(57)【要約】【課題】偏心測定方法および装置において、被検レンズ系の被測定面の面間隔の製作誤差の影響を受けることなく、偏心量の測定精度を向上することができるようにする。【解決手段】第１面の偏心量を算出し、被検レンズ系と投影光学系との光軸方向の相対位置を第１測定位置として取得する第１面偏心測定工程（ステップＳ２）と、投影光学系を第ｉ面の測定開始位置に相対移動する測定位置移動工程と（ステップＳ４）、第ｉ面に光源の像を投影し、投影光学系の光軸方向の位置を調整して、第ｉ面での反射光による光源の像を像面に結像させ、この像位置の情報を取得し、被検レンズ系と投影光学系との光軸方向の相対位置を第ｉ測定位置として取得する第ｉ面測定工程（ステップＳ５）と、面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いて、第ｉ面の偏心量を算出する第ｉ面偏心量算出工程（ステップＳ６）とを備える偏心測定方法を用いる。【選択図】図３
2009281980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定面としてｎ面（ただし、ｎは２以上の整数）の光学面が、光軸方向に配置された被検レンズ系に光源の像を投影して反射光を観察することで、前記各被測定面の偏心量を測定する偏心測定方法であって、
前記被測定面を前記光源からの光の入射方向から順に、第１面、…、第ｎ面と称するとき、
光軸が偏心の測定基準軸を構成する投影光学系を介して、前記第１面に対して光源の像を投影し、前記測定基準軸と同軸に設けられた結像光学系によって前記第１面で反射された前記光源の像を像面に結像させ、この像位置から、前記第１面の偏心量を算出するとともに、前記被検レンズ系と前記投影光学系との光軸方向の相対位置を第１測定位置として取得する第１面偏心測定工程と、
前記投影光学系を前記被検レンズ系の第ｉ面（ただし、ｉは２以上ｎ以下の整数）の偏心測定を開始する測定開始位置に、光軸方向に沿って相対移動する測定位置移動工程と、
前記投影光学系を介して、前記第ｉ面に対して前記光源の像を投影し、前記投影光学系の前記光軸方向の位置を調整して、前記第ｉ面での反射光による前記光源の像を前記結像光学系によって像面に結像させ、この像位置の情報を取得するとともに、このときの前記被検レンズ系と前記投影光学系との光軸方向の相対位置を第ｉ測定位置として取得する第ｉ面測定工程と、
前記第ｉ面測定工程で取得された前記像位置の情報と、前記第ｉ面測定工程で取得された前記第ｉ測定位置の情報および前記第ｉ測定工程より前の第ｊ面測定工程（ただし、ｊは、１以上（ｉ−１）以下の整数）でそれぞれ取得された第ｊ測定位置の情報によって第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データとを用いて、前記第ｉ面の偏心量を算出する第ｉ面偏心量算出工程とを備え、
前記第１面偏心測定工程を行った後、ｉを２からｎまで変えて、前記測定位置移動工程、前記第ｉ面測定工程、および前記第ｉ面偏心量算出工程を、順次繰り返すことにより、前記被検レンズ系の各被測定面の偏心量を測定する偏心測定方法。
【請求項２】
前記第ｉ面偏心量算出工程は、
前記第１測定位置、…、前記第ｉ測定位置の情報に基づいて第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いて演算を行うことによって、前記第ｉ面の偏心量を算出することを特徴とする請求項１に記載の偏心測定方法。
【請求項３】
前記第ｉ面偏心量算出工程は、
前記演算を行う前に、さらに、前記レンズ設計データの前記第１面から第（ｉ−１）面までの各偏心量を、前記第１面偏心測定工程から前記第（ｉ−１）面偏心量算出工程にて算出された偏心量の実測値に修正することを特徴とする請求項２に記載の偏心測定方法。
【請求項４】
前記測定位置移動工程は、
前記第ｉ面の前記測定開始位置を、前工程までに取得された第（ｉ−１）測定位置の情報に基づいて、第１面から第（ｉ−１）面までの配置位置に関する情報を演算することにより算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏心測定方法。
【請求項５】
被測定面としてｎ面（ただし、ｎは２以上の整数）の光学面が、光軸方向に配置された被検レンズ系の偏心量を測定するために、光源と、前記被測定面に前記光源の像を投影する投影光学系と、該投影光学系から投影され前記被測定面で反射された反射光による前記光源の像を像面に結像させる結像光学系と、該結像光学系によって結像された前記光源の像を拡大表示する表示部と、前記光源の像の像位置を検出する像位置検出部と、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を変化させる相対移動機構とを有し、前記投影光学系の光軸を偏心の測定基準軸として前記被検レンズ系の偏心を測定する偏心測定装置であって、
前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置の情報を取得する移動位置検出部と、
少なくとも、前記被検レンズ系のレンズ設計データを含む光学データを予め記憶しておくデータ記憶部と、
前記相対移動機構によって、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を変化させ、前記被測定面にそれぞれ前記光源の像を投影したときに、前記像位置検出部で検出された各像位置と、前記移動位置検出部で取得された各相対位置情報と、前記データ記憶部に記憶された前記光学データとから、前記各被測定面の偏心量を算出する測定制御部とを備えることを特徴とする偏心測定装置。
【請求項６】
前記被測定面を前記光源からの光の入射方向側から順に、第１面、…、第ｎ面と称するとき、
第（ｉ−１）面（ただし、ｉは２以上ｎ以下の整数）の偏心測定終了後に、前記相対移動機構を駆動して、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を、第ｉ面の偏心測定を開始する測定開始位置に変更する測定位置移動制御部を備え、
該測定位置移動制御部は、
前記データ記憶部に記憶された前記レンズ設計データから前記第（ｉ−１）面の面間隔データを呼び出し、前記第（ｉ−１）面の前記像位置を取得した際の前記投影光学系の光軸方向の相対位置を基点として、前記第ｉ面が、前記被検レンズ系のレンズ設計データに含まれる第（ｉ−１）面の面間隔データの距離だけ離れた位置にあるものとして算出された位置に前記測定開始位置を変更することを特徴とする請求項５に記載の偏心測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定面として複数の光学面を有する被検レンズ系の偏心測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、デジタルカメラ、内視鏡、携帯機器等に用いられる光学系は、年々小型化される傾向にある。それに伴いこれらの光学系を構成するレンズの曲率半径も小径化が進んできている。このような曲率半径の小さいレンズ面の偏心は光学性能を大きく劣化させる。
このため、従来、曲率半径が小さいレンズ面を含む光学系の組み上がり状態において、各レンズ面の偏心量を高精度に測定するための偏心測定方法および装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１には、４面以上の光学面で構成される被測定光学系の被測定面に光源の像を投影する投影光学系、被測定面で反射される光源の反射像の位置を検出する光検出器、反射像を光検出器の受光面に結像させる結像光学系、反射像の像位置の測定結果から被測定面の偏心量を算出する手段、光源と投影光学系の光軸と結像光学系の光軸とがほぼ同軸となる状態で被測定面と投影光学系及び結像光学系との間隔を変化させる手段を有する偏心測定装置が記載されている。
この偏心測定装置は、偏心測定方法としては、不等倍測定方式を採用している。すなわち、被測定面に関するレンズ設計データ（曲率半径、面間隔、屈折率等）によって、高精度に測定可能な光源像投影位置及び被測定面からの反射光集光位置を計算決定し、この光源像投影位置に光源像を投影し、被測定面で反射した反射像を集光して観察することで、偏心量を測定するものである。
また、特許文献２には、光学系の被測定面の偏心を測定する装置であって、所定の光学距離よりも短いコヒーレンス長を有する光束を発する光源と、光束を、被測定面に向かう第１の光束及び第１の光束とは別の第２の光束に 分割する光束分割手段と、第１の光束を被測定面に照射する測定光学系と、被測定面で反射した第１の光束の光路長または第２の光束の光路長の少なくとも一方を調整する光路長調整手段と、被測定面で反射した第１の光束及び第２の光束を受光する受光手段とを有し、光路長調整手段によって２つの光路長の差をコヒーレンス長以内に調整することにより受光手段上で被測定面で反射した第１の光束及び第２の光束に干渉を生じせしめ、その干渉状態を観察して、被測定面で反射した第１の光束を判別し、判別された受光手段上の第１の光束の基準位置に対する位置ずれに基づいて被測定面の偏心を求める偏心演算手段とを備える偏心測定装置が記載されている。
この偏心測定装置は、被測定面での反射光を受光素子でスポット像として受光し、このスポット像の位置から偏心を求める。その際、スポット像の干渉縞を観察することで、スポット像がどの反射面からの反射光によるものかを特定することができる。
【特許文献１】特開２００５−１１４４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−００９９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の偏心測定方法および装置には、以下のような問題があった。
特許文献１、２に記載の技術は、いずれも、複数の被測定面を有する被検レンズ系を測定対象としている。このような被検レンズ系では、第２面以降の被測定面への入射光およびこの被測定面での反射光が第１面から被測定面までの間の光学面を通過するため、第２面以降の被測定面は、見かけの曲率半径を有する光学面が見かけの曲率中心位置に配置されたものとして観察される。すなわち、測定された反射光の像位置から求められる偏心量は、この見かけの光学面の偏心量になっている。このため、被測定面の偏心量は、第１面から被測定面までの間のレンズ設計データ（曲率半径、面間隔、屈折率等）を用いて光線追跡などの演算処理を行って求めている。
したがって、特許文献１、２に記載の技術では、いずれも被測定面までの被検レンズ系の光学面の製作誤差、組立誤差などによるレンズ設計データからのずれがすべて被測定面の偏心量の測定誤差に影響し、偏心量の測定精度が悪化するという問題がある。特に、面間隔は、製作上、個々のレンズ系ごとにばらつき易く、このような面間隔の誤差は曲率半径の小さい光学面ほど測定誤差への影響が大きくなる。
また、特許文献１に記載の技術では、光源の像を被測定面に投影するために、まずレンズ設計データの面間隔データに基づいて、投影光学系と被測定面との間隔を粗調整してから、反射光が良好に結像される位置に微調整して偏心測定を行う。このため、面間隔に製作誤差があると、粗調整で設定した間隔が、反射光を良好に結像できる位置から面間隔の誤差に応じてずれるため、微調整の手間が増大してしまうという問題がある。
特に、被測定面からの反射光の像位置と他の光学面からの反射光の像位置とが、光軸方向に近接している場合には、被測定面から反射光を判別しなければならないため、さらに手間がかかる。
このような場合、特許文献２に記載の技術によれば、どの光学面からの反射光か判別しやすくなるものの、干渉を用いているため、高精度に移動できる可動部を備えた複雑な装置構成が必要となり、良好な干渉縞を得るために構成部材の位置調整などにも多大の時間を要するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検レンズ系の個々の光学面の偏心量を測定する場合に、測定対象の光学面以外の光学面の製作誤差の影響を低減して、偏心量の測定精度を向上することができる偏心測定方法および装置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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被測定面としてｎ面（ただし、ｎは２以上の整数）の光学面が、光軸方向に配置された被検レンズ系に光源の像を投影して反射光を観察することで、前記各被測定面の偏心量を測定する偏心測定方法であって、前記被測定面を前記光源からの光の入射方向から順に、第１面、…、第ｎ面と称するとき、光軸が偏心の測定基準軸を構成する投影光学系を介して、前記第１面に対して光源の像を投影し、前記測定基準軸と同軸に設けられた結像光学系によって前記第１面で反射された前記光源の像を像面に結像させ、この像位置から、前記第１面の偏心量を算出するとともに、前記被検レンズ系と前記投影光学系との光軸方向の相対位置を第１測定位置として取得する第１面偏心測定工程と、前記投影光学系を前記被検レンズ系の第ｉ面（ただし、ｉは２以上ｎ以下の整数）の偏心測定を開始する測定開始位置に、光軸方向に沿って相対移動する測定位置移動工程と、前記投影光学系を介して、前記第ｉ面に対して前記光源の像を投影し、前記投影光学系の前記光軸方向の位置を調整して、前記第ｉ面での反射光による前記光源の像を前記結像光学系によって像面に結像させ、この像位置の情報を取得するとともに、このときの前記被検レンズ系と前記投影光学系との光軸方向の相対位置を第ｉ測定位置として取得する第ｉ面測定工程と、前記第ｉ面測定工程で取得された前記像位置の情報と、前記第ｉ面測定工程で取得された前記第ｉ測定位置の情報および前記第ｉ測定工程より前の第ｊ面測定工程（ただし、ｊは、１以上（ｉ−１）以下の整数）でそれぞれ取得された第ｊ測定位置の情報によって第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データとを用いて、前記第ｉ面の偏心量を算出する第ｉ面偏心量算出工程とを備え、前記第１面偏心測定工程を行った後、ｉを２からｎまで変えて、前記測定位置移動工程、前記第ｉ面測定工程、および前記第ｉ面偏心量算出工程を、順次繰り返すことにより、前記被検レンズ系の各被測定面の偏心量を測定する方法とする。
この発明によれば、第１面偏心測定工程によって、被検レンズ系の第１面の偏心量を算出するとともに、第１測定位置を取得する。
次に、ｉ＝２の測定位置移動工程によって、投影光学系を第２面の測定開始位置に相対移動させる。
次に、ｉ＝２の第ｉ面測定工程によって、第２面に対して、投影光学系を介して光源の像を投影し、投影光学系の光軸方向の位置を調整して、第２面で反射された光源の像を結像光学系によって像面に結像させ、この像位置の情報を取得するとともに、このときの被検レンズ系と投影光学系との光軸方向の相対位置を第２測定位置として取得する。
次に、ｉ＝２の第ｉ面偏心量算出工程によって、第２面測定工程で取得された像位置の情報と、第２測定位置の情報および第２測定工程より前の第１測定工程で取得された第１測定位置の情報によって第１面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データとを用いて、第２面の偏心量を算出する。
そして、被検レンズ系の面数ｎが３以上の場合、ｉを３からｎまで変えて、測定位置移動工程、第ｉ面測定工程、第ｉ面偏心量算出工程を順次繰り返すことにより各被測定面の偏心量を測定する。
このように、第ｉ面偏心量算出工程では、第ｉ面の偏心量を、第１面から第ｉ面までの、第１測定位置から第ｉ測定位置の情報によって第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いて算出するので、製作誤差等によって被検レンズ系の光学面の面間隔に誤差がある場合、実測値によらない面間隔データを含むレンズ設計データを用いる場合に比べてより高精度の偏心量を求めることができる。
ここで、第（ｉ−１）面の面間隔データは、光線追跡計算の慣習に従い、第（ｉ−１）面から第ｉ面までの面間隔を意味するものとする。
なお、本明細書では、簡単のため、例えば「第１面、…、第（ｉ−１）面」や「第１面から第（ｉ−１）面まで」等のように添字を用いた表記において、添字に数値を代入すると最初の項と最終の項が同一項になる場合、最初の項のみを表すものとする。例えば、「第１面、…、第（ｉ−１）面」や「第１面から第（ｉ−１）面まで」は、ｉ＝２に対して「第１面」を意味し、「ｍ＝２，…，ｋ」は、ｋ＝２に対して「ｍ＝２」を意味するものとする。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の偏心測定方法において、前記第ｉ面偏心量算出工程は、前記第１測定位置、…、前記第ｉ測定位置の情報に基づいて第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いて演算を行うことによって、前記第ｉ面の偏心量を算出する方法とする。
この発明によれば、第１面、…、第（ｉ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いるため、例えば、光線追跡や近軸近似計算等の演算によって精度よく偏心量を求めることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の偏心測定方法において、前記第ｉ面偏心量算出工程は、前記演算を行う前に、さらに、前記レンズ設計データの前記第１面から第（ｉ−１）面までの各偏心量を、前記第１面偏心測定工程から前記第（ｉ−１）面偏心量算出工程にて算出された偏心量の実測値に修正する方法とする。
この発明によれば、レンズ設計データの第１面から第（ｉ−１）面までの各偏心量を、第１面偏心測定工程から第（ｉ−１）面偏心量算出工程にて算出された偏心量の実測値に修正するため、第１面から第（ｉ−１）面までに偏心量が大きな光学面がある場合でも、第ｉ面の偏心量を精度よく算出することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の偏心測定方法において、前記測定位置移動工程は、前記第ｉ面の前記測定開始位置を、前工程までに取得された第（ｉ−１）測定位置の情報に基づいて、第１面から第（ｉ−１）面までの配置位置に関する情報を演算することにより算出する方法とする。
この発明によれば、第ｉ面の測定開始位置を、前工程までに取得された第（ｉ−１）測定位置の情報に基づいて、第１面から第（ｉ−１）面までの配置位置に関する情報を演算することにより算出する。
このため、測定開始位置を被検レンズ系のレンズ設計データのみから決まる位置に設定する場合に比べて、第ｉ面偏心測定量測定工程における投影光学系の光軸方向の位置調整量を低減することができ、第ｉ面偏心測定量測定工程をより迅速に終了することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、被測定面としてｎ面（ただし、ｎは２以上の整数）の光学面が、光軸方向に配置された被検レンズ系の偏心量を測定するために、光源と、前記被測定面に前記光源の像を投影する投影光学系と、該投影光学系から投影され前記被測定面で反射された反射光による前記光源の像を像面に結像させる結像光学系と、該結像光学系によって結像された前記光源の像を拡大表示する表示部と、前記光源の像の像位置を検出する像位置検出部と、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を変化させる相対移動機構とを有し、前記投影光学系の光軸を偏心の測定基準軸として前記被検レンズ系の偏心を測定する偏心測定装置であって、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置情報を取得する移動位置検出部と、少なくとも、前記被検レンズ系のレンズ設計データを含む光学データを予め記憶しておくデータ記憶部と、前記相対移動機構によって、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を変化させ、前記被測定面にそれぞれ前記光源の像を投影したときに、前記像位置検出部で検出された各像位置と、前記移動位置検出部で取得された各相対位置情報と、前記データ記憶部に記憶された前記光学データとから、前記各被測定面の偏心量を算出する測定制御部とを備える構成とする。
この発明によれば、以下のようにして、被検レンズ系の偏心量を測定することができる。まず、相対移動機構によって、被検レンズ系の第１面と投影光学系との光軸方向の相対位置を調整して、第１面に光源の像を投影し、結像光学系によって被測定面での反射光による光源の像を結像させ、この光源の像の位置を像位置検出部によって検出し、測定制御部によって第１面の偏心量を算出する。また、移動位置検出部によって、投影光学系の光軸方向の相対位置の情報（第１測定位置と称する）を取得する。
次に、測定制御部は、相対移動機構を駆動して、投影光学系を第２面の測定開始位置に相対移動させる。
次に、第２面に対して、投影光学系を介して光源の像を投影し、第２面で反射された光源の像を結像光学系によって像面に結像させ、表示部に拡大表示された光源の像を見ながら、相対移動機構によって投影光学系の光軸方向の位置を調整して、光源の像が被測定面に正確に投影されるようにする。この状態で、像位置検出部で像位置の情報を取得する。また、移動位置検出部によって、投影光学系の光軸方向の相対位置の情報（第２測定位置と称する）を取得する。
次に、測定制御部によって、データ記憶部から光学データを呼び出し、第２面の測定で取得された像位置の情報と、第２測定位置の情報および第１測定位置の情報によって第１面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データとを用いて、第２面の偏心量を算出する。
そして、被検レンズ系の面数ｎが３以上の場合、上記を順次繰り返すことにより各被測定面の偏心量を測定することができる。
また、請求項４に記載の偏心測定装置は、請求項１に記載の偏心測定方法を行うために用いることができる偏心測定装置となっているので、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏する。
なお、演算を行うためのレンズ設計データは、少なくとも、各レンズ面の曲率半径データ、面間隔データ、屈折率データ、偏心量データなどを含んでいる。ただし、面間隔データは、データ記憶部に、面間隔に変換できるデータとして記憶されていればよく、例えば、各レンズ面の光軸との交点の位置座標データなどとして、記憶されていてもよい。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の偏心測定装置において、前記被測定面を前記光源からの光の入射方向側から順に、第１面、…、第ｎ面と称するとき、第（ｉ−１）面（ただし、ｉは２以上ｎ以下の整数）の偏心測定終了後に、前記相対移動機構を駆動して、前記被検レンズ系に対する前記投影光学系の光軸方向の相対位置を、第ｉ面の偏心測定を開始する測定開始位置に変更する測定位置移動制御部を備え、該測定位置移動制御部は、前記データ記憶部に記憶された前記レンズ設計データから前記第（ｉ−１）面の面間隔データを呼び出し、前記第（ｉ−１）面の前記像位置を取得した際の前記投影光学系の光軸方向の相対位置を基点として、前記第ｉ面が、前記被検レンズ系のレンズ設計データに含まれる第（ｉ−１）面の面間隔データの距離だけ離れた位置にあるものとして算出された位置に前記測定開始位置を変更する構成とする。
この発明によれば、測定位置移動制御部によって、第ｉ面の測定開始位置を、第（ｉ−１）面の位置の実測値に対応する第（ｉ−１）面の前記像位置を取得した際の前記投影光学系の光軸方向の相対位置（第（ｉ−１）測定位置と称する）を基点として、第ｉ面が、被検レンズ系のレンズ設計データに含まれる第（ｉ−１）面の面間隔データの距離だけ離れた位置にあるものとして算出された位置に、測定開始位置を変更することができる。
このため、測定開始位置を被検レンズ系のレンズ設計データのみから決まる位置に設定する場合に比べて、第ｉ面の偏心測定を行う際に行われる投影光学系の光軸方向の位置調整量を低減することができ、迅速な偏心測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の偏心測定方法および装置によれば、投影光学系と被検レンズ系との間の光軸方向の相対位置を実測し、被測定面の偏心量を、面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データを用いて算出するので、被検レンズ系の個々の光学面の偏心量を測定する場合に、測定対象の光学面以外の光学面の製作誤差の影響を低減して、偏心量の測定精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な装置構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置に用いる制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【００１４】
本実施形態の偏心測定装置１００の概略構成は、図１に示すように、被検レンズ系保持部１０、測定光学系５、測定光学系移動機構３１（相対移動機構、移動位置検出部）、制御ユニット１９（測定制御部）、データ記憶部２９、表示部２７、および操作部２８からなり、これにより、被測定面としてｎ面（ただし、ｎは２以上の整数）の光学面が、光軸方向に配置された被検レンズ系１の各光学面の偏心量を反射偏心測定によって測定するものである。
【００１５】
被検レンズ系１は、一例として、外形が略円筒状の鏡筒１ａの内部に、光学面としてレンズ面２ａ、２ｂを有する被検レンズ２、光学面としてレンズ面３ａ、３ｂを有する被検レンズ３、光学面としてレンズ面４ａ、４ｂを有する被検レンズ４が、光軸方向に沿ってこの順に組み込まれているものとする。すなわち、光学面の面数ｎは、ｎ＝６である。ただし、以下の説明は、ｎが７以上の場合でも同様に成立する。
また、レンズ面２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、この順に配置されており、偏心測定装置１００による偏心測定は、レンズ面２ａ側から光を入射し、各被測定面からの反射光を受光することによって行う。
以下では、レンズ面２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを、それぞれ被検レンズ系１の第１面、第２面、…、第６面と称する。このように面番号を取ったとき、被検レンズ系１の光線追跡を行うためのレンズ設計データは、第ｋ面（ただし、ｋ＝１，２，…，６、以下のｋも同様）ごとの、曲率半径Ｒｋ、面間隔Ｄｋ、屈折率ｎｋ、偏心量Ｅｋとして与えられているものとする。ここで、面間隔Ｄｋ、屈折率ｎｋは、第（ｋ＋１）面と第ｋ面との間の面間隔、屈折率であり、第７面は被検レンズ系１の像面である。本実施形態では、被検レンズ系１は偏心光学系でないため、偏心量Ｅｋはすべて０である。
被検レンズ系１の鏡筒１ａは、被検レンズ系１を光軸方向、および光軸に直交する方向に位置決めする位置決め部を兼ねており、外形の円筒面は、被検レンズ系１の光軸を決める基準面となっており、軸方向の端部には、被検レンズ系１の光軸方向の位置決めを行う位置決め面が設けられている。
【００１６】
被検レンズ系保持部１０は、被検レンズ系１を、その光軸が偏心測定装置１００の測定基準軸と同軸となるように位置決めして保持するものである。位置決め機構としては適宜の構成を採用することができる。例えば、鏡筒１ａの端部の位置決め面を係止する突き当て面を備える保持台と、位置決め面が保持台に突き当てて係止された鏡筒１ａの円筒面状の基準面を径方向にチャックして鏡筒１ａの中心軸を位置決めするチャック部とからなる位置決め機構を採用することができる。
また、本実施形態の被検レンズ系保持部１０は、制御ユニット１９と電気的に接続された回転駆動機構を備え、制御ユニット１９からの制御信号によって、被検レンズ系１を保持した状態で偏心測定装置１００の測定基準軸を中心に回転させることができるようになっている。
【００１７】
測定光学系５は、被検レンズ系保持部１０に保持された被検レンズ系１の被測定面に対して光源の像を投影し、被測定面での反射光を結像させるものであり、保持部材５ａに、光源８、レンズ１１、レンズ移動機構３０、ビームスプリッタ７、対物レンズ１２、結像レンズ１５、像位置検出部１３、および像位置検出部移動機構３２が保持されてなる。
【００１８】
光源８は、被検レンズ系１の被測定面に対して投影する測定光５０を発生するもので、略点光源とみなすことができる適宜の光源を採用することができる。例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ等とピンホールとを組み合わせて構成した光源や、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等の固体発光素子などの光源を採用することができる。
【００１９】
レンズ１１は、光源８から放射される測定光５０を光軸９ａ上の点Ｐｋに結像させる結像レンズである。
レンズ移動機構３０は、保持部材５ａ上に固定され、レンズ１１を光軸９ａに沿う方向に移動可能に保持する機構であり、制御ユニット１９と電気的に接続されている。
これにより、レンズ移動機構３０は、制御ユニット１９からの制御信号によって、レンズ１１を光軸９ａに沿う方向に移動させ、点Ｐｋの光軸方向の位置を調整することができるようになっている。
また、レンズ移動機構３０は、例えば、位置センサやエンコーダなどの位置検出手段を備えており、移動の原点位置に対する移動後の位置を検出し、移動位置の情報を制御ユニット１９に送出できるようになっている。
点Ｐｋは、第ｋ面に対応する位置を表すが、点Ｐｋは、すべてのｋについて同じ位置であってもよい。
【００２０】
ビームスプリッタ７は、保持部材５ａ上に固定され、点Ｐｋに結像された後、発散する測定光５０を、光軸９ａと交差する方向に反射するとともに、この反射方向から入射する光を透過する光分岐部材である。
このため、測定光５０の主光線は、ビームスプリッタ７によって反射される。この主光線が反射される光路を、以下では光軸９ｂと称する。光軸９ｂは、偏心測定装置１００の測定基準軸を構成している。
【００２１】
対物レンズ１２は、点Ｐｋの位置で結像され、ビームスプリッタ７によって反射された測定光５０を、光軸９ｂ上にあって保持部材５ａの外部の点Ｏｋの位置に結像させた後、被検レンズ系保持部１０に保持された被検レンズ系１の被測定面に投射するレンズまたはレンズ群である。
本実施形態の対物レンズ１２は、保持部材５ａに位置を固定して設けられている。これにより、光源８の像を、被検レンズ系１の被測定面上に投影することができるようになっている。点Ｏｋの位置は、第ｋ面が被測定面の場合の位置を意味しており、本実施形態では、被測定面ごとに異なる位置をとる。
【００２２】
本実施形態のレンズ１１および対物レンズ１２は、被測定面に光源８の像を投影する投影光学系６を構成している。
【００２３】
なお、以下では、１つの対物レンズ１２によって、被検レンズ系１の各被測定面の測定が行えるものとして説明するが、被検レンズ系１のレンズ構成によっては、対物レンズ１２は、開口数が異なるものを複数用意しておき、必要に応じて交換できるようにしておくことが好ましい。
また、これら複数の対物レンズ１２は、例えば、レボルバーに装着しておき、被測定面が変更される際に、手動または自動で切り替えられるようにすることがより好ましい。このような構成とすれば、対物レンズ１２を切り替えることにより、被検レンズ系１の各被測定面上に投影される像の大きさを変更することができるので、被測定面のレンズ有効領域の全体に光源８の像を投影して偏心測定を行うことが容易となる。
【００２４】
結像レンズ１５は、ビームスプリッタ７を挟んで対物レンズ１２と反対側の位置に、光軸９ｂと同軸に設けられた結像光学系であり、本実施形態では、一例として、ビームスプリッタ７に近い側から、順に配列されたレンズ１６、１７、１８で構成されるレンズ群が鏡筒１５ａに保持されてなる。鏡筒１５ａは、本実施形態では支持台１５ｂ上に固定されている。
【００２５】
なお、特に図示しないが、結像レンズ１５は、レンズ１６、１７、１８の少なくともいずれかを光軸方向に駆動できるようにしておき、焦点距離を必要に応じて変化させることができるようにしてもよい。
また、その際、結像レンズ１５を保持する鏡筒１５ａを、支持台１５ｂで移動ステージなどの移動機構によって、光軸９ｂ方向に移動可能に支持し、これにより、焦点位置の変化に応じて、像位置検出部１３に対する光軸９ｂ方向の位置を調整できるようにしてもよい。
ただし、以下では、簡単のため、結像レンズ１５は固定焦点とし、結像レンズ１５および像位置検出部１３は、支持台１５ｂ上において光軸９ｂ方向に一定距離を隔てて固定された場合の例で説明する。
【００２６】
像位置検出部１３は、被検レンズ系１内の被測定面である第ｋ面で反射され、対物レンズ１２およびビームスプリッタ７を透過した反射光５１が点Ｑｋに結像されたときに、この像を、結像レンズ１５を介して取得し、結像レンズ１５の像面上での像位置を検出するためのものであり、支持台１５ｂ上に、結像レンズ１５に対して位置決めされた状態で固定されている。
像位置検出部１３は、本実施形態では、一例として、ＣＣＤなどの撮像素子を用いた構成としている。このため、検出面１３ａは撮像素子の撮像面となっており、検出面１３ａ上の像を光電変換して画像信号として制御ユニット１９に送出できるようになっている。
ただし、像位置検出部１３は、検出面１３ａ上の像位置を精度よく検出できれば、撮像素子には限定されない。例えば、４分割ＰＤなどの位置検出センサを採用してもよい。
【００２７】
像位置検出部移動機構３２は、支持台１５ｂを光軸９ｂ方向に沿って移動するためのものである。
本実施形態では、保持部材５ａに固定されたリニアガイド３２ｂと、リニアガイド３２ｂ上を光軸９ｂに沿う方向に移動可能に設けられたスライダ３２ａとからなり、このスライダ３２ａ上に、結像レンズ１５および像位置検出部１３が固定された支持台１５ｂが固定されている。
像位置検出部移動機構３２は、制御ユニット１９と電気的に接続され、制御ユニット１９からの制御信号に応じて、スライダ３２ａを移動できるようになっている。
また、像位置検出部移動機構３２は、例えば、位置センサやエンコーダなどの位置検出手段を備えており、移動の原点位置に対する移動後の位置を検出し、移動位置の情報を制御ユニット１９に送出できるようになっている。
【００２８】
像位置検出部移動機構３２によれば、支持台１５ｂ上の結像レンズ１５および像位置検出部１３を光軸９ｂ方向に移動させることで、検出面１３ａと共役な結像レンズ１５の物体面の位置を光軸９ｂ方向に移動することができるので、対物レンズ１２による反射光５１の結像位置が変化しても、反射光５１を検出面１３ａ上に結像することができる。
【００２９】
このように、本実施形態の対物レンズ１２および結像レンズ１５は、投影光学系６から投影され被測定面で反射された反射光５１による光源８の像を像面である検出面１３ａに結像させる結像光学系１４を構成している。
【００３０】
測定光学系移動機構３１は、測定光学系５の保持部材５ａを光軸９ｂに沿う方向に移動させる移動機構である。本実施形態では、不図示の装置基台に固定されたリニアガイド３１ｂと、リニアガイド３１ｂ上を光軸９ｂに沿う方向に移動可能に設けられたスライダ３１ａとからなり、このスライダ３１ａ上に、保持部材５ａが固定されている。
測定光学系移動機構３１は、制御ユニット１９と電気的に接続され、制御ユニット１９からの制御信号に応じて、スライダ３１ａを移動できるようになっている。
また、測定光学系移動機構３１は、例えば、位置センサやエンコーダなどの位置検出手段を備えており、移動の原点位置に対する移動後の位置を検出し、移動位置の情報を制御ユニット１９に送出できるようになっている。
【００３１】
このように、本実施形態の測定光学系移動機構３１は、被検レンズ系１に対する投影光学系６の光軸９ｂ方向の相対位置を変化させる相対移動機構と、被検レンズ系１に対する投影光学系６の光軸９ｂ方向の相対位置の情報を取得する移動位置検出部とを兼ねているものである。
【００３２】
制御ユニット１９は、図２に示すように、画像取得部４０、画像処理部４１、演算処理部４３、表示制御部４２、測定位置移動制御部４５、および装置制御部４６を備える。
【００３３】
画像取得部４０は、像位置検出部１３に電気的に接続され、像位置検出部１３によって光電変換された画像信号を取得し、２次元の画像データに変換し、画像処理部４１に送出するものである。
【００３４】
画像処理部４１は、画像取得部４０から送出された画像データに対して、画像処理を施して、光源８の像の形状に応じて反射光５１の像の中心位置を算出し、この中心位置の情報を演算処理部４３に送出するものである。本実施形態では、後述するように反射光５１の像はスポット像となるため、輝度分布の重心を算出することで、中心位置を求めることができる。
また、画像処理部４１に送出された画像データ自体、あるいは画像処理部４１によって画像処理された後の画像データは、表示制御部４２に送出され、表示制御部４２を介して表示部２７に表示できるようになっている。
【００３５】
演算処理部４３は、画像処理部４１から送出された画像データの中心位置の情報（以下、像位置と称する）と、予め取得されて演算処理部４３に記憶されている検出面１３ａ上における光軸９ｂの位置情報（以下、基準位置と称する）と、データ記憶部２９に記憶されて装置制御部４６を介して呼び出された光学データと、測定位置移動制御部４５から各被測定面ごとに取得される像位置の測定時の測定光学系移動機構３１の位置情報とから、被検レンズ系１の各被測定面の偏心量を算出するものである。
偏心量は、検出面１３ａ上の基準位置に対する像位置の関係から、偏心の大きさと偏心の方向とが算出できるようになっている。
演算処理部４３で算出された偏心量は、例えば、偏心量の値を示す文字情報や、像位置の中心を示すシンボルなどの画像情報として、表示制御部４２に送出され、表示制御部４２を介して表示部２７に表示できるようになっている。
【００３６】
表示制御部４２は、画像処理部４１から送出された画像データに、演算処理部４３から送出された文字情報、画像情報などを重ね合わせて表示用の画像データを形成し、例えば、ＮＴＳＣ信号などの映像信号に変換して表示部２７に送出するものである。
【００３７】
測定位置移動制御部４５は、被測定面ごとに、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、および像位置検出部移動機構３２の移動量を制御するとともに、少なくとも、測定光学系移動機構３１の移動位置を検出して、被検レンズ系１に対する投影光学系６の光軸９ｂ方向の相対位置を演算処理部４３に送出できるようになっている。
被検レンズ系１に対する投影光学系６の相対位置は、予め測定位置移動制御部４５に、保持部材５ａ上における投影光学系６の配置位置と、測定光学系移動機構３１の移動の原点位置との関係が記憶され、測定光学系移動機構３１の原点位置からの移動位置の情報から、換算できるようになっている。
レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２のそれぞれの移動量は、装置制御部４６からの制御信号および演算処理部４３の演算結果に基づいて制御される。
【００３８】
装置制御部４６は、操作部２８からの操作入力に基づいて、偏心測定装置１００の動作および動作タイミングを制御するものである。
本実施形態の装置制御部４６は、操作部２８からの操作入力に応じて、少なくとも、以下のような制御を行うことができるようになっている。
例えば、被検レンズ系保持部１０を測定基準軸である光軸９ｂ回りに回転させる動作、データ記憶部２９に記憶された光学データを読み出して演算処理部４３に送出する動作、被測定面に応じてレンズ１１の移動目標位置を演算処理部４３に算出させる動作、被測定面に応じて被検レンズ系１と投影光学系６との相対位置を移動させるように保持部材５ａの移動目標位置を演算処理部４３に算出させる動作、被測定面に応じて演算処理部４３に対物レンズ１２による反射光５１の結像位置の変化量を算出させるとともに結像レンズ１５の光軸９ｂ方向の移動目標位置を算出させる動作、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２の移動開始を制御する動作などを挙げることができる。
【００３９】
このような制御ユニット１９の装置構成としては、専用のハードウェアを用いてもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、入出力インターフェースなどを備えたコンピュータによって、演算用、制御用のプログラムを実行させることで実現している。
【００４０】
データ記憶部２９は、少なくとも、上記に説明した被検レンズ系１の光線追跡を行うためのレンズ設計データ（曲率半径Ｒｋ、面間隔Ｄｋ、屈折率ｎｋ、偏心量Ｅｋ）を含む光学データを偏心測定に先だって予め記憶しておくものである。
他の光学データとしては、像位置検出部１３の検出面１３ａ上の位置を共役な面での位置に換算したり、光源８の像を被検レンズ系１の適宜の被測定面に投影するための被検レンズ系１、対物レンズ１２、およびレンズ１１の位置関係を算出したりするために必要なレンズ１１、対物レンズ１２、および結像レンズ１５の焦点距離等の光学特性値や、レンズ１１、対物レンズ１２、結像レンズ１５、レンズ１６、１７、１８のレンズ設計データなどの情報を挙げることができる。
また、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２などの可動部をそれぞれの原点位置に固定したときの、測定光学系５を構成する光源８、レンズ１１、対物レンズ１２、結像レンズ１５、像位置検出部１３の配置位置の情報も、光学データのうちに含まれるものとする。
【００４１】
データ記憶部２９の装置構成としては、例えば、書き換え可能な不揮発メモリ、ハードディスク、リムーバル記憶媒体などの構成を採用することができる。本実施形態のように、制御ユニット１９をコンピュータで構成する場合には、このコンピュータの外部記憶装置であるハードディスクやリムーバル記憶媒体などを兼用することができる。
【００４２】
表示部２７は、表示制御部４２から送出された映像信号を表示するもので、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイ装置などからなるモニタである。
操作部２８は、検査者が装置制御部４６に対して、種々の情報を操作入力するためのもので、例えば、キーボード、マウス、操作パネルなどからなる。
【００４３】
次に、偏心測定装置１００を用いて行う本実施形態の偏心測定方法について、偏心測定装置１００の動作とともに説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る偏心測定方法の測定フローを示すフローチャートである。図４は、被測定面の測定時の結像関係を示す模式的な光路図である。図５は、被検レンズ系の第ｋ面の偏心測定時の模式的な光路図である。図６（ａ）は、第１面の偏心測定において像位置検出部で検出されるスポット像の一例を示す模式図である。図６（ｂ）は、第ｋ面の偏心測定において像位置検出部で検出されるスポット像の一例を示す模式図である。図７は、被検レンズ系の被測定面の見かけの曲率半径について説明する模式図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の対物レンズと被検レンズ系との間の位置関係を示す模式図である。
【００４４】
本実施形態の偏心測定方法は、図３に示すように、第１面偏心測定工程、測定位置移動工程、第ｋ面測定工程、および第ｋ面偏心量算出工程を備える。
測定者は被検レンズ系１を被検レンズ系保持部１０に保持させ、偏心測定装置１００に対して、操作部２８から測定開始の操作入力を行う。これにより、図３に示すフローにしたがって測定が行われる。
【００４５】
ステップＳ１では、測定条件設定を行う。
例えば、操作部２８から、被検レンズ系保持部１０に保持された被検レンズ系１の種類を特定する情報が入力されると、データ記憶部２９に記憶された光学データのうち、被検レンズ系１に対応する光学データが装置制御部４６に読み込まれる。
このため、被検レンズ系１のレンズ面２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに対応して、レンズ設計データである曲率半径Ｒｋ、面間隔Ｄｋ、屈折率ｎｋ、偏心量Ｅｋが読み込まれる。
また、レンズ１１、対物レンズ１２、結像レンズ１５の光学データも読み込まれる。
また、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２などの可動部の原点位置、この原点位置と測定光学系５内の光学素子の位置関係の情報が読み込まれる。対物レンズ１２を複数備える場合には、各対物レンズ１２のそれぞれに対してこれらの情報が読み込まれる。これらの情報は、演算処理部４３に送出され、制御ユニット１９のメモリなどに記憶される。
そして、装置制御部４６は、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２、被検レンズ系保持部１０などの可動部の位置をそれぞれの原点位置に初期化する制御信号を、測定位置移動制御部４５に送出し、測定位置移動制御部４５を通して、これら可動部を原点位置に移動させる。
【００４６】
次にステップＳ２では、第１面偏心測定工程を行う。本工程は、投影光学系６を介して、被検レンズ系１のレンズ面２ａ（第１面）に対して光源８の像を投影し、結像レンズ１５によって第１面で反射された光源８の像を像位置検出部１３の検出面１３ａに結像させ、この像位置から、第１面の偏心量を算出するとともに、被検レンズ系１と投影光学系６との光軸９ｂ方向の相対位置を第１測定位置として取得する工程である。
【００４７】
まず、装置制御部４６は、被測定面を特定する情報であるｋ＝１を演算処理部４３に送出する。演算処理部４３では、ｋ＝１に対応して、第１面の偏心測定を行う場合の被検レンズ系１に対する、投影光学系６、結像レンズ１５、および測定光学系５のそれぞれの位置関係を算出し、測定位置移動制御部４５に送出する。
測定位置移動制御部４５では、装置制御部４６からの制御信号に基づいて、演算処理部４３によって算出された位置に、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２を移動させる。
【００４８】
この場合の結像関係は、各被測定面に共通のため、図４に示す被測定面がｓｋの場合の例で説明する。ただし、被測定面ｓｋは、偏心がないものとして説明する。ただし、図４における被測定面ｓｋは、ｋ≧２では、後述する見かけの被測定面を示す。
図１に示すように、光源８から出射された測定光５０は、レンズ１１によって、点Ｐｋを通る像面に結像されてから、発散しつつビームスプリッタ７に到達し、ビームスプリッタ７で反射されて、対物レンズ１２に入射し、光軸９ｂ上の点Ｏｋを通る像面に結像される。このため、光源８の発光中心、点Ｐｋ、Ｏｋは、それぞれ互いに共役な関係にある。点Ｏｋは、図４に示すように、被測定面ｓｋから距離Ｓｋの位置に設定する。
これにより、点Ｏｋを通る像面で結像されてから発散する測定光５０は、距離Ｓｋだけ進んで、被測定面ｓｋに到達する。すなわち、被測定面ｓｋには、投影光学系６を介して光源８の像が投影される。
距離Ｓｋは、このとき、投影される光源８の像が、被測定面ｓｋの有効レンズ領域を略覆うことができるような距離に設定することが好ましい。
【００４９】
測定光５０のうち、被測定面ｓｋで反射された反射光５１は、被測定面ｓｋの曲率半径ｒｋに応じて、点Ｏｋから距離Ｌｋだけ離間した点Ｉｋに実像または虚像を形成する。いずれの場合でも、反射光５１は、点Ｉｋから対物レンズ１２側に発散して進むことになる。
ここで、点Ｏｋと点Ｉｋとの間を距離Ｌｋだけ離間するのは、測定光学系５の収差の影響を低減するためであり、距離Ｌｋの大きさは、例えば、特開２００５−１１４４０４号公報に開示されている条件の範囲に選ぶことが好ましい。ただし、被検レンズ系１や測定光学系５の条件によっては、Ｌｋ＝０となる結像関係で測定を行ってもよい。
以下では、特開２００５−１１４４０４号公報に開示されている条件および被検レンズ系１のレンズ設計データに基づいて、演算処理部４３により、予め最適となる距離Ｌｋが求められているものとして説明する。
【００５０】
したがって、演算処理部４３では、例えば、被検レンズ系１のレンズ設計データに基づいて、点Ｏｋの位置を決定し、このときの被測定面ｓｋに投影される光源８の像が被測定面ｓｋのレンズ有効領域を適宜の割合で覆うように、投影光学系６の光学倍率を決定する。そして、これらの決定値に基づいて、レンズ移動機構３０および測定光学系移動機構３１の移動量を算出する。
【００５１】
点Ｉｋから発散する反射光５１は、図１に示すように、対物レンズ１２に入射して集光され、ビームスプリッタ７を透過して、対物レンズ１２の像面上の点Ｑｋに結像される。
点Ｑｋの光軸９ｂ方向の位置は、投影光学系６、被測定面ｓｋのレンズデータ、配置位置の情報から、演算処理部４３によって算出される。
像位置検出部移動機構３２は、装置制御部４６からの制御信号および演算処理部４３により算出された移動目標位置に基づいて、検出面１３ａと対物レンズ１２の像面位置が共役になるように支持台１５ｂを移動する。
【００５２】
像位置検出部１３によって光電変換された画像信号は、画像取得部４０によって取得され、画像取得部４０により２次元の画像データに変換されて、画像処理部４１に送出される。
画像処理部４１は、この画像データを表示制御部４２に送出し、表示部２７に表示させる。これにより、測定者は、検出面１３ａで撮像された画像を表示部２７上で観察することができる。
測定者は、表示部２７を見ながら、操作部２８を通して像位置検出部移動機構３２をマニュアル駆動し、最も鮮明な画像が得られる位置に支持台１５ｂの位置を調整する。
【００５３】
測定者が操作部２８を介して調整終了を操作入力すると、測定位置移動制御部４５は、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２から、それぞれの移動位置の情報を取得し、演算処理部４３に送出する。
演算処理部４３では、これらの移動位置の情報を、第１面の測定時における投影光学系６、結像レンズ１５、測定光学系５の配置位置に換算してメモリに記憶する。
これらの配置位置の情報から、第１面の偏心測定時における被検レンズ系１と投影光学系６との間の光軸９ｂ方向の相対位置である第１測定位置を取得することができる。
この第１測定位置は、被検レンズ系１と投影光学系６、あるいは、被検レンズ系１と投影光学系６が固定されている測定光学系５の間の適宜の距離を採用することができるが、本実施形態では、被検レンズ系１の第１面と投影光学系６の最も物体側のレンズ面１２ａとの間の光軸方向の距離Ｗ１’を採用する。すなわち、被検レンズ系１の第１面を原点として距離Ｗ１’の位置が第１測定位置である。
【００５４】
第１面に偏心量ε１があると、図５に示すように、点Ｏ１に共役な点Ｉ１は、光軸９ｂに対して、光軸９ｂに直交する方向にΔ１だけずれた位置に形成される。このため、検出面１３ａには、図６（ａ）に示すように、光軸９ｂと検出面１３ａとの交点である基準位置ｃ０に対して、δ１だけずれた位置に、光源８の像であるスポット像Ｂ１が形成される。
画像処理部４１では、このような画像データに適宜の画像処理を施して、スポット像Ｂ１の中心位置ｃ１の位置情報を算出して演算処理部４３に送出する。例えば、画像データの輝度値に閾値を設けて二値化処理を行い、抽出された高輝度部の重心位置を算出するといった処理によって中心位置ｃ１の位置情報を求める。
【００５５】
演算処理部４３では、画像処理部４１から送出された中心位置ｃ１の位置情報から、基準位置ｃ０に対するずれ量δ１と、適宜の基準軸からの方位を表す角度θ１を算出する。その際、中心位置ｃ１の位置情報が、像位置検出部１３の画素単位量で表されている場合には、検出面１３ａ上の実寸位置に換算する。
基準位置ｃ０の位置は、予め被検レンズ系保持部１０と測定光学系５との間の位置関係を測定して求めておいてもよいが、本実施形態では、被検レンズ系保持部１０が測定基準軸に対して回転可能に設けられているため、被検レンズ系１ごとに、被検レンズ系保持部１０を回転させて、スポット像Ｂ１の軌跡Ｔ（図６（ａ）参照）を取得し、この軌跡Ｔの中心位置を算出して求めている。
第１面の偏心量ε１は、次式のように求められる。
【００５６】
ε１＝ｔａｎ−１（Δ１／Ｓ１’）                                  ・・・（１）
Δ１＝δ１／Ｍ                                                    ・・・（２）
【００５７】
ここで、Ｍは、結像光学系１４の横倍率、Ｓ１’は、第１面から点Ｉ１までの光軸９ｂ方向の距離である。
式（１）から算出された偏心量ε１は、制御ユニット１９のメモリに記憶し、必要に応じて、文字情報として表示部２７に表示する。
以上で、ステップＳ２が終了する。
【００５８】
次にステップＳ３では、装置制御部４６は、被測定面を特定する情報であるｋの値を、ｋ＝ｋ＋１として更新し、演算処理部４３に送出する。このため、以下のステップでは、ｋは２以上の整数を表している。
次にステップＳ４では、測定位置移動工程を行う。本工程は、投影光学系６を、被検レンズ系１の第ｋ面の偏心測定を開始する測定開始位置（以下、単に第ｋ面の測定開始位置と称する）に、光軸方向に沿って相対移動する工程である。
【００５９】
第ｋ面の測定開始位置Ｗｋは、上記第１面偏心測定工程と同様に、投影光学系６の結像位置である点Ｏｋが被測定面ｓｋから距離Ｓｋだけ離されるような位置である。ただし、被測定面ｓｋは、見かけの被測定面であり、第ｋ面の曲率半径や実際の配置位置とは異なる。
例えば、図７に示すように、被検レンズ系１の第２面であるレンズ面２ｂは、曲率半径Ｒ２で被検レンズ３側に突出する凸面であるが、被測定面ｓ２は、測定光５０が入射する方向である図視矢印Ｂ方向から見ると、レンズ面２ａを介するため、見かけ上、レンズ面２ｂよりもよりＢ方向側に移動した曲率半径ｒ２の凹反射面となっている。
同様に、被検レンズ系１の第３面であるレンズ面３ａは、曲率半径Ｒ３の被検レンズ２側に突出する凸面であるが、被測定面ｓ３は、図視矢印Ｂ方向から見ると、被検レンズ２を介するため、見かけ上、レンズ面３ａよりもよりＢ方向側に移動した曲率半径ｒ３の凹反射面になっている。
【００６０】
本ステップでは、第ｋ面の測定開始位置Ｗｋを決定するため、まず見かけの被測定面ｓｋの面頂までの見かけの曲率半径ｒｋと、第１面から見かけの被測定面ｓｋの面頂までの面間距離ｄｋとを算出する。すなわち、演算処理部４３により、第１面から第ｋ面までの間のレンズ設計データを用いて光線追跡等の演算を行ってこれらｒｋ、ｄｋを算出する。
ただし、その際、第１面から第（ｋ−１）面までの配置位置に関する情報、すなわち、第１面の配置位置、および第１面から第（ｋ−１）面までの面間隔は、本ステップまでに実測値に修正されたデータがメモリに記憶されている場合には、記憶されたデータに基づいて算出する。
例えば、ｋ＝２の場合には、第１面の配置位置を、上記第１面偏心測定工程における実測値である第１測定位置Ｗ１’の値に基づいて修正し、レンズ設計データの面間隔Ｄ１を用いてｒ２、ｄ２を算出する。
また、ｋ≧３の場合には、レンズ設計データのうち面間隔Ｄ１〜Ｄｋ−２を、すでに実測された第１測定位置Ｗ１’〜第（ｋ−２）測定位置Ｗｋ−２’（後述）より算出された実測値である面間隔Ｄ１’〜Ｄｋ−２’に代えて、ｒｋ、ｄｋの算出を行う。
つまり、第（ｋ−１）面までの実際の各測定位置を基準とし、第（ｋ−１）面のレンズ設計データの面間隔Ｄｋ−１だけ離れた位置に第ｋ面が配置されているとした計算を行うことになる。
ここで、距離Ｓｋは、点Ｏｋと共役な点Ｉｋとの距離がＬｋとなるように設定する。Ｌｋは、レンズ設計データを解析し、最も高精度に測定可能な値を求めておく。同様な条件にて対物レンズ１２のレンズ面１２ａの面頂位置から点Ｏｋまでの距離も算出する。
演算処理部４３では、レンズ１１の位置調整を行う必要がある場合には、レンズ１１、対物レンズ１２の光学データに基づいて、レンズ移動機構３０の移動量も算出する。
このようにして、第ｋ面の測定開始位置Ｗｋを、第１面から点Ｏｋまでの距離ｄＯｋと対物レンズ１２の集光位置となるＳＯｋとの和として算出することができる。すなわち、Ｗｋ＝ＳＯｋ＋ｄＯｋである。
ここで、ＳＯｋ、ｄＯｋの符号は、点Ｏｋからレンズ面１２ａに向かう方向を正とする。
ｋ＝１〜３の場合の例について、図８に示す。
【００６１】
次に、演算処理部４３は、このようにして算出された第ｋ面の測定開始位置Ｗｋの値を、投影光学系６を第ｋ面の測定開始位置に相対移動するための測定光学系移動機構３１の移動量の情報として、測定位置移動制御部４５に送出する。また、必要に応じてレンズ移動機構３０の移動量の情報と像位置検出部移動機構３２の移動量の情報を測定位置移動制御部４５に送出する。
これらの後、装置制御部４６は、測定光学系移動機構３１の移動を開始させる制御信号を測定位置移動制御部４５に送出する。これにより、測定位置移動制御部４５を介して測定光学系移動機構３１が移動される。
また、必要に応じてレンズ移動機構３０の移動を開始させる制御信号と像位置検出部移動機構３２の移動を開始させる制御信号とを測定位置移動制御部４５に送出する。
以上で、測定位置移動工程が終了する。
【００６２】
次にステップＳ５では、第ｋ面測定工程を行う。本工程は、投影光学系６を介して、第ｋ面に対して光源８の像を投影し、投影光学系６の光軸９ｂ方向の位置を調整して、第ｋ面での反射光５１による光源８の像を結像光学系１４によって検出面１３ａに結像させ、この像位置の情報を取得するとともに、このときの被検レンズ系１と投影光学系６との光軸方向の相対位置を第ｋ測定位置Ｗｋ’として取得する工程である。
【００６３】
投影光学系６は、被検レンズ系１に対して、第ｋ面の測定開始位置Ｗｋに位置づけられているため、測定光５０は投影光学系６を介して点Ｏｋで結像された後、第ｋ面に入射し、これにより、光源８の像が第ｋ面に投影される。第ｋ面での反射光５１は、点Ｉｋから発散する光として上記のステップＳ２で説明したのと同様の光路を進み、結像光学系１４を介して検出面１３ａ上に結像され、表示部２７に表示される。
このとき、第ｋ面の測定開始位置Ｗｋは、レンズ設計データに基づく面間隔Ｄｋ−１を用いて算出されているため、被検レンズ系１の製作誤差がある場合には最良の像面での画像が表示されていないことになる。
そこで、測定者は、表示部２７を見ながら、操作部２８を通して測定光学系移動機構３１をマニュアル駆動し、最も鮮明な画像が得られる位置に投影光学系６が設けられた測定光学系５の保持部材５ａの位置を調整する。
【００６４】
測定者が操作部２８を介して調整終了を操作入力すると、測定位置移動制御部４５は、レンズ移動機構３０、測定光学系移動機構３１、像位置検出部移動機構３２から、それぞれの移動位置の情報を取得し、演算処理部４３に送出する。
演算処理部４３では、これらの位置情報を、第ｋ面の測定時における投影光学系６、結像レンズ１５、測定光学系５の配置位置の情報としてメモリに記憶する。
これらの配置位置の情報から、第ｋ面の偏心測定時における被検レンズ系１と投影光学系６との間の光軸９ｂ方向の相対位置である第ｋ測定位置Ｗｋ’を取得することができる。
この第ｋ測定位置Ｗｋ’は、被検レンズ系１の第ｋ面と投影光学系６の最も物体側のレンズ面１２ａとの間の光軸方向の距離の実測値になっている。
以上で、第ｋ面測定工程が終了する。
【００６５】
次に、ステップＳ６では、第ｋ面偏心量算出工程を行う。本工程は、第ｋ面測定工程で取得された像位置の情報と、第ｋ面測定工程で取得された第ｋ測定位置Ｗｋ’の情報および第ｋ測定工程より前の第ｊ面測定工程（ただし、ｊは、１以上（ｋ−１）以下の整数）でそれぞれ取得された第ｊ測定位置の情報によって第１面、…、第（ｋ−１）面の面間隔データを実測値に修正したレンズ設計データとを用いて、第ｋ面の偏心量を算出する工程である。
【００６６】
第ｋ面に偏心量εｋがあると、検出面１３ａには、図６（ｂ）に示すように、基準位置ｃ０に対して、δｋだけずれた位置に、光源８の像であるスポット像Ｂｋが形成される。
画像処理部４１では、このような画像データに上記ステップＳ２と同様な画像処理を施して、スポット像Ｂｋの中心位置ｃｋの位置情報を算出して演算処理部４３に送出する。
演算処理部４３では、画像処理部４１から送出された中心位置ｃｋの位置情報から、上記ステップＳ２と同様にして、基準位置ｃ０に対するずれ量δｋと、適宜の基準軸からの方位を表す角度θｋを算出する。ずれ量δｋは、次式により、結像光学系１４を介した共役位置でのずれ量Δｋに換算することができる。
【００６７】
Δｋ＝δｋ／Ｍ                                                    ・・・（３）
ここで、ｋ＝２，…，ｎである。
【００６８】
このずれ量Δｋは、見かけの被測定面ｓｋの偏心に対応している。本実施形態では、第ｋ面の偏心量εｋを、点Ｏｋからの測定光５０が第１面、…、第（ｋ−１）面を透過して、第ｋ面で反射され、この反射光５１が第（ｋ−１）面、…、第１面を透過して、点Ｉｋに至る光路の光線追跡によって算出する。光線追跡の計算自体は周知であるため、説明を省略する。
例えば、特開２００５−１１４４０４号公報には、予めレンズ設計データを用いて、ｎ次元ベクトル｛Δｋ｝とｎ次元ベクトル｛εｋ｝の関係を示すｎ×ｎ行列を求めておく計算方法が記載されている。
ただし、本ステップでは、このような光線追跡の計算で用いる面間隔を、レンズ設計データの面間隔Ｄ１、…、Ｄｋ−１に代えて、各第ｍ測定工程で求められた第ｍ測定位置Ｗｍ’（ただし、ｍ＝２，…，ｋ）から算出した面間隔Ｄ１’、…、Ｄｋ−１’を用いる。
【００６９】
面間隔Ｄｋ−１’は、次のようにして求める。
第ｋ測定位置Ｗｋ’は、第（ｋ−１）面の実際の面間隔Ｄｋ−１’、実際の屈折率ｎｋ−１’、および第ｋ面の実際の曲率半径Ｒｋ’の関数である。この関数をｇとすると、次式で表される。
【００７０】
Ｗｋ’＝ｇ（Ｄｋ−１’，ｎｋ−１’，Ｒｋ’）                      ・・・（４）
【００７１】
面間隔、屈折率、曲率半径のうち、Ｗｋ’に寄与する製作誤差が発生しやすいのは、面間隔であるため、本実施形態では、屈折率、曲率半径はそれぞれレンズ設計データの値を仮定する。すなわち、式（４）に代えて、次式を用いる。
【００７２】
Ｗｋ’＝ｇ（Ｄｋ−１’，ｎｋ−１，Ｒｋ）                          ・・・（５）
【００７３】
式（５）は、Ｄｋ−１’を除いて既知であるから、式（５）を解くことによって、実測値であるＷｋ’から、面間隔Ｄｋ−１’を算出することができる。
このため、面間隔Ｄ１’、…、Ｄｋ−１’は、被検レンズ系１の製作誤差を含んだ点Ｏｋ−１の位置に基づいて測定された面間隔の実測値になっている。
【００７４】
このようにして算出された偏心量εｋは、制御ユニット１９のメモリに記憶し、必要に応じて、文字情報として表示部２７に表示する。
以上で、第ｋ面偏心量算出工程が終了する。
【００７５】
次に、ステップＳ７では、装置制御部４６によって、ｋが被検レンズ系１の被測定面の数であるｎより小さいかどうか判定する。
ｋがｎより小さい場合には、ステップＳ３に移行して、上記ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返す。
ｋがｎ以上の場合には、測定を終了する。
【００７６】
以上、本実施形態の動作を、全工程を通したカウンタとなっているｋ＝１，…，ｎを添字に用いて説明したが、上記ステップＳ３〜Ｓ７では、ｋ＝２，…，ｎである。例えば、第ｋ面測定工程等は、第２面測定工程等であって、第１面測定工程は存在しない。この点を明確にするために、改めて、ｉが２以上ｎ以下の整数の添字を表すと定義して、以下のように、ステップＳ３〜Ｓ７のみに現れる添字ｋに関する名称を添字ｉを用いて表してもよい。特許請求の範囲の記載との対応は、この添字ｉを用いた表現による。
【００７７】
偏心測定装置１００によれば、第ｉ面偏心量算出工程において、第ｉ面の偏心量εｉを、第１測定位置Ｗ１’から第ｉ測定位置Ｗｉ’によって、面間隔Ｄ１、…、Ｄｉ−１を、これら面間隔の実測値である面間隔Ｄ１’、…、Ｄｉ−１’に置き換えて修正したレンズ設計データを用いて算出するので、製作誤差等によって被検レンズ系の光学面の面間隔に誤差がある場合、実測値によらない面間隔データを含むレンズ設計データを用いる場合に比べて高精度な偏心量を測定することができる。
すなわち、被検レンズ系１の被測定面の面間隔の製作誤差の影響を受けることなく、偏心量の測定精度を向上することができる
【００７８】
また、偏心測定装置１００によれば、測定位置移動工程において、第ｉ面の測定開始位置を、前工程までに取得された第（ｉ−１）測定位置の情報に基づいて、第１面から第（ｉ−１）面までの配置位置に関する情報を演算することにより算出するため、第ｉ面の測定開始位置が、レンズ設計データのおける第（ｉ−１）面の面間隔の誤差程度しかずれない。
特に、ｉ≧３の場合、測定開始位置を被検レンズ系のレンズ設計データのみから決まる位置に設定する場合のように、第ｉ面の測定開始位置が第（ｉ−１）面より前の第１面から第（ｉ−２）面の各面間隔の誤差が累積された位置とならないため、より正確な測定開始位置に移動できる。このため、測定開始位置に移動した後に、測定光学系５の位置をマニュアル駆動で位置合わせするための位置調整量が低減し、調整の手間を減らすことができる。
この結果、第ｉ面偏心測定量測定工程をより迅速に終了させることができる。
【００７９】
次に、上記第１の実施形態の変形例について説明する。
本変形例は、上記第１の実施形態の第ｉ面偏心量算出工程において、光線追跡を行う前に、さらに、レンズ設計データの第１面から第（ｉ−１）面までの偏心量Ｅ１、…、Ｅｉ−１を、第１面偏心測定工程から第（ｉ−１）面偏心量算出工程で算出され、制御ユニット１９のメモリに記憶された偏心量の実測値ε１、…、εｉ−１に修正し、これらの偏心量の実測値と面間隔の実測値とを用いた光線追跡を行うことにより第ｉ面の偏心量εｉを求める。
この場合、第１面、…、第（ｉ−１）面に大きな偏心がある場合でも、第ｉ面の偏心量εｉを正確に算出することができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な装置構成図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置に用いる制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置に用いる指標の模式的な平面図である。
【００８１】
本実施形態の偏心測定装置１１０は、図９に示すように、上記第１の実施形態の偏心測定装置１００の測定光学系５、制御ユニット１９に代えて、測定光学系５Ａ、制御ユニット１９Ａ（測定制御部）を備える。
測定光学系５Ａは、上記第１の実施形態の測定光学系５の光源８、ビームスプリッタ７に代えて、光源部２０、偏光ビームスプリッタ２５を備え、１／４波長板２６を追加し、レンズ移動機構３０を削除したものである。
制御ユニット１９Ａは、図１０に示すように、レンズ移動機構３０が削除されたことに対応して、上記第１の実施形態の制御ユニット１９の装置制御部４６、測定位置移動制御部４５に代えて、装置制御部４６Ａ、測定位置移動制御部４５Ａを備えたものである。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
光源部２０は、図９に示すように、光源２１、結像レンズ２２、および指標２３を備える。
光源２１は、光源８と同様に、ハロゲンランプ、水銀ランプ等の光源や、ＬＤ、ＬＥＤ、ＳＬＤ等の固体発光素子などの光源を採用することができる。
結像レンズ２２は、光源２１からの光を指標２３の位置に集光するレンズまたはレンズ群である。
指標２３は、結像レンズ２２で集光された光束を整形し、２次光源を形成するものである。本実施形態では、一例として、円板状のガラスの表面に蒸着などによって金属膜などをパターニングなどすることで、図１１に示すような細長い線状の光透過部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが形成されたものである。
【００８３】
光透過部２３ａ、２３ｂは、指標２３の中心Ｕを通り、互いに直交する十字パターンを形成するものであり、それぞれ長さがＸ１、Ｙ１である。長さＸ１、Ｙ１は、例えば、１ｍｍ程度の大きさを採用することができる。
光透過部２３ｃ、２３ｄは、それぞれＸ１、Ｙ１より短い線状パターンとして光透過部２３ａ、２３ｂに平行に設けられ、それぞれの端部が点Ｖの位置で互いに連結されたＬ字パターンを構成するものである。光透過部２３ｃ、２３ａの間の距離は、Ｙ２（ただし、Ｙ２＜Ｙ１／２）であり、光透過部２３ｄ、２３ｂの間の距離は、Ｘ２（ただし、Ｘ２＜Ｘ１／２）であり、例えば、Ｙ２＝Ｙ１／４、Ｘ２＝Ｘ１／４などとすることが好ましい。
指標２３の像を取得した場合、光透過部２３ａ、２３ｂの像から、光束の中心である点Ｕの位置を観察することができる。また、光透過部２３ｃ、２３ｄの像から像の回転方向を観察することができる。また、光透過部２３ｃ、２３ａの距離Ｙ２、光透過部２３ｄ、２３ｂの距離Ｘ２から、それぞれの方向の倍率を観察することができる。
【００８４】
本実施形態では、レンズ１１は、物体側焦点が、指標２３の点Ｕに一致するように、予め位置調整して保持部材５ａに固定しておく。これにより、指標２３から整形された状態で出射された測定光５０Ａは、レンズ１１によって、平行光束とされる。
このように、レンズ１１を透過した測定光５０Ａは平行光束であるため、対物レンズ１２に対する光軸方向の距離は自由に設定することができる。
【００８５】
偏光ビームスプリッタ２５は、レンズ１１によって平行光束とされた測定光５０Ａを偏光方向に応じて反射または透過させる光分岐部材である。本実施形態では、Ｓ偏光成分が略１００％反射され、Ｐ偏光成分が略１００％透過される構成としている。
【００８６】
１／４波長板２６は、偏光ビームスプリッタ２５で反射され直線偏光とされ、対物レンズ１２によって集光された測定光５０Ａを円偏光に変換するとともに、被検レンズ系１で反射されて対物レンズ１２に向かう反射光５１Ａを偏光方向が９０°変化した直線偏光に変換するものである。
このため、１／４波長板２６を透過するＳ偏光状態の測定光５０Ａは、円偏光状態となり、第ｋ面（ただし、ｋ＝１，…，６、以下のｋも同様）の測定時には、点Ｏｋに向かって集光され、被検レンズ系１で反射されると、点Ｏｋと共役な点Ｉｋから発散する光として、１／４波長板２６に入射し、直線偏光のＰ偏光に変換されて、対物レンズ１２、偏光ビームスプリッタ２５に順次入射する。
偏光ビームスプリッタ２５に入射する反射光５１Ａは、Ｐ偏光であるため、偏光ビームスプリッタ２５を略１００％透過して、点Ｑｋで結像されてから結像レンズ１５によって、検出面１３ａ上に結像される。
【００８７】
このように偏光ビームスプリッタ２５を設けることにより、１／４波長板２６と偏光ビームスプリッタ２５のビームスプリッタ面との間にある対物レンズ１２等の光学面（１／４波長板２６の対物レンズ１２に対向する表面や、偏光ビームスプリッタ２５の対物レンズ１２に対向する表面も含む）において、結像レンズ１５に入射可能な反射光（不要反射光と称する）が発生した場合、この不要反射光はＳ偏光であるため、偏光ビームスプリッタ２５のビームスプリッタ面で反射される。この結果、不要反射光は、偏光ビームスプリッタ２５を透過することができず、不要反射光が検出面１３ａ上に到達してノイズ光となることを防止することができる。
なお、偏光ビームスプリッタ２５での単一偏光光束選択性を高めるために、偏光ビームスプリッタ２５より光源２１側の光路上にＳ偏光を透過させる偏光板を挿入したり、また偏光ビームスプリッタ２５より像位置検出部１３側の光路上にＰ偏光を透過させる偏光板を挿入したりしてもよい。
【００８８】
装置制御部４６Ａ、測定位置移動制御部４５Ａは、上記第１の実施形態の装置制御部４６、測定位置移動制御部４５から、レンズ移動機構３０の制御を行ったり、レンズ移動機構３０からレンズ１１の位置情報を取得したりする機能を削除したものである。
【００８９】
このような構成の偏心測定装置１１０によれば、図３に示すフローにしたがって、上記第１の実施形態と略同様にして、被検レンズ系１の偏心測定を行うことができる。
上記第１の実施形態と異なる主な特徴としては、例えば、（イ）投影光学系６によって被検レンズ系１の被測定面ｓｋに投影される光源の像が、光源部２０の２次光源としての像、すなわち指標２３の光透過部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄで形成される像であることや、（ロ）レンズ１１の光軸９ａ方向の位置を固定しているため、点Ｏｋの光軸９ｂ方向の位置を測定光学系移動機構３１のみで変化させるようにしたことを、挙げることができる。
【００９０】
上記（イ）の特徴によれば、検出面１３ａで撮像される光源の像も、指標２３の光透過部の２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのパターンに対応した像となる。そのため、被測定面ｓｋと異なる面からの反射光が同時に撮像された場合、それぞれの画像の大きさや、回転方向などを比較することにより、被測定面ｓｋで反射された反射光５１Ａの画像と、被測定面ｓｋと異なる面からの反射光による像とを判別することができるため、偏心測定が容易となる。
したがって、見かけの曲率中心位置が近接している場合でも、被測定面ｓｋの像を容易に判別し、正確に像位置を算出することができる。
【００９１】
また、上記（ロ）の特徴によれば、レンズ面１２ａから点Ｏｋまでの距離が、ｋによらず一定となるため、ｉが２以上ｎ以下の整数の添字を表すと定義すると、第ｉ面偏心量算出工程において、Ｗｉ’から面間隔Ｄｉ−１’を求める演算処理が容易となるため、迅速な測定を行うことができる。
【００９２】
なお、上記第１の実施形態の説明では、レンズ１１の光軸９ａ上の位置をレンズ移動機構３０で変化させて、投影光学系６の光源８の像と共役な点Ｐｋの位置を変化させるようにした場合の例で説明したが、点Ｐｋの位置を移動するために、レンズ１１を固定し、光源８を光軸９ａ上に移動できる構成としてもよい。
【００９３】
また、上記の説明では、被検レンズ系と投影光学系との位置関係は、被検レンズ系に対して投影光学系を移動する場合の例で説明したが、被検レンズ系と投影光学系とは光軸方向に相対移動できればよく、投影光学系を固定して被検レンズ系を移動してもよいし、投影光学系および被検レンズ系をそれぞれ移動させてもよい。
【００９４】
また、上記の説明では、相対移動機構が移動位置検出部を兼ねる場合の例で説明したが、移動位置検出部は、相対移動機構と別に設けてもよい。このような移動位置検出部としては、例えば、レーザ位置測定器などを採用することができる。
【００９５】
また、上記の説明では、各測定は測定者が手動操作を行うとして説明したが、それらの手動操作を自動化し、全自動測定を行うようにさせてもよい。
【００９６】
また、上記の説明では、第１面偏心測定工程において、像位置検出部１３からの画像を解析する際の基準位置ｃ０の求め方については、上記説明に限定されるものではない。例えば、イメージローテーター等を使用し、測定光学系５自体の基準位置を求めてもよい。
【００９７】
また、上記の説明では、被検レンズ系の各光学面の見かけの曲率半径、見かけの面頂までの面間距離等の光学パラメータは、光線追跡を行って算出するとしたが、被検レンズ系のレンズ設計データ（曲率半径、面間隔、屈折率等）を用いて、近軸近似計算を行って算出してもよい。
【００９８】
また、上記の各実施形態、および変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な装置構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置に用いる制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定方法の測定フローを示すフローチャートである。
【図４】被測定面の測定時の結像関係を示す模式的な光路図である。
【図５】被検レンズ系の第ｋ面の偏心測定時の模式的な光路図である。
【図６】第１面の偏心測定において像位置検出部で検出されるスポット像の一例を示す模式図、および第ｋ面の偏心測定において像位置検出部で検出されるスポット像の一例を示す模式図である。
【図７】被検レンズ系の被測定面の見かけの曲率半径について説明する模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の対物レンズと被検レンズ系との間の位置関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す模式的な装置構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置に用いる制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る偏心測定装置に用いる指標の模式的な平面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  被検レンズ系
２、３、４  被検レンズ
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ  レンズ面（光学面）
５、５Ａ  測定光学系
６  投影光学系
８  光源
９ａ、９ｂ  光軸（投影光学系の光軸）
１０  被検レンズ系保持部
１１  レンズ
１２  対物レンズ
１２ａ  レンズ面
１３  像位置検出部
１３ａ  検出面
１４  結像光学系
１５  結像レンズ
１９、１９Ａ  制御ユニット（測定制御部）
２０  光源部（光源）
２３  指標
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  光透過部
２７  表示部
２８  操作部
２９  データ記憶部
３０  レンズ移動機構
３１  測定光学系移動機構（相対移動機構）
３２  像位置検出部移動機構
４１  画像処理部
４３  演算処理部
４５、４５Ａ  測定位置移動制御部
４６、４６Ａ  装置制御部
５０、５０Ａ  測定光
５１、５１Ａ  反射光
１００、１１０  偏心測定装置
ｃ１、ｃｋ  中心位置（像位置）
ｃ０  基準位置
Ｄ１、Ｄｉ、Ｄｋ  面間隔（レンズ設計データ）
Ｅｋ  偏心量（レンズ設計データ）
ε１、εｉ、εｋ  偏心量（偏心量の実測値）
Ｄ１’、Ｄｉ’ 、Ｄｋ’  面間隔（面間隔の実測値）
ｎｋ  屈折率（レンズ設計データ）
Ｒｋ  曲率半径（レンズ設計データ）
ｒｉ、ｒｋ  見かけの曲率半径
ｓ２、ｓ３、ｓi、ｓｋ  被測定面
ＳＯ１、ＳＯｋ  投影像集光距離（対物レンズ物体側面頂よりの値）
Ｗ１’  第１測定位置
Ｗｉ（Ｗｋ）  第ｉ（ｋ）面の測定開始位置
Ｗｉ’（Ｗｋ’）  第ｉ（ｋ）測定位置
【図１】
2009281980.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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