(57)【要約】      （修正有）【課題】煩雑な操作を必要とせず、簡単な構成でありながら、精度よく、合焦条件を検出する。【解決手段】集光レンズＬ（点光源）からの光を受光する対物レンズ１１を備える光学装置２０において、集光レンズＬの集光点と対物レンズ１１の焦点位置とが一致して、集光レンズＬの集光点Ｐからの光を受けて対物レンズ１１から射出される光が平行光束となる合焦条件を検出する合焦検出装置１であって、集光レンズＬの集光点Ｐからの光を受けて対物レンズ１１から射出される光を検出する像検出器１２と、対物レンズ１１と像検出器１２との間の光路上に設けられ、検査マークを有する光学素子１３と、像検出器１２により検出された検査マークの像に基づき、合焦条件を検出する条件検出部１４とを有する。【選択図】図１
2013148437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源からの光を受光する対物レンズを備える光学装置において、前記点光源と前記対
物レンズの焦点位置とが一致して、前記点光源からの光を受けて前記対物レンズから射出
される光が平行光束となる合焦条件を検出する合焦検出装置であって、
前記点光源からの光を受けて前記対物レンズから射出される光を検出する像検出器と、
前記対物レンズと前記像検出器との間の光路上に設けられ、検査マークを有する光学素
子と、
前記像検出器により検出された前記検査マークの像に基づき、前記合焦条件を検出する
条件検出部とを有することを特徴とする合焦検出装置。
【請求項２】
前記条件検出部は、前記像検出器により検出された前記検査マークの像の大きさに基づ
いて、前記合焦条件を検出することを特徴とする請求項１に記載の合焦検出装置。
【請求項３】
前記検査マークは、一定の間隔で配された複数の平行な線形パターンを含み、
前記条件検出部は、前記像検出器により検出された前記検査マークに含まれる前記線形
パターンの間隔の大きさに基づいて、前記合焦条件を検出することを特徴とする請求項１
または２に記載の合焦検出装置。
【請求項４】
前記条件検出部は、前記像検出器により検出された前記検査マークの像の位置に基づい
て、前記合焦条件を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の合焦
検出装置。
【請求項５】
前記条件検出部による検出結果に基づいて、前記点光源と前記対物レンズの焦点位置と
を一致させるように、前記点光源および前記対物レンズの少なくとも一方を相対的に移動
させる移動機構を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の合焦検出
装置。
【請求項６】
前記光学装置は、集光点が前記点光源の位置と一致するように配置された集光レンズを
有し、
前記対物レンズは、前記集光レンズを透過した光を受光することを特徴とする請求項１
〜５のいずれか一項に記載の合焦検出装置。
【請求項７】
前記光学装置は、微小開口が形成されたピンホール部材を有し、
前記ピンホール部材は、前記微小開口が前記点光源の位置と一致するように配置され、
前記対物レンズは、前記微小開口を通過した光を受光することを特徴とする請求項１〜
５のいずれか一項に記載の合焦検出装置。
【請求項８】
被検レンズにより集光された光を平行光束にする対物レンズと、
前記対物レンズからの平行光束を分割して検出する波面センサと、
前記波面センサにより分割して検出された光の検出信号に基づいて、前記被検レンズの
波面収差を求める演算部とを備える波面収差測定装置において、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の合焦検出装置を有し、
前記合焦検出装置を用いて、前記被検レンズの集光点と前記対物レンズの焦点位置とが
一致して、前記被検レンズにより集光された光を受けて前記対物レンズから射出される光
が平行光束となる合焦条件を検出し、
前記演算部は、前記合焦検出装置により前記合焦条件が検出されたときに、前記被検レ
ンズの波面収差を求めることを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の波面収差測定装置を用いて、被検レンズの波面収差を測定し、
前記波面収差の測定結果に基づいて、前記被検レンズを検査することを特徴とするレン
ズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点光源と対物レンズの焦点位置とが一致し、点光源からの光を受けた対物レ
ンズから射出される光が平行光束となる合焦条件を検出するための合焦検出装置に関する
。
【背景技術】
【０００２】
従来のオートフォーカスとして、コントラスト検出法や、位相差検出法などと呼ばれる
方法が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。コントラスト検出法は、撮像素
子からの画像情報を解析し、ピントレンズを動かしながら画像のコントラストが最大にな
るレンズ位置（合焦位置）を探す方法である。また、位相差検出法は、レンズから入った
光をセパレータレンズで２つに分けて専用のセンサへ導き、結像した２つの画像の間隔か
らピントのズレ量を検出し、２つの像間隔がある所定の値となったレンズ位置を合焦位置
とみなす方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５２５０２３号公報
【特許文献２】特許第４７３６６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コントラスト検出法では、合焦までにピントレンズを動かして合焦面前
後のコントラストを繰り返し確認する必要があり、作業に手間がかかるという問題があっ
た。また、位相差検出法では、センサに光を分光させるための仕組みには多くの光学素子
が必要であり、これらの調整が難しいという問題があった。さらに、被検レンズの集光点
と、対物レンズ（コリメータレンズ）の位置合わせにおいて、光軸方向は合わせられるが
、光軸に垂直な面内での位置合わせには不向きである。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、煩雑な操作を必要とせず、簡
単な構成でありながら、精度よく、点光源と対物レンズの焦点位置とが一致し、点光源か
らの光を受けた対物レンズから射出される光が平行光束となる合焦条件を検出することが
可能な合焦検出装置、この合焦検出装置を備えた波面収差測定装置および前記波面収差装
置を用いたレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するため、本発明を例示する第一の態様に従えば、点光源からの
光を受光する対物レンズを備える光学装置において、前記点光源と前記対物レンズの焦点
位置とが一致して、前記点光源からの光を受けて前記対物レンズから射出される光が平行
光束となる合焦条件を検出する合焦検出装置であって、前記点光源からの光を受けて前記
対物レンズから射出される光を検出する像検出器と、前記対物レンズと前記像検出器との
間の光路上に設けられ、検査マークを有する光学素子と、前記像検出器により検出された
前記検査マークの像に基づき、前記合焦条件を検出する条件検出部とを有する、合焦検出
装置が提供される。
【０００７】
また、本発明を例示する第二の態様に従えば、被検レンズにより集光された光を平行光
束にする対物レンズと、前記対物レンズからの平行光束を分割して検出する波面センサと
、前記波面センサにより分割して検出された光の検出信号に基づいて、前記被検レンズの
波面収差を求める演算部とを備える波面収差測定装置において、第一の態様の合焦検出装
置を有し、この合焦検出装置を用いて、前記被検レンズの集光点と前記対物レンズの焦点
位置とが一致して、前記被検レンズにより集光された光を受けて前記対物レンズから射出
される光が平行光束となる合焦条件を検出し、前記演算部は、前記合焦検出装置により前
記合焦条件が検出されたときに、前記被検レンズの波面収差を求める、波面収差測定装置
が提供される。
【０００８】
また、本発明を例示する第三の態様に従えば、第二の態様の波面収差測定装置を用いて
、被検レンズの波面収差を測定し、前記波面収差の測定結果に基づいて、前記被検レンズ
を検査する、レンズの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、煩雑な操作を必要とせず、簡単な構成でありながら、精度よく、点光
源と対物レンズの焦点位置とが一致し、点光源からの光を受けた対物レンズから射出され
る光が平行光束となる合焦条件を検出することが可能な合焦検出装置、波面収差測定装置
およびレンズの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る合焦検出装置を示す構成概略図である。
【図２】光学素子に描かれた検査マークの一例を示す図である。
【図３】（ａ）は合焦条件が検出されたときの合焦検出装置内における光束の状態を示す図であり、（ｂ）はピントずれが発生したときの合焦検出装置内における光束の状態を示す図であり、（ｃ）は光軸ずれが発生したときの合焦検出装置内における光束の状態を示す図である。
【図４】（ａ）は合焦条件が検出されたときの像検出器の検出面の様子を示す図であり、（ｂ）はピントずれが発生したときの像検出器の検出面の様子を示す図であり、（ｃ）は光軸ずれが発生したときの像検出器の検出面の様子を示す図であり、（ｄ）はピントずれ・光軸ずれの両方が発生したときの像検出器の検出面の様子を示す図である。
【図５】本実施形態に係る波面収差測定装置の構成概略図である。
【図６】本実施形態に係るレンズ（レンズ系）の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。図１、図３および図５を用いる際に
は、紙面垂直方向をｘ方向とし、紙面上下方向をｙ方向とし、紙面左右方向をｚ方向とし
て説明する。図４を用いる際には、紙面垂直方向をｚ方向とし、紙面上下方向をｙ方向と
し、紙面左右方向をｘ方向として説明する。
【００１２】
まず、本実施形態に係る合焦検出装置１について、図１〜図４を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態に係る合焦検出装置１は、点光源Ｐからの光を受光する対物レンズ１１を備
える光学装置２０において、図１に示すように、点光源Ｐと対物レンズ１１の焦点位置Ｚ
(0)とが一致して、点光源Ｐからの光を受けて対物レンズ１１から射出される光が平行光
束となる合焦条件を検出するためのものである。
【００１４】
光学装置２０は、照明光を射出する光源２１と、集光点が点光源Ｐの位置と一致するよ
うに配置された集光レンズＬとを有する。本実施形態において、光源２１は、色収差の発
生を防ぐために、構成部品にレンズを含まず、また単波長の照明光を射出するようになっ
ている。この結果、光学装置２０において、光源２１からの光が集光レンズによって集光
点に集光された光が、合焦検出装置１に対しここを点光源Ｐとする光となる。すなわち、
合焦検出装置１に、点光源Ｐからの光が入射する関係となる。
【００１５】
合焦検出装置１は、集光レンズＬからの光を受けて対物レンズ１１から射出される光を
検出する像検出器１２と、対物レンズ１１と像検出器１２との間の光路上に設けられ、検
査マーク１３ｍ（図２参照）を有する光学素子１３と、像検出器１２により検出された検
査マーク１３ｍの像に基づいて合焦条件を検出する条件検出部１４と、条件検出部１４に
よる検出結果に基づいて、集光レンズＬの集光点と対物レンズ１１の焦点位置とを一致さ
せるように、集光レンズＬおよび対物レンズ１１の少なくとも一方を相対的に移動させる
移動機構１５とを有して構成される。対物レンズ１１、光学素子１３および像検出器１２
は、光軸に沿って光源２１側よりこの順に並んで配置されている。
【００１６】
像検出器１２には、ＣＣＤ（Charge-coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Met
al Oxide Semiconductor）等のイメージセンサを用いる。但し、これに限定されず、種々
の方式のイメージセンサを使用することも可能である。
【００１７】
光学素子１３は、検査マーク１３ｍが表面に蒸着された、平板状のガラスである。検査
マーク１３ｍは、図２に示す梯子状の、一定の間隔Δｘで配された複数の平行な線形パタ
ーンを含んで構成されている。
【００１８】
対物レンズ１１、光学素子１３および像検出器１２は、互いの配置間隔が広いと、像検
出器１２の検出面上で、検査マーク１３ｍの線形パターンがボケてしまい、単なる濃淡と
しか映らないおそれがある。このため、検査マーク１３ｍを構成する線にある程度の太さ
を持たせたり、各部材の配置間隔を適切に設定したりする必要がある。本実施形態では、
光学素子１３を対物レンズ１１の射出瞳近傍に配置することが好ましい。若しくは、光学
素子１３の検査マーク１３ｍ上に、焦点距離が光学素子１３と像検出器１２との間隔と等
しいレンズを並べることにより、同様の効果を得ることも可能である。
【００１９】
条件検出部１４は、像検出器１２により検出された、光学素子１３の検査マーク１３ｍ
の像の大きさに基づいて、合焦条件（光軸（ｚ軸）方向のずれ。以下「ピントずれ」と称
する）を検出する。本実施形態では、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影さ
れた検査マーク１３ｍの線形パターンにおける左右の２本線の間隔を測定し、この測定値
と、予め測定しておいた検査マーク１３ｍの線形パターンの間隔の設計値Δｘ（図２参照
）とを比較する。そして、これらの値が一致した、測定値＝設計値Δｘである場合に、合
焦条件を検出する（図４（ａ）参照）。また、これらの値が異なる、測定値＜設計値Δｘ
である場合は、集光レンズＬの集光点が対物レンズ１１の焦点位置から光軸に沿って光源
２１側にあることを特定するとともに、前記集光点の対物レンズ１１の焦点位置からのず
れ量を算出する（図４（ｂ）参照）。測定値＞設計値Δｘである場合は、集光レンズＬの
集光点が対物レンズ１１の焦点位置から光軸に沿って像検出器１２側にあることを特定し
、前記集光点の対物レンズ１１の焦点位置からのずれ量を算出する（図４（ｄ）参照）。
【００２０】
なお、条件検出部１４は、像検出器１２により検出された検査マーク１３ｍの像の位置
に基づいて、合焦条件（対物レンズ１１の焦点位置を含む、光軸に対して垂直な面（ｘ-
ｙ平面）内でのずれ。以下「光軸ずれ」と称する）を検出するように構成することも可能
である。本実施形態では、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マ
ーク１３ｍの線形パターンの中心位置を測定する。そして、これらの位置が一致した、検
査マーク１３ｍの中心位置が光軸上にある場合に、合焦条件を検出する。一方、これらの
位置が異なる場合は、検査マーク１３ｍの中心位置の光軸からのずれた方向および量を特
定する（図４（ｃ）参照）。
【００２１】
このような構成を有する合焦検出装置１において、光源２１から射出された単波長の照
明光束は、集光レンズＬ、対物レンズ１１、検査マーク１３ｍが描かれた光学素子１３を
この順に透過して、像検出器１２により検出される。条件検出部１４は、像検出器１２に
より検出された検査マーク１３ｍの像に基づいて、以下のように合焦条件を検出する。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、集光レンズＬの焦光点が対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)と
一致して、集光レンズＬにより集光された光を受けて対物レンズ１１から射出される光が
平行光束となる合焦条件である場合、対物レンズ１１からの射出光は、像検出器１２の検
出面に至るまでに、光軸位置および光束径は変化しない（φ＝φ0）。すなわち、図４（
ａ）に示すように、像検出器１２の検出面には、光学素子１３の検査マーク１３ｍが、光
軸上に等倍投影される。
【００２３】
このことを利用して、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マー
ク１３ｍの線形パターンにおける左右の２本線の間隔Δｘaを測定し、この測定値Δｘaと
検査マーク１３ｍの線形パターンの間隔の設計値Δｘとを比較して、集光レンズＬのピン
トずれを特定する。同時に、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査
マーク１３ｍの線形パターンの中心位置を測定して、集光レンズＬの光軸ずれを特定する
。図４（ａ）の場合、測定値Δｘa＝設計値Δｘであるとともに、検査マーク１３ｍの中
心位置が光軸上にあることから、条件検出部１４は、集光レンズＬの集光点と対物レンズ
１１の焦点位置Ｚ(0)とが一致した、合焦条件を検出する。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、集光レンズＬの焦光点が対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)か
ら光軸に沿って光源２１側にずれた位置Ｚ(+)にある、ピントずれを生じている場合、対
物レンズ１１からの射出光は、平行光束にはならず、像検出器１２の検出面に至るまでに
、その径は徐々に細くなる（φ＞φ+）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、像検出器
１２の検出面には、光学素子１３の検査マーク１３ｍが、光軸上に縮小投影される。
【００２５】
このことを利用して、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マー
ク１３ｍの線形パターンにおける左右の２本線の間隔Δｘbを測定し、この測定値Δｘbと
検査マーク１３ｍの線形パターンの間隔の設計値Δｘとを比較して、集光レンズＬのピン
トずれを特定する。同時に、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査
マーク１３ｍの線形パターンの中心位置を測定して、集光レンズＬの光軸ずれを特定する
。図４（ｂ）の場合、測定値Δｘb＜設計値Δｘであるとともに、検査マーク１３ｍの中
心位置が光軸上にあることから、条件検出部１４は、集光レンズＬの集光点が対物レンズ
１１の焦点位置Ｚ(0)より光源２１側の位置Ｚ(+)にある、ピントずれを特定する。なお、
対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)からの（ピント）ずれ量Δｚ(+)は、線形パターン１３ｍ
の間隔の縮小された割合から導出することが可能である。
【００２６】
また、図３（ｂ）に示すように、集光レンズＬの焦光点が対物レンズ１１の焦点位置Ｚ
(0)から光軸に沿って像検出器１２側にずれた位置Ｚ(-)にある、ピントずれを生じている
場合、対物レンズ１１からの射出光は、平行光束にはならず、像検出器１２の検出面に至
るまでに、その径は徐々に太くなる（φ0＜φ-）。すなわち、像検出器１２の検出面には
、光学素子１３の検査マーク１３ｍが、光軸上に拡大投影される（図示略）。
【００２７】
このことを利用して、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マー
ク１３ｍの線形パターンにおける左右の２本線の間隔を測定し、この測定値と検査マーク
１３ｍの線形パターンの間隔の設計値Δｘとを比較して、集光レンズＬのピントずれを特
定する。同時に、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マーク１３
ｍの線形パターンの中心位置を測定して、集光レンズＬの光軸ずれを特定する。この場合
、線形パターンの測定値＞設計値Δｘであるとともに、検査マーク１３ｍの線形パターン
の中心位置が光軸上にあることから、条件検出部１４は、集光レンズＬの集光点が対物レ
ンズ１１の焦点位置Ｚ(0)より像検出器１２側の位置Ｚ(-)にある、ピントずれを特定する
。なお、対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)からの（ピント）ずれ量Δｚ(-)は、線形パター
ン１３ｍの間隔の拡大割合から導出することが可能である。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、集光レンズＬの焦光点が、対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)
を含むｘ-ｙ平面内において光軸からずれた位置Ｐ1（ｘ1，ｙ1）にある、光軸ずれを生じ
ている場合、対物レンズ１１からの射出光は、光軸から徐々にずれ、像検出器１２の検出
面の位置Ｐ2（ｘ2，ｙ2）に至る。すなわち、図４（ｃ）に示すように、像検出器１２の
検出面には、光学素子１３の検査マーク１３ｍの中心位置が、光軸からずれた位置Ｐ2（
ｘ2，ｙ2）に投影される。
【００２９】
条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マーク１３ｍの線形パター
ンにおける左右の２本線の間隔Δｘcを測定し、この測定値Δｘcと検査マーク１３ｍの線
形パターンの間隔の設計値Δｘとを比較して、集光レンズＬのピントずれを特定する。同
時に、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マーク１３ｍの線形パ
ターンの中心位置を測定して、集光レンズＬの光軸ずれを特定する。図４（ｃ）の場合、
測定値Δｘｃ＝設計値Δｘであるが、検査マーク１３ｍの線形パターンの中心位置が光軸
上にないことから、条件検出部１４は、光軸ずれを特定する。
【００３０】
ここで、光軸ずれが生じて、集光レンズＬの焦光点が位置Ｐ1（ｘ1，ｙ1）にあり、像
検出器１２の検出面に投影される検査マーク１３ｍの中心位置が位置Ｐ2（ｘ2，ｙ2）に
ある場合、対物レンズ１１の焦点距離ｆcとし、対物レンズ１１の射出瞳と像検出器１２
との間隔をＬとしたとき、次の関係式が成り立つ。
【００３１】
ｘ2  ＝  ｘ1  ／  ｆc  ×  Ｌ
ｙ2  ＝  ｙ1  ／  ｆc  ×  Ｌ
【００３２】
従って、像検出器１２の検出面上の検査マーク１３ｍの中心位置Ｐ2（ｘ2，ｙ2）を測
定すれば、集光レンズＬの焦光点の位置Ｐ1（ｘ1，ｙ1）を求めることができ、集光レン
ズＬと対物レンズ１１との光軸を合わせることが可能である。
【００３３】
また、集光レンズＬの焦光点が、対物レンズ１１の焦点位置Ｚ(0)から光軸に沿って光
源２１側にずれた位置Ｚ(-)にあるピントずれと、光軸からずれた位置Ｐ3（ｘ3，ｙ3）に
ある光軸ずれの両方を生じている場合、対物レンズ１１からの射出光は、像検出器１２の
検出面に至るまでに、光束径は徐々に太くなり、光軸からは外れていく。すなわち、図４
（ｄ）に示すように、像検出器１２の検出面には、光学素子１３の検査マーク１３ｍが、
光軸からずれた位置Ｐ3（ｘ3，ｙ3）に、拡大投影される。
【００３４】
条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マーク１３ｍの線形パター
ンにおける左右の２本線の間隔Δｘdを測定し、この測定値Δｘdと検査マーク１３ｍの線
形パターンの間隔の設計値Δｘとを比較して、集光レンズＬのピントずれを特定する。同
時に、条件検出部１４は、像検出器１２の検出面に投影された検査マーク１３ｍの線形パ
ターンの中心位置を測定して、集光レンズＬの光軸ずれを特定する。図４（ｄ）の場合、
測定値Δｘd＜設計値Δｘであり、検査マーク１３ｍの線形パターンの中心位置が光軸上
にないことから、条件検出部１４は、集光レンズＬの集光点が対物レンズ１１の焦点位置
Ｚ(0)より像検出器１２側の位置Ｚ(-)にある、ピントずれを特定する。また、像検出器１
２の検出面上の検査マーク１３ｍの中心位置Ｐ3（ｘ3，ｙ3）を測定して、集光レンズＬ
の焦光点の位置を求めて、光軸ずれを特定する。
【００３５】
上述のようなピントずれや光軸ずれが発生している場合、移動機構１６は、条件検出部
１４による導出結果に基づき、これらを解消させる方向に、集光レンズＬおよび対物レン
ズ１１の少なくとも一方を相対的に移動させる。その結果、合焦検出装置１は、集光レン
ズＬと対物レンズ１１の焦点位置とが一致して、集光レンズＬからの光を受けて対物レン
ズ１１から射出される光が平行光束となる合焦条件を検出することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る合焦検出装置１によれば、簡単な構成でありな
がら、精度よく、集光レンズＬ（点光源）と対物レンズの焦点位置とが一致し、集光レン
ズＬからの光を受けた対物レンズから射出される光が平行光束となる合焦条件を検出する
ことができる。また、像検出器１２に投影された、検査マーク１３ｍの線形パターンの間
隔および中心位置を測定するという簡潔な方法で、ピントずれおよび光軸ずれを特定し、
合焦条件の検出を容易に達成することが可能である。
【００３７】
なお、本実施形態は、上記構成に限定されるものではない。例えば、光学装置２０は、
微小開口が形成されたピンホール部材を有し、このピンホール部材が微小開口が点光源の
位置と一致するように配置され、対物レンズ１１は、微小開口を通過した光を受光するよ
うに構成することも可能である。
【００３８】
次に、波面収差測定装置１００について、図５を用いて説明する。
【００３９】
波面収差測定装置１００は、被検レンズ１１０の波面収差を測定するための装置であり
、照明部１２０と、検出部１３０と、データ記憶装置１５１と、分析装置１５２とを備え
て構成される。
【００４０】
照明部１２０は、ファイバー１２１と、コリメーターレンズ１２３とを有して構成され
、被検レンズ１１０を照明する。ファイバー１２１は、不図示の光源から射出された光を
コリメーターレンズ１２３に導く。ファイバー１２１の射出端には、所定の直径を有した
絞り１２２が設けられる。コリメーターレンズ１２３は、ファイバー１２１から射出され
た光を平行光にして被検レンズ１１０に導く。
【００４１】
被検レンズ１１０は、照明部１２０から射出された平行光を集光して絞り１２２の像（
以下適宜、絞り像Ｉａ，Ｉｂと称する）を結像させる。被検レンズ１１０を透過して結像
した絞り像Ｉａからの発散光は、検出部１３０で検出される。被検レンズ１１０は、レン
ズ鏡筒およびレンズ鏡筒内に収容された複数のレンズ部品から構成される。
【００４２】
検出部１３０は、リレー光学系１３１と、波面センサ１４１と、合焦検出装置１０１と
を有して構成される。リレー光学系１３１は、対物レンズ１３２と、第１リレーレンズ１
３３と、第２リレーレンズ１３４とを有して構成され、絞り像Ｉａからの発散光を平行光
にして波面センサ１４１に導く。対物レンズ１３２は、絞り像Ｉａからの発散光を受光し
、当該発散光を平行光にして第１リレーレンズ１３３および第２リレーレンズ１３４に導
く。第１リレーレンズ１３３および第２リレーレンズ１３４は、対物レンズ１３２からの
平行光をリレー拡大して波面センサ１４１に導く。このとき、第１リレーレンズ１３３は
、対物レンズ１３２からの平行光を集光して絞り像Ｉｂを結像させ、第２リレーレンズ１
３４は、絞り像Ｉｂからの発散光をマイクロレンズアレイ１４２等の大きさに合わせて拡
大した平行光にして波面センサ１４１に導く。
【００４３】
合焦検出装置１０１は、上述の合焦検出装置１（図１参照）と同様の機能・構成を有す
るものであり、光路順に並んだ、照明部１２０（合焦検出装置１の光源２１に相当）と、
被検レンズ１１０（合焦検出装置１の集光レンズＬに相当）と、対物レンズ１３２（合焦
検出装置１の対物レンズ１１に相当）と、ミラーＭと、光学素子１３と、像検出器１２と
を有して構成される。合焦検出装置１０１を構成する光学素子１３と像検出器１２につい
ては、図１の合焦検出装置１と同じものであるため、そのまま付番を利用している。
【００４４】
ミラーＭは、検出部１３０内に合焦検出装置１０１を組み込むために、対物レンズ１３
２と第１リレーレンズ１３３との間の光路上へ挿抜可能に設けられている。ミラーＭが光
路上から抜去された状態で、対物レンズ１３２からの平行光が第１リレーレンズ１３３に
導かれ、ミラーＭが光路上に挿入された状態で、対物レンズ１３２からの平行光が光学素
子１３を介して、像検出器１２に導かれる。
【００４５】
検出部１３０においては、上記のような合焦検出装置１０１を用いて、被検レンズ１１
０の集光点と対物レンズ１３２の焦点位置とが一致して、被検レンズ１１０からの光を受
けて対物レンズ１３２から射出される光が平行光となる合焦条件が検出されるように、被
検レンズ１１０と対物レンズ１３２の位置調整がなされているものとする。
【００４６】
波面センサ１４１は、マイクロレンズアレイ１４２と、第１撮像素子１４３と、ミラー
１４４と、第２撮像素子１４５とを有して構成される。マイクロレンズアレイ１４２は、
光軸と垂直な面内（ｘ-ｙ平面内）に二次元的に配列された複数のマイクロレンズから構
成され、被検レンズ１１０の射出瞳と共役な位置に配置される。マイクロレンズアレイ１
４２は、複数のマイクロレンズによりリレー光学系１３１からの平行光を分割集光し、第
１撮像素子１４３上に（マイクロレンズの数に応じた）複数のスポット光（絞り像）を形
成する。第１撮像素子１４３は、撮像面上に形成されたスポット光を光電変換し、検出信
号をデータ記憶装置１５１に出力する。マイクロレンズアレイ１４２と第１撮像素子１４
３は一体的に構成され、第１撮像素子１４３上の１つのマイクロレンズに対応する領域ご
とに、複数の受光素子（画素）が配置される。第１撮像素子１４３および第２撮像素子１
４５には、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide S
emiconductor）などが用いられる。
【００４７】
ミラー１４４は、リレー光学系１３１とマイクロレンズアレイ１４２との間の光路上へ
挿抜可能に設けられる。ミラー１４４が光路上から抜去された状態で、リレー光学系１３
１からの平行光がマイクロレンズアレイ１４２に導かれ、ミラー１４４が光路上に挿入さ
れた状態で、リレー光学系１３１からの平行光が第２撮像素子１４５に導かれる。第２撮
像素子１４５は、被検レンズ１１０の射出瞳と共役な位置に配置され、リレー光学系１３
１からミラー１４４で反射して撮像面上に達した光（射出瞳のリレー像）を光電変換し、
検出信号をデータ記憶装置１５１に出力する。すなわち、ミラー１４４が光路上に挿入さ
れた状態で、被検レンズ１１０の射出瞳と、対物レンズ１３２の射出瞳と、第２撮像素子
１４５での射出瞳のリレー像が共役となる。一方、ミラー１４４が光路上から抜去された
状態で、被検レンズ１１０の射出瞳と、対物レンズ１３２の射出瞳と、マイクロレンズア
レイ１４２での射出瞳のリレー像が共役となる。
【００４８】
データ記憶装置１５１は、第１撮像素子１４３から入力されたスポット光の検出データ
（検出信号）を記憶し、分析装置１５２に送る。また、データ記憶装置１５１は、第２撮
像素子１４５から入力された光（射出瞳のリレー像）の検出データ（検出信号）を記憶し
、分析装置１５２に送る。分析装置１５２は、データ記憶装置１５１から送られたスポッ
ト光の検出データに基づいて、リレー光学系１３１からの平行光の波面の傾きを求め、被
検レンズ１１０の波面収差の解析等を行う。また、分析装置１５２は、データ記憶装置１
５１から送られた光（射出瞳のリレー像）の検出データに基づいて、被検レンズ１１０の
射出瞳の形状を求め、瞳形状の解析等を行う。
【００４９】
波面センサ１４１には、波面センサ１４１を光軸に沿って移動させる駆動装置１４６が
設けられる。駆動装置１４６は、波面センサ１４１をスライド移動可能に支持する支持部
材（図示せず）と、この支持部材とともに波面センサ１４１を駆動するモータ（図示せず
）等から構成され、被検レンズ１１０の射出瞳と共役な位置にマイクロレンズアレイ１４
２が位置するように、波面センサ１４１を光軸に沿って移動させる。なお、被検レンズ１
１０の射出瞳と共役な位置は、被検レンズ１１０の設計データ等から予め算出され、デー
タ記憶装置１５１に記憶される。
【００５０】
以上のように構成される波面収差測定装置１００において、不図示の光源から射出され
た光は、照明部１２０のファイバー１２１によってコリメーターレンズ１２３に導かれ、
当該コリメーターレンズ１２３で平行光となって被検レンズ１１０に達する。被検レンズ
１１０を透過した平行光は集光されて絞り像Ｉａが結像し、絞り像Ｉａからの発散光は検
出部１３０に達する。検出部１３０に達した絞り像Ｉａからの発散光は、リレー光学系１
３１により平行光となって波面センサ１４１に導かれる。
【００５１】
波面センサ１４１のミラー１４４が光路上から抜去された状態では、リレー光学系１３
１からの平行光がマイクロレンズアレイ１４２に導かれ、複数のマイクロレンズにより分
割集光されて、第１撮像素子１４３上に（マイクロレンズの数に応じた）複数のスポット
光（絞り像）が形成される。第１撮像素子１４３は、撮像面上に形成されたスポット光を
光電変換し、検出信号をデータ記憶装置１５１に出力する。データ記憶装置１５１は、第
１撮像素子１４３から入力されたスポット光の検出データ（検出信号）を記憶し、分析装
置１５２に送る。分析装置１５２は、データ記憶装置１５１から送られたスポット光の検
出データに基づいて、リレー光学系１３１からの平行光の波面の傾きを求め、被検レンズ
１１０の波面収差の解析等を行う。なお、マイクロレンズアレイ１４２により形成される
スポット光は、波面収差に応じて光軸（入射波面の法線）と垂直な方向にシフトされるた
め、第１撮像素子１４３で検出されるスポット光の位置（画素位置）から、複数のマイク
ロレンズで分割された平行光の波面の傾きを求めることができる。
【００５２】
一方、ミラー１４４が光路上に挿入された状態では、リレー光学系１３１からの平行光
がミラー１４４で反射して第２撮像素子１４５に達する。第２撮像素子１４５は、撮像面
上に達した光（射出瞳のリレー像）を光電変換し、検出信号をデータ記憶装置１５１に出
力する。データ記憶装置１５１は、第２撮像素子１４５から入力された光（射出瞳のリレ
ー像）の検出データ（検出信号）を記憶し、分析装置１５２に送る。分析装置１５２は、
データ記憶装置１５１から送られた光（射出瞳のリレー像）の検出データに基づいて、被
検レンズ１１０の射出瞳の形状を求め、瞳形状の解析等を行う。
【００５３】
被検レンズの種類によって射出瞳の位置が変わると、射出瞳のリレー像の位置も光軸方
向（マイクロレンズアレイ１４２での射出瞳のリレー像はｚ方向、第２撮像素子１４５で
の射出瞳のリレー像はｙ方向）に変化する。本実施形態では、駆動装置１４６により波面
センサ１４１を光軸に沿って移動させることができるので、被検レンズの射出瞳の位置変
化に対応して、被検レンズの射出瞳と共役な位置に波面センサ１４１の位置を合わせるこ
とができる。
【００５４】
このように、本実施形態に係る波面収差測定装置１００によれば、被検レンズ１１０の
射出瞳と共役な位置に波面センサ１４１が位置するように、波面センサ１４１を光軸に沿
って移動させる駆動装置１４６が設けられるため、被検レンズ１１０の射出瞳の位置によ
らず正確な波面収差を測定することができる。またこのとき、駆動装置１４６は、被検レ
ンズ１１０の射出瞳と共役な位置にマイクロレンズアレイ１４２が位置するように、波面
センサ１４１を光軸に沿って移動させるため、より正確な波面収差を測定することができ
る。
【００５５】
続いて、複数のレンズ部品を有するレンズ（レンズ系）の製造方法について、図６のフ
ローチャートを用いてその概略を説明する。
【００５６】
まず、レンズ鏡筒内に複数のレンズ部品を配置して、レンズ系を組み立てる（ステップ
ＳＴ１０１）。次に、組み立てたレンズ系の波面収差（すなわち、被検レンズの波面収差
）を、上述の波面収差測定装置１００を用いて測定する（ステップＳＴ１０２）。そして
、波面収差の測定結果により、組み立てたレンズ系の良否を判定することで、レンズ系の
検査を行う（ステップＳＴ１０３）。
【００５７】
このようなレンズ（レンズ系）の製造方法によれば、上述の波面収差測定装置１００を
用いて、正確に波面収差を測定することができるので、レンズ（レンズ系）の製造品質を
向上させることができる。
【００５８】
なお、単レンズの場合にも、上述の方法を用いて同様に製造することができる。すなわ
ち、製造するレンズは、複数のレンズ部品からなるレンズ系であっても、単レンズであっ
てもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  合焦検出装置
１１  対物レンズ                １２  像検出器
１３  光学素子                  １３ｍ  検査マーク
１４  条件検出部                １５  移動機構
２０  光学装置                  ２１  光源
Ｌ  集光レンズ                  Ｐ  集光レンズの集光点（点光源）
１００  波面収差測定装置（光学装置）
１０１  合焦検出装置            １１０  被検レンズ
１２０  照明部                  １３２  対物レンズ
１４１  波面センサ              １５２  分析装置（演算部）
【図１】
2013148437.tif 000003
【図２】
2013148437.tif 000004
【図３】
2013148437.tif 000005
【図４】
2013148437.tif 000006
【図５】
2013148437.tif 000007
【図６】
2013148437.tif 000008