２】
2007010609.tif 000004
【図３】
2007010609.tif 000005
【図４】
2007010609.tif 000006
【図５】
2007010609.tif 000007
【図６】
2007010609.tif 000008
【図７】
2007010609.tif 000009
【図８】
2007010609.tif 000010
【図９】
2007010609.tif 000011
【図１０】
2007010609.tif 000012