偏芯測定装置、偏芯測定方法、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニット
【課題】光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能な偏芯測定装置等を実現する。
【解決手段】偏芯測定装置１は、両側テレセントリック光学系である素子結像光学系５を備える。素子結像光学系５は、入射された透過光により、レンズ４０の両面をそれぞれ結像させるものである。偏芯測定装置１は、レンズ４０の第１面４１を結像させた第１透過像９１、および、レンズ４０の第２面４２を結像させた第２透過像９２のコントラストに基づいて、レンズ４０の偏芯の量を測定可能なものである。
【解決手段】偏芯測定装置１は、両側テレセントリック光学系である素子結像光学系５を備える。素子結像光学系５は、入射された透過光により、レンズ４０の両面をそれぞれ結像させるものである。偏芯測定装置１は、レンズ４０の第１面４１を結像させた第１透過像９１、および、レンズ４０の第２面４２を結像させた第２透過像９２のコントラストに基づいて、レンズ４０の偏芯の量を測定可能なものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学素子の偏芯の量を測定する、偏芯測定装置および偏芯測定方法に関する発明である。また、本発明は、偏芯測定装置が偏芯の量を測定する対象となる、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
はじめに、本発明において「偏芯」とは、単一の光学素子における、光軸と機械軸との不一致を意味する。特に、本発明において「レンズの偏芯」とは、１個のレンズの表裏両面間で発生する、偏芯が発生していない場合の理想的な光軸に対する、実際の光軸の位置ずれを意味する。
【０００３】
非球面レンズの多くは、金型を用いた転写により大量生産されている。これらのレンズに対する製造公差の要求は厳しい。該製造公差の重要な要素の１つである、偏芯については、偏芯の量を正確に評価する測定装置が必要である。
【０００４】
従来における偏芯測定装置および偏芯測定方法ではまず、光源から出射された測定用の光を、周知のフォーカス技術により調節して、測定対象となる光学素子（被検物）の光軸上に集光させる。
【０００５】
上記光学素子の光軸上に集光された光は、該光学素子の表面において反射されるか、または、該光学素子を透過する。
【０００６】
上記の反射または透過した光は、偏芯測定部（測定面）に導かれ、該偏芯測定部の表面上に光スポット（集光スポットとも言う）を形成する。光スポットとは、細い光をある面に照射したときに、その照射部分に現れる領域であって、他の部分よりも光の強度が高くなっている領域を意味する。
【０００７】
そして、上記偏芯測定装置および偏芯測定方法では、偏芯測定部の表面上に形成された光スポットの位置を、フォトディテクタ等の光位置検出素子を用いて検出する。
【０００８】
その後、検出した上記光スポットの位置の、基準位置（光学素子の偏芯が発生していない場合に光スポットが形成される位置）に対する位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて、上記偏芯測定装置および偏芯測定方法では、上記光学素子の偏芯の量を測定する。
【０００９】
なお、上記光学素子の光軸上に集光された光を、該光学素子の表面において反射させる偏芯測定の手法は、反射偏芯測定と呼ばれる。また、上記光学素子の光軸上に集光された光を、該光学素子を透過させる偏芯測定の手法は、透過偏芯測定と呼ばれる。従来、代表的な光学素子であるレンズの偏芯測定のほとんどにおいては、反射偏芯測定または透過偏芯測定が実施されている。
【００１０】
その他、偏芯測定の手法として、特許文献１には、レンズの第１面を干渉計で観察して干渉縞をワンカラーに調整する一方、第２面および／または平面部にレーザー光を照射し、第２面および／または平面部で反射されたレーザー光のレンズ回転時における振れ量を測定する、レンズの偏芯測定方法および測定装置が開示されている。
【００１１】
特許文献２には、基準点の３次元位置の測定結果を用いて、レンズの表裏両面の形状を測定することにより、レンズの偏芯量を精密に測定することが可能な、偏芯量の測定方法が開示されている。
【００１２】
特許文献３には、レンズの有効径の外部にリング状溝または突起をプレス成形したガラス光学素子が開示されている。また、特許文献３は、ガラス光学素子の傾き偏芯の角度θ１を、下記数式（１）で求めている。
【００１３】
θ１＝ｃｏｓ−１ｂ１／ａ１ ・・・（１）
但し、ａ１はガラス光学素子の半径であり、ｂ１は偏芯により表面形状が楕円形となった該ガラス光学素子の短軸の長さである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４‐２７９０７５号公報（２００４年１０月 ７日公開）
【特許文献２】国際公開番号 ＷＯ ２００７／０１８１１８ Ａ１（２００７年 ２月１５日公開）
【特許文献３】特開平４‐３３０４０３号公報（１９９２年１１月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、近年、光学素子を備えたモジュール（レンズを備えたカメラモジュール等）の製造方法においては、いわゆるウエハレベルレンズプロセスが注目されている。
【００１６】
ウエハレベルレンズプロセスは、樹脂からなる１枚の板に多数個の光学素子が一体的に成形されてなる光学素子アレイに対して、他の部材を実装した後、１個のモジュール毎に個片化して、モジュールを製造する製造方法である。このウエハレベルレンズプロセスでは、多数個のモジュールを一括して製造することが可能となるため、モジュールの製造時間の大幅な短縮が期待できる。
【００１７】
ここで、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置ではいずれも、測定用の光を、光学素子の特定領域に集光させる構成であるため、基本的に、１台の装置を用いた１回の測定につき、１個の光学素子に対してしか、測定を実施することができない。
【００１８】
従って、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置のいずれかを用いて、上記光学素子アレイを構成する各光学素子の偏芯の量を測定する場合には、以下の（Ａ）または（Ｂ）の要領で、測定を実施することとなる。
【００１９】
（Ａ）上記光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化して、１個の光学素子毎に測定を行う。
【００２０】
（Ｂ）上記光学素子アレイを構成する光学素子の個数と同数台の偏芯測定装置、またはそれに相当する装置を用意し、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化することなく、全光学素子を一括して測定する。
【００２１】
（Ａ）の要領で測定を実施した場合は、光学素子アレイに他の部材を実装する前の段階で、各光学素子を個片化することになるため、上述したウエハレベルレンズプロセスにより多数個のモジュールを一括して製造することが困難になるという問題が発生する。また、この場合は、各光学素子を１個ずつ順次測定することになるため、測定時間が長くなってしまうという問題が発生する。
【００２２】
（Ｂ）の要領で測定を実施した場合は、光学素子アレイに多数個の光学素子が成形されていればいる程に、偏芯の量を測定するための装置構成が、複雑かつ大規模になってしまうという問題が発生する。
【００２３】
上記の各問題は、特許文献１に開示されているレンズの偏芯測定装置、特許文献２に開示されている偏芯量の測定方法を実施する装置、さらには、従来における偏芯測定装置（上記反射偏芯測定を実施する装置および上記透過偏芯測定を実施する装置）のいずれの装置においても発生し得る問題であると言える。
【００２４】
また、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置ではいずれも、測定対象となる光学素子が１個である場合においても、それぞれ以下の問題が発生する。
【００２５】
特許文献１に開示されているレンズの偏芯測定装置は、測定対象のレンズにおける少なくとも一方の面が非球面である必要があり、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用することができないという問題が発生する。
【００２６】
特許文献２に開示されている偏芯量の測定方法を実施する装置では、基準点の３次元位置の測定と、レンズの表裏両面の形状と、を測定する必要があるため、偏芯測定が煩雑であるという問題が発生する。
【００２７】
従来における偏芯測定装置（上記反射偏芯測定を実施する装置および上記透過偏芯測定を実施する装置）では、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、形成される光スポットが鮮明でないため、測定が困難になる虞があるという問題が発生する。
【００２８】
特許文献３はそもそも、成形されたレンズに対して、装置による偏芯の量の測定を実施するものでない。
【００２９】
本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することにある。
【００３０】
また、本発明の別の目的は、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することにある。
【００３１】
さらに、本発明のさらに別の目的は、本発明の、偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすい、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明の偏芯測定装置は、上記の問題を解決するために、光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものであることを特徴としている。
【００３３】
物体側テレセントリック光学系とは、入射瞳が無限遠にあるとみなすことが可能な光学系である。物体側テレセントリック光学系では、被写体（測定対象となる光学素子）のどこからでも光軸に平行な光束が取り込まれるため、被写体までの距離が変化しても像の形状が変化しないという特性を有する。
【００３４】
両側テレセントリック光学系とは、入射瞳および射出瞳が無限遠にあるとみなすことが可能な光学系である。両側テレセントリック光学系では、上述した物体側テレセントリック光学系の特性に加え、出射する光が光軸に平行となるため、像面が光軸方向に対してわずかに移動しても、主光線が像面を横切る位置がほとんど変化せず、像がフォーカスずれをおこしても、形状の変化がおこらないという特性を有する。また、両側テレセントリック光学系では、像面が光軸に対して、わずかに傾斜しても、形状の変化がおこらないという特性を有する。
【００３５】
本願における「透過像のコントラスト」とは、透過像の明暗のみならず、透過像の形状、透過像の位置、および透過像のサイズ等を含む、透過像の形成に伴い変化する、光量の分布全般を意味する。
【００３６】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、透過光を素子結像光学系に入射させ、該素子結像光学系がこの透過光を出射することにより、測定対象となる光学素子の結像を行う。透過光には、光学素子における一方の面から出射されたと認められる光線と、同光学素子における他方の面から出射されたと認められる光線と、のそれぞれ異なる光線が存在する。このため、上記光学素子の結像においては、該光学素子の両面がそれぞれ結像された、第１および第２透過像が現れる。第１および第２透過像は、透過光が、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を通じて形成された像であるため、それぞれが、光学素子における対応する一方の面および他方の面を、上面から見た形状に概ね等しい形状となる。加えて、素子結像光学系の光軸に垂直な方向に関する、第１および第２透過像の相互の位置関係は、同方向に関する、光学素子における対応する一方の面と他方の面との相互の位置関係と概ね等しくなる。従って、第１および第２透過像のコントラストから、光学素子における対応する一方の面と他方の面との、形状および相互の位置関係を知ることが可能となり、これらに基づいて、光学素子の両面間の位置ずれを知ることができるため、同様に、光学素子の偏芯の量を知ることができる。
【００３７】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、測定用の光を、光学素子の特定領域に集光させる必要なく、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能なものであるため、１台の装置を用いた１回の測定につき、複数個の光学素子に対して、測定を実施することができる。従って、光学素子アレイに他の部材を実装する前の段階で、各光学素子を個片化する必要がなく、全光学素子を一括して測定することが可能である。
【００３８】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、全光学素子を一括して測定したい場合に、光学素子アレイに成形されている光学素子の個数に関係なく、必須となる装置構成が、素子結像光学系だけと変わらない。従って、特に、光学素子アレイに多数個の光学素子が成形されている場合に、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置との比較上、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能となる。
【００３９】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の両面を結像させた第１および第２透過像のコントラストから、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能となる単純な原理であるため、少なくとも一方の面が非球面であるレンズに限らず、両面が球面であるレンズに対しても、なんら問題なく適用可能である。
【００４０】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置では、測定作業についても、第１および第２透過像のコントラストから、光学素子の偏芯の量を測定するだけで十分となり、測定作業が簡易となるため、偏芯測定の煩雑さを低減することができる。
【００４１】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の両面を結像させた第１および第２透過像のコントラストから、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能なものであるが、第１および第２透過像は、対応する光学素子における一方の面または他方の面が平坦でない限り、測定が可能な程度に鮮明となるため、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合であっても、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【００４２】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像のコントラストに基づいて、上記光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４３】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の偏芯の量を測定することができる。
【００４４】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記偏芯測定部は、上記第１および第２透過像の各中心間の離間距離を、上記光学素子の偏芯の量とする中心位置偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４５】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、第１および第２透過像の各中心間の離間距離を光学素子の偏芯の量とすることで、該偏芯の量を測定することができる。
【００４６】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像のうち、少なくとも一方は、円形である円形透過像であり、上記偏芯測定部は、上記光学素子の偏芯が発生していない場合における上記円形透過像の直径に対して、実際に結像された上記円形透過像の直径が縮小している寸法から、上記光学素子の偏芯の量を測定する直径縮小偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４７】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の偏芯の有無および量に応じて変化する、円形透過像の直径が縮小した寸法から、光学素子の偏芯の量を測定することで、該偏芯の量を測定することができる。
【００４８】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、２個の上記第１透過像の各中心間の離間距離を測定する第１像間距離測定部と、２個の上記第２透過像の各中心間の離間距離を測定する第２像間距離測定部と、のうち、少なくとも一方を備えていることを特徴としている。
【００４９】
複数個の光学素子の各々に関して、第１および第２透過像を形成した場合には、それぞれ該光学素子の個数と同数である、複数個の第１および第２透過像が形成される。
【００５０】
上記の構成によれば、２個の第１透過像の各中心間の離間距離を測定することにより、２個の第１透過像に各々対応する、２個の光学素子のピッチを測定することができる。このことは、第１透過像の各中心間の離間距離を測定する場合のみならず、第２透過像の各中心間の離間距離を測定する場合も同様である。
【００５１】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、上記中心位置偏芯測定部は、各第１および第２透過像の中心間の離間距離のうち、少なくとも１つを、上記光学素子の偏芯の量とすることを特徴としている。
【００５２】
上記の構成によれば、複数個の光学素子同士の間での偏芯の量を測定することが可能になる。こうした構成は、複数個の光学素子を重ね合わせた構成（組みレンズ）において、各光学素子同士の間での偏芯の量を測定するときに、都合がよい。
【００５３】
また、本発明の偏芯測定装置は、少なくとも各々１個の、上記第１および第２透過像を、画像として表示するための撮像素子を備えることを特徴としている。
【００５４】
上記の構成によれば、第１および第２透過像を画像として表示することができる。第１および第２透過像を画像として表示することで、該画像に対する画像処理により、上述した偏芯の各種測定を、簡単に、かつ、各々複数個の第１および第２透過像に対して一括して実施することができる。
【００５５】
本発明の偏芯測定方法は、上記の問題を解決するために、光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含むことを特徴としている。
【００５６】
上記の方法によれば、本偏芯測定方法は、本偏芯測定装置と同様に、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で測定することができる。また、本偏芯測定方法は、本偏芯測定装置と同様に、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【００５７】
また、本発明の偏芯測定方法は、複数個の上記光学素子が一体的に成形された光学素子アレイを用いて、上記光学素子アレイを構成する各光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、を行うことを特徴としている。
【００５８】
上記の構成によれば、本偏芯測定方法は、光学素子アレイを構成する各光学素子の偏芯の量を測定することができる。なお、本偏芯測定方法では、素子結像光学系が、被写体から光を取り込むことが可能である該被写体の位置の範囲内にある、全ての光学素子に対して、並行して測定を行うことが可能である。
【００５９】
また、本発明の偏芯測定方法は、２個の上記光学素子アレイを重ね合わせる工程と、２個の光学素子アレイを重ね合わせる上記工程により、重なり合った２個の上記光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、測定された各偏芯の量に基づいて、重なり合った２個の上記光学素子の、各光軸同士を一直線とさせるように、各光学素子アレイの相対的な位置関係を調整する工程と、を含むことを特徴としている。
【００６０】
上記の方法によれば、偏芯の量の測定結果に基づいて、２個の光学素子間での調芯（２個の光学素子の各光軸を一直線とさせること）ができる。
【００６１】
また、本発明の偏芯測定方法は、予め、少なくとも１個の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程を含むことを特徴としている。
【００６２】
上記の方法によれば、入射された光を散乱させる突出部を結像した像は、他の像部分と比較して暗くなるため、第１および第２透過像の輪郭をより認識しやすくすることができ、該第１および第２透過像のコントラストに基づいた、光学素子の偏芯の量の測定が行いやすくなる。元の光学素子の形状で、第１および第２透過像のコントラストが不鮮明である場合、上記の方法は、レンズ（光学素子）の表裏面のどちらの面でも適用可能である。
【００６３】
また、本発明の偏芯測定方法は、上記光学素子を２個用いて、一方の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程と、一方および他方の各光学素子を、上記突出部を他方の上記光学素子に当接させるように貼り合わせる工程と、を行うことを特徴としている。
【００６４】
上記の方法によれば、一方の光学素子の突出部の高さに応じて、上記の当接部分以外において、各光学素子の間隔を適宜調整することができる。
【００６５】
本発明の光学素子は、上記の問題を解決するために、入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けたことを特徴としている。
【００６６】
上記の構成によれば、透過光を用いて、本光学素子における少なくとも一方の有効口径の部分を結像させた場合に、入射された光を散乱させる突出部を結像した像は、他の像部分と比較して暗くなるため、有効口径の部分を結像させた像の輪郭をより認識しやすくすることができ、該有効口径の部分を結像させた像のコントラストに基づいた、光学素子の偏芯の量の測定が行いやすくなる。有効口径とは、光学系またはその部材のマウント内の所定の面上で、光線束の範囲を規制する開口である。
【００６７】
従って、本光学素子は、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、光学素子の偏芯の量を測定可能である、本発明の、偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすいものである。
【００６８】
本発明の光学素子アレイは、複数個の光学素子が一体的に成形された光学素子アレイであって、複数個の上記光学素子のうち少なくとも１個は、上述した本光学素子であることを特徴としている。本光学素子アレイに備えられた本光学素子は、上記の同様の効果を奏する。
【００６９】
本発明の光学素子ユニットは、上記の光学素子である第１光学素子と、第２光学素子と、を備え、上記第１光学素子の突出部は、上記第２光学素子に当接していることを特徴としている。
【００７０】
上記の構成によれば、第１光学素子の突出部の高さに応じて、第２光学素子との当接部分以外において、第１および第２光学素子の間隔を適宜調整することができる。
【発明の効果】
【００７１】
以上のとおり、本発明の偏芯測定装置は、光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものである。
【００７２】
本発明の偏芯測定方法は、光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含む。
【００７３】
従って、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法は、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で測定することができるという効果を奏する。
【００７４】
また、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法は、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能であるという効果を奏する。
【００７５】
本発明の光学素子は、入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けた。
【００７６】
従って、本光学素子は、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすいという効果を奏する。本発明の光学素子アレイおよび光学素子ユニットに備えられた本光学素子は、上記の同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態に係る偏芯測定装置の構成を示す上面図である。
【図２】光学素子の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図３】光学素子の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図４】直径縮小偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図５】第１像間距離測定部によるレンズ間ピッチ測定の要領を説明する図である。
【図６】本発明に係る光学素子の構成と、同光学素子から形成される第１および第２透過像のコントラストと、の関係を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、光学素子を備えたモジュールの製造方法を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、光学素子を備えたモジュールの別の製造方法を示す断面図である。
【図９】最小二乗法により、円の中心および半径を求める手法を説明する図である。
【図１０】２個のレンズを貼り合わせてなるレンズの偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１１】２個のレンズを貼り合わせてなるレンズの偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１２】図１０および図１１に係る偏芯測定の要領を、各レンズが成形されているアレイ状のレンズの各々に対して適用する様子を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、調芯の要領の概略を示す図である。
【図１４】本発明に係る別の光学素子の構成と、同光学素子から形成される第１および第２透過像のコントラストと、の関係を示す図である。
【図１５】別の光学素子の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１６】別の光学素子の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
〔発明の背景〕
まずは、従来一般的な技術に係る、光学素子を備えたモジュール（カメラモジュール）１３６の製造方法の概要を、図７（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００７９】
第１レンズ（光学素子）Ｌ１および第２レンズ（光学素子）Ｌ２は、主に熱可塑性樹脂１３１を用いた射出成形により作製される。熱可塑性樹脂１３１を用いた射出成形では、加熱により軟化した熱可塑性樹脂１３１を、所定の射出圧（およそ、１０〜３０００ｋｇｆ／ｃ）を加えながら金型１３２に押込んで、熱可塑性樹脂１３１を金型１３２に充填して成形を行う（図７（ａ）参照）。
【００８０】
成形後、熱可塑性樹脂１３１を金型１３２から取り出し、１枚のレンズ（光学素子）毎に切断する。ここでは、金型１３２から取り出された熱可塑性樹脂１３１を、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とに切断する例を示している（図７（ｂ）参照）。
【００８１】
第１レンズＬ１および第２レンズＬ２を、レンズバレル（筐枠）１３３に嵌め込んで（または、圧入して）組み立てる（図７（ｃ）参照）。
【００８２】
図７（ｃ）に示すモジュール１３６の中間生成物を、鏡筒１３４に嵌め込んで組み立てる。さらにその後、鏡筒１３４の、モジュール１３６における像面（図示しない）側の端部に、センサ１３５を搭載する。こうして、モジュール１３６は完成する（図７（ｄ）参照）。
【００８３】
射出成形レンズである第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に使用される、熱可塑性樹脂１３１の加重たわみ温度は、摂氏１３０度程度である。このため、熱可塑性樹脂１３１は、表面実装で主に適用される技術であるリフローを実施するときの熱履歴（最大温度が摂氏２６０度程度）に対する耐性が不十分であるため、リフロー時に発生する熱に耐えられない。
【００８４】
よって、モジュール１３６を基板に実装するときには、センサ１３５部分のみをリフローにより先に実装する。その後、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２部分を樹脂で接着する方法か、または、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の搭載部分を局所的に加熱するという実装方法が採用されている。
【００８５】
一方、近年、携帯機器等向けカメラモジュールの分野では、ウエハレベルレンズプロセス実施時に適用されるウエハレベルレンズに代表される、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）が開発されている。アレイ状のレンズは、複数個のレンズが一体的に成形されたものであり、より具体的に、樹脂からなる１枚の板に多数個のレンズが一体的に成形されてなるものである。
【００８６】
本発明の背景に係る、光学素子を備えたモジュール（カメラモジュール）１４８の製造方法を、図８（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【００８７】
近年では、第１レンズＬ１および／または第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を使用した、いわゆる耐熱カメラモジュールの開発が進められている。ここで説明するモジュール１４８は、この耐熱カメラモジュールであり、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料として、熱可塑性樹脂１３１（図７（ａ）参照）のかわりに、熱硬化性樹脂（熱硬化性の樹脂）１４１を用いている。
【００８８】
第１レンズＬ１および／または第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂１４１を使用する理由は、多数個のモジュール１４８を一括して製造することにより、各モジュール１４８の製造コストの低減を図るためである。また、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂１４１を使用する理由は、モジュール１４８に対して、リフローの実施を可能とするためである。
【００８９】
モジュール１４８を製造する技術は、多々提案されている。中でも代表的な技術は、上述した射出成形、および、ウエハレベルレンズプロセスである。特に、最近では、モジュールの製造時間およびその他の総合的知見において、より有利とされている、ウエハレベルレンズ（リフローアブルレンズ）プロセスが注目されている。
【００９０】
ウエハレベルレンズプロセスを実施するにあたっては、熱に起因して、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に塑性変形が発生してしまうことを抑制する必要がある。この必要性から、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２としては、熱が加えられても変形しにくい、耐熱性に非常に優れた熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。具体的には、摂氏２６０〜２８０度の熱が１０秒以上与えられても、塑性変形しない程度の耐熱性を有している、熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。ウエハレベルレンズプロセスでは、アレイ状の金型１４２および１４３により、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）１４４および１４５をそれぞれ一括成形した後、これらを貼り合わせ、さらに、アレイ状のセンサ１４７を搭載した後、個別に切断してモジュール１４８を製造する。
【００９１】
ここからは、ウエハレベルレンズプロセスの詳細について説明する。
【００９２】
ウエハレベルレンズプロセスでは、まず、多数の凹部が形成されたアレイ状の金型１４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型１４３と、により、熱硬化性樹脂１４１を挟み込み、熱硬化性樹脂１４１を硬化させ、互いに対応する凹部および凸部の組み合わせ毎にレンズが成形された、アレイ状のレンズを作製する（図８（ａ）参照）。
【００９３】
図８（ａ）に示す工程で作製するアレイ状のレンズは、多数個の第１レンズＬ１が成形されたアレイ状のレンズ１４４、および、多数個の第２レンズＬ２が成形されたアレイ状のレンズ１４５である。そして、アレイ状のレンズ１４４と、アレイ状のレンズ１４５と、を、各第１レンズＬ１および各第２レンズＬ２に関して、第１レンズＬ１を通過する光軸Ｌａ（第１レンズの光軸）と、対応する第２レンズＬ２を通過する光軸Ｌａ（第２レンズの光軸）とが、同一直線上に位置するように、貼り合わせる（図８（ｂ）参照）。具体的に、アレイ状のレンズ１４４および１４５の位置合わせを行う調芯方法は、光軸Ｌａ同士を揃える以外にも、撮像しながら調整を行う等、色々な手法が挙げられ、また、位置合わせは、ウエハのピッチ仕上がり精度にも影響される。
【００９４】
アレイ状のレンズ１４５の、モジュール１４８における像面（図示しない）側の端部に、各光軸Ｌａと、対応する各センサ１４６の中心１４６ｃとが、同一直線上に位置するように、多数個のセンサ１４６が搭載されたアレイ状のセンサ１４７を搭載する（図８（ｃ）参照）。
【００９５】
図８（ｃ）に示す工程により、アレイ状となっている多数個のモジュール１４８を、１個のモジュール１４８毎に切断して（図８（ｄ）参照）、モジュール１４８は完成する（図８（ｅ）参照）。
【００９６】
図８（ａ）〜（ｅ）に示す、ウエハレベルレンズプロセスにより、多数個のモジュール１４８を一括して製造することで、モジュール１４８の製造コストは、低減することができる。さらに、完成したモジュール１４８を、図示しない基板に実装するときに、リフローにより発生する熱（最大温度が摂氏２６０度程度）に起因して塑性変形してしまうことを避けるため、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２は、摂氏２６０〜２８０度の熱に対して１０秒以上の耐性を有している、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いるのが、より好ましい。第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に、耐熱性を有している、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂を用いることで、モジュール１４８に対しては、リフローを施すことが可能となる。ウエハレベルレンズプロセスに、さらに、耐熱性を有している樹脂材料を適用することにより、リフローに対応可能な、光学素子を備えたモジュールを安価に製造することが可能である。
【００９７】
ところで、開発および生産管理の自由度を向上させるという観点から、アレイ状のレンズでは、アレイ状で、すなわちアレイ状のレンズを構成する各レンズを個片化することなく、各レンズの偏芯の量を測定するのが好ましい。ウエハレベルレンズ等の、アレイ状のレンズについては、１度に大量のレンズを作製し、同一樹脂に一体的に成形されている各レンズの全てを測定する必要性を生じることが考えられるため、大量かつ高速に、偏芯の量を測定することが可能な、偏芯測定装置が望まれる。
【００９８】
本発明の主たる目的は、上記アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）を構成する各レンズ（光学素子）を個片化する必要なく、全レンズを一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することと、これらの偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすい、アレイ状のレンズを提供することと、であると解釈することができる。
【００９９】
〔実施の形態〕
図１に示す偏芯測定装置１は、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）４を構成する各レンズ（光学素子）４０の偏芯の量を測定する装置である。
【０１００】
偏芯測定装置１は、光源２、素子結像光学系５、イメージセンサ（撮像素子）６、表示部７、および、偏芯測定部８０を備えた構成である。
【０１０１】
素子結像光学系５は、入射側レンズ５０、開口絞り５１、および、出射側レンズ５２を備えている。
【０１０２】
偏芯測定部８０は、中心位置偏芯測定部８１、直径縮小偏芯測定部８２、第１像間距離測定部８３、および、第２像間距離測定部８４を備えている。
【０１０３】
光源２は、アレイ状のレンズ４に、光３を照射する光源である。光３は、レーザー光、および、白色光等が適用可能である。従って、光源２としては、周知の、レーザー発振装置または白色光を出射する装置が適用可能である。また、光源２は、偏芯測定装置１に備えられているのが必須でなく、偏芯測定装置１と別に存在している構成であってもよい。光３がレーザー光である場合は、偏芯測定装置１における分解能の向上が可能となる。
【０１０４】
光源２から出射された光３は、アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から遠いほうの面全体に照射される。アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から遠いほうの面には、各レンズ４０の球面である第２面４２が成形されている。
【０１０５】
その後、光３は、アレイ状のレンズ４を透過して、本発明に係る透過光として出射される。該透過光は、アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から近いほうの面全体から出射されることとなるが、この面には、各レンズ４０の球面である第１面４１が成形されている。
【０１０６】
つまり、上記透過光は、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０に入射された光３が、各レンズ４０を透過したものであると解釈することができる。より具体的に、上記透過光は、光３が、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第２面４２側から、アレイ状のレンズ４に入射され、各レンズ４０を含むアレイ状のレンズ４全体を透過して、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第１面４１側から出射されたものであると解釈することができる。
【０１０７】
上記透過光は、素子結像光学系５の入射側レンズ５０に入射される。入射側レンズ５０は、一般的な凸レンズ（集束レンズ）であるので、入射された透過光を、後（イメージセンサ６）側の焦点にて集束させる。
【０１０８】
入射側レンズ５０により集束された光は、開口絞り５１に入射される。開口絞り５１は、入射された光の、素子結像光学系５の光軸方向における光線束の直径を制限して出射する。
【０１０９】
ここで、開口絞り５１は、入射側レンズ５０における上記後側の焦点に配置されている。そして、これにより、素子結像光学系５では、アレイ状のレンズ４のどこからでも、光軸に平行な光束となる上記透過光が取り込まれることになる。この場合、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０から、素子結像光学系５（具体的には、入射側レンズ５０）までの距離が変化しても、対応する各レンズ４０から形成される像（後述する、第１透過像９１および第２透過像９２）の形状が変化しない。
【０１１０】
開口絞り５１を通過した光は、出射側レンズ５２に入射される。出射側レンズ５２は、一般的な凸レンズ（集束レンズ）である。
【０１１１】
ここで、開口絞り５１はさらに、出射側レンズ５２における前（光源２）側の焦点に配置されている。この場合、開口絞り５１を通過した光は、素子結像光学系５の光軸に平行な光束として出射側レンズ５２から出射されるように、出射側レンズ５２に入射される。換言すれば、出射側レンズ５２は、開口絞り５１を通過した光が入射されると、この光を集束することで、素子結像光学系５の光軸に平行な光束となる光を出射する。
【０１１２】
なお、本実施の形態において、素子結像光学系５は、入射側レンズ５０における後側の焦点と、出射側レンズ５２における前側の焦点と、の位置が等しく、かつ、これらの互いに等しい各焦点の位置に、開口絞り５１が配置された構成である。該構成の場合、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系である。
【０１１３】
イメージセンサ６が、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）で構成されている場合、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系であるのが好ましい。なぜなら、ＣＣＤまたはＣＭＯＳで構成されたイメージセンサ６の各画素にマイクロレンズ（図示しない）が装着されている場合、イメージセンサ６では、光束が斜入射すると受光効率が低下するが、この斜入射を抑制するために、素子結像光学系５から出射する光を、光軸に平行とさせるのが有効であるためである。
【０１１４】
但し、本発明の最低限の機能を達成するには、素子結像光学系５が、物体側テレセントリック光学系であっても問題ない。該物体側テレセントリック光学系を実現するには、図１に示す素子結像光学系５の構成から、出射側レンズ５２を省略した構成とすればよい。イメージセンサ６の入射角度に対する仕様を満足できれば、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系であっても、物体側テレセントリック光学系であっても構わないが、少なくとも物体側においてテレセントリック特性を有している必要がある。つまり、素子結像光学系５は、物体側テレセントリック光学系であり、かつ、物体像をイメージセンサ６に結像させるような光学系であることが、最低限必要な構成要素となる。また、素子結像光学系５の各レンズは、大口径レンズを使用し、観察視野範囲はできるだけ広いほうが好ましい。
【０１１５】
上記「大口径」で規定される口径の具体的な値は、素子結像光学系５を構成する各レンズの構成変更に依存するので、数値で述べるのは困難である。例えば、１個のレンズ４０を測定する場合、素子結像光学系５により観察可能な視野範囲は、φ１０ｍｍ程度必要である。複数個のレンズ４０を測定する場合、素子結像光学系５により観察可能な視野範囲は、φ２０〜１００ｍｍ程度であるのが好ましい。観察可能な視野範囲は、大きければ大きい程、多数個のレンズ４０を一括して測定できるため好ましい。また、素子結像光学系５において、観察可能な視野範囲を広くするために、大口径化が求められるのは入射側レンズ５０である。場合によって、入射側レンズ５０は、複数のレンズによって構成される。以上のことから、上記「大口径」で規定される口径の具体例は、換言すれば、素子結像光学系５を構成する各レンズにより、φ２０〜１００ｍｍ程度の、観察可能な視野範囲を実現することができる程度の口径である。
【０１１６】
光源２から照射された光３は、光線に略垂直である、アレイ状のレンズ４における、平坦部分（すなわち、各レンズ４０の第２面４２を除く第２面４２側の面）に入射されると、ある程度の反射を除いて、アレイ状のレンズ４の面の影響を受けずに直進し、素子結像光学系５の像面（図示しない）において、明るい像として観察される。一方、光線に垂直な面に対して傾きを有している、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第１面４１および第２面４２は、照射された光３を屈折および散乱させるため、素子結像光学系５の像面において、上記明るい像と比較して、暗い像として観察される。
【０１１７】
また、同一のレンズ４０の第１面４１と第２面４２とでは、照射された光３が、それぞれ異なる屈折および散乱を呈する。このため、厳密に述べると、上記透過光では、各レンズ４０に関して、アレイ状のレンズ４における、レンズ４０の第１面４１から出射されたと認められる光線と、アレイ状のレンズ４における、同レンズ４０の第２面４２から出射されたと認められる光線と、の、それぞれ異なる光線が存在する。このため、素子結像光学系５が、入射された上記透過光により、レンズ４０の結像を行う場合、同レンズ４０から形成される像としては、第１面４１が結像された第１透過像９１（図２参照）と、第２面４２が結像された第２透過像９２（図２参照）と、が現れる。
【０１１８】
第１透過像９１および第２透過像９２は、上記透過光が、両側テレセントリック光学系である素子結像光学系５を通じて形成された像であるため、それぞれが、対応する第１面４１および第２面４２を、上面から見た形状に概ね等しい形状となる。加えて、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する、第１透過像９１および第２透過像９２の相互の位置関係は、同方向に関する、対応する第１面４１と第２面４２との相互の位置関係と概ね等しくなる。さらに、各第１透過像９１および各第２透過像９２、さらには、上記平坦部分を透過した透過光により形成される明るい像は互いに、素子結像光学系５の像面において、アレイ状のレンズ４における、対応する各レンズ４０の第１面４１および第２面４２の各傾斜に応じて変化する、コントラスト差が発生する。
【０１１９】
ここで、本願において「像のコントラスト」とは、像の明暗のみならず、像の形状、像の位置、および像のサイズ等を含む、像形成に伴い変化する、光量の分布を全般に意味しているものとする。
【０１２０】
出射側レンズ５２から出射された光は、イメージセンサ６に入射される。イメージセンサ６は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子により構成された撮像素子であり、入射された光を電気信号に変換して、該電気信号を表示部７および偏芯測定部８０に供給する。
【０１２１】
ここで、イメージセンサ６は、素子結像光学系５の像面に該当する位置に配置されている。従って、イメージセンサ６には、各レンズ４０に関する、第１透過像９１および第２透過像９２、さらには、上記平坦部分を透過した透過光により形成される明るい像を示す、アレイ状のレンズ４からの全ての上記透過光が入射されることとなる。
【０１２２】
表示部７は、イメージセンサ６から供給された上記電気信号に基づいて、イメージセンサ６に入射された光により形成された、各レンズ４０に関する、第１透過像９１および第２透過像９２を、画像として表示する。なお、表示部７としては、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube：ブラウン管）、および、有機ＥＬ（ElectroLuminescence：電界発光）表示装置等の、公知の種々の表示装置を用いることができる。
【０１２３】
偏芯測定部８０は例えば、動作が開始される旨を示す図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）からの所定の入力信号、または、該電気信号の入力をトリガとして、該電気信号から、各レンズ４０の偏芯の量を測定するものである。偏芯測定部８０は、各レンズ４０の偏芯の量を測定した結果を、図１に示すとおり表示部７に表示させてもよいし、他にも、メモリ等の図示しない記憶媒体（記録媒体）に格納してもよい。
【０１２４】
図２は、レンズ４０の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。図３は、レンズ４０の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１２５】
同一のレンズ４０の両面をそれぞれ結像した、第１透過像９１および第２透過像９２は、対応する第１面４１および第２面４２を上面から見た形状とそれぞれ概ね等しく、かつ、第１透過像９１と第２透過像９２との相対的な位置関係は、レンズ４０の偏芯が発生していない場合の（以下、「理想的な」と称する）光軸に垂直な方向に関する、対応する第１面４１と第２面４２との相対的な位置関係と概ね等しい（図２および図３参照）。
【０１２６】
中心位置偏芯測定部８１は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、第１透過像９１および第２透過像９２の各形状、さらには、第１透過像９１と第２透過像９２との相対的な位置関係を示す情報を得る。
【０１２７】
中心位置偏芯測定部８１は、得られた、第１透過像９１の形状を示す上記情報から、第１透過像９１の中心９３を算出すると共に、第２透過像９２の形状を示す上記情報から、第２透過像９２の中心９４を算出する。
【０１２８】
なお、各中心９３および９４を算出する手法としては、例えば最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて中心９３を算出すると共に、第２透過像９２の形状を示す上記情報に基づいて中心９４を算出する手法が考えられる。これは、球面である、第１面４１および第２面４２を上面から見た形状はいずれも、明らかに円形となるため、第１透過像９１および第２透過像９２の各形状も同様に、明らかに円形となる（円形透過像である）ことから、適用可能な手法である。
【０１２９】
最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて中心９３を算出するにはまず、第１透過像９１の内側に、円の中心９３ｘｙを設定し、これを仮想的な中心点とする。次に、中心９３ｘｙを原点座標として、第１透過像９１を中心９３ｘｙから均等に、すなわち、例えば角度ａと角度ｂと・・・が互いに等しくなるように、第１透過像９１を分割する。このとき、分割を行う各線と、第１透過像９１の円周との交点（点１、点２、・・・）の１つである点ｉの座標（ｘｉ、ｙｉ）はそれぞれ、下記数式（３）および（４）となる。そして、このとき、第１透過像９１の中心座標（α、β）、および、第１透過像９１の半径Ｒは、以下の数式（５）〜（７）により求めることができる。第２透過像９２の形状を示す上記情報に基づいて中心９４を算出する場合も、同様の要領で算出すればよい（図９参照）。
【０１３０】
【数１】
【０１３１】
なお、最小二乗法により、円（第１透過像９１および第２透過像９２）の中心を算出する技術自体は、従来よく知られた周知慣用技術で十分に実現可能なものであるため、容易である。
【０１３２】
以上の要領でそれぞれ求められた、中心９３はレンズ４０の第１面４１の中心を、中心９４はレンズ４０の第２面４２の中心を、それぞれ対応する第１透過像９１および第２透過像９２上で示している。
【０１３３】
その後、中心位置偏芯測定部８１は、それぞれ算出した中心９３および９４から、中心９３と中心９４との離間距離（第１および第２透過像の各中心間の離間距離）を求める。
【０１３４】
ここで、図２では、中心９３と中心９４との位置が互いに一致している。この場合、理想的な光軸に垂直な方向に関しては、レンズ４０の第１面４１の中心と、レンズ４０の第２面４２の中心とが、互いに同じ位置となる。従って、レンズ４０の第１面４１の中心を通っている光軸４１ａと、レンズ４０の第２面４２の中心を通っている光軸４２ａとは、互いに一致し、この場合、レンズ４０の偏芯が発生していないとすることができる。
【０１３５】
一方、図３では、中心９３と中心９４との位置が互いに異なっており、これらの離間距離はｄである。この場合、理想的な光軸に垂直な方向に関しては、レンズ４０の第１面４１の中心と、レンズ４０の第２面４２の中心とが、互いに距離ｄだけ離れている。従って、レンズ４０の第１面４１の中心を通っている光軸４１ａと、レンズ４０の第２面４２の中心を通っている光軸４２ａとは、理想的な光軸に垂直な方向に関して互いに距離ｄだけ離間して存在し、この場合、量がｄであるレンズ４０の偏芯が発生しているとすることができる。
【０１３６】
素子結像光学系５は、上述した両側テレセントリック光学系の特性より、レンズ４０における両面のそれぞれから、光軸に平行な光束が取り込まれる。このため、レンズ４０における両面の各中心が、理想的な光軸の方向に一直線となっている場合、これらの各中心を、それぞれ対応する第１透過像９１および第２透過像９２上で示している、第１透過像９１の中心９３と第２透過像９２の中心９４とは、互いに同じ位置となる。一方、レンズ４０における両面の各中心が、理想的な光軸の方向に一直線となっておらず、該光軸に垂直な方向に関して位置ずれを呈している場合、該位置ずれに対応して、第１透過像９１の中心９３と第２透過像９２の中心９４とは、互いに離間される。従って、この離間距離を、レンズ４０における両面の各中心における位置ずれの量とみなすことで、中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０の偏芯（いわゆる、平行偏芯）の量を測定することができる。
【０１３７】
図４は、直径縮小偏芯測定部８２による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１３８】
なお、以下の、直径縮小偏芯測定部８２に係る詳細な説明では、レンズ４０の偏芯測定の要領の一例として、直径縮小偏芯測定部８２が、第１透過像９１の形状を示す情報に基づいて、レンズ４０の第１面４１での偏芯の量θを測定する場合についてのみ説明を行っている。但し、直径縮小偏芯測定部８２は、第２透過像９２の形状を示す情報に基づいて、レンズ４０の第２面４２での偏芯の量を測定する場合、さらには、これらの両方を測定する場合であっても、基本的な偏芯測定の原理（要領）が同様であり、当業者であれば、以下の詳細な説明から、レンズ４０の第１面４１および／または第２面４２の偏芯の量を測定することは、容易に実施可能であろう。
【０１３９】
直径縮小偏芯測定部８２は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、第１透過像９１の形状を示す情報を得る。
【０１４０】
直径縮小偏芯測定部８２は、得られた、第１透過像９１の形状を示す上記情報から、第１透過像９１の直径ａを算出する。
【０１４１】
なお、直径ａを算出する手法としては、例えば上述した最小二乗法により算出する手法が考えられる。これは、第１透過像９１の形状が円形となる（円形透過像である）ことから、適用可能な手法である。
【０１４２】
最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて直径ａを算出する手法は、最小二乗法により、中心９３を算出する手法の説明時に、既に述べた（すなわち、上記数式（５）の解×２）ので、ここでは詳細な説明を省略する（図９参照）。
【０１４３】
なお、最小二乗法により、円（第１透過像９１）の直径を算出する技術自体は、従来よく知られた周知慣用技術で十分に実現可能なものであるため、容易である。
【０１４４】
以上の要領で求められた、直径ａは、レンズ４０の第１面４１の直径を、第１透過像９１上で示している。
【０１４５】
ここで、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１では、直径縮小偏芯測定部８２により求められた、第１透過像９１の直径が、上述したとおりａである。直径がａである場合、第１面４１では、偏芯が発生していないとすることができる。
【０１４６】
一方、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１ｔは、第１面４１に対して、角度θだけ上方に傾いた偏芯（いわゆる、傾き偏芯）が発生している場合を示している。また、図４では、第１面４１の結像と同じ要領で、第１面４１ｔを結像させた第１透過像を、第１透過像９１ｔとして示している。直径縮小偏芯測定部８２により求められた、第１透過像９１ｔの直径は、上記のａよりも短いｂとなっている。
【０１４７】
そして、直径縮小偏芯測定部８２は、上記の直径ａおよび直径ｂを用いて、下記数式（２）により、偏芯が発生している角度θを求めることで、第１面４１ｔにおいて、量がθであるレンズ４０の偏芯が発生しているとし、結果、偏芯の量θを測定することができる。
【０１４８】
θ＝ａｒｃｃｏｓ（ｂ／ａ） ・・・（２）
なお、直径縮小偏芯測定部８２は、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１が、角度θだけ下方に傾いた偏芯であっても同様に、上記数式（２）により角度（偏芯の量）θを測定することができる。
【０１４９】
また、第１面４１ｔが円形でなく楕円形である場合は、上記直径ｂのかわりに、該楕円形の短軸を用いればよい。
【０１５０】
図５は、第１像間距離測定部８３による、各レンズ４０間ピッチ測定の要領を説明する図である。
【０１５１】
レンズ４０１〜４０３は、３個の各レンズ４０を示している。但し、第１像間距離測定部８３による、各レンズ４０間ピッチ測定の要領が適用可能な、レンズ４０の個数は、２個以上であれば、特に限定されない。
【０１５２】
各レンズ４０１〜４０３には、各々対応する、第１面４１１〜４１３（第１面４１）および第２面４２１〜４２３（第２面４２）が設けられている。
【０１５３】
第１透過像９１１〜９１３（第１透過像９１）は、各々対応する、第１面４１１〜４１３が、素子結像光学系５（図１参照）により結像されたものである。第２透過像９２１〜９２３（第２透過像９２）は、各々対応する、第２面４２１〜４２３が、素子結像光学系５（図１参照）により結像されたものである。
【０１５４】
第１像間距離測定部８３は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、各第１透過像９１１〜９１３の中心９３１〜９３３を算出する。
【０１５５】
なお、第１像間距離測定部８３が、各中心９３１〜９３３を算出するまでの処理は、中心位置偏芯測定部８１が、中心９３を算出するまでの処理（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１５６】
そして、第１像間距離測定部８３は、算出した各中心９３１〜９３３における、２個の中心間の離間距離から、対応する２個の各レンズ４０１〜４０３のいずれかのピッチを測定する。
【０１５７】
例えば、第１像間距離測定部８３は、中心９３１と中心９３２との離間距離を、レンズ４０１および４０２間ピッチとし、中心９３１と中心９３３との離間距離を、レンズ４０１および４０３間ピッチとする。
【０１５８】
さらに、第１像間距離測定部８３のかわりに、第２像間距離測定部８４により、各レンズ４０間ピッチ測定を実施してもよい。
【０１５９】
第２像間距離測定部８４により、各レンズ４０間ピッチ測定を実施する場合、第２像間距離測定部８４はまず、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、各第２透過像９２１〜９２３の中心９４１〜９４３を算出する。
【０１６０】
なお、第２像間距離測定部８４が、各中心９４１〜９４３を算出するまでの処理は、中心位置偏芯測定部８１が、中心９４を算出するまでの処理（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１６１】
そして、図示していないが、第２像間距離測定部８４は、算出した各中心９４１〜９４３における、２個の中心間の離間距離から、対応する２個の各レンズ４０１〜４０３のいずれかのピッチを測定する。
【０１６２】
例えば、第２像間距離測定部８４は、中心９４１と中心９４２との離間距離を、レンズ４０１および４０２間ピッチとし、中心９４１と中心９４３との離間距離を、レンズ４０１および４０３間ピッチとする。
【０１６３】
なお、第１像間距離測定部８３および第２像間距離測定部８４は、その一方だけが備えられている構成であっても、各レンズ４０間ピッチ測定が実施可能であるため、問題ない。
【０１６４】
各第１面４１１〜４１３が別々に結像された、各第１透過像９１１〜９１３の位置は、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する各第１面４１１〜４１３の位置関係が反映されることとなる。このことから、該方向に分散させるように各レンズ４０１〜４０３を配置すれば、各中心９３１〜９３３を算出するまでの処理については、単純に中心９３を算出するまでの処理を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで、なんら問題なく実施できる。また、たとえ各レンズ４０１〜４０３が、該方向において重なり合うように設けられたとしても、重なり合うことに伴うコントラストの変化により、各第１透過像９１１〜９１３をある程度明確に判別できれば、上記処理の実施にあたって、さほど大きな支障をきたさない。
【０１６５】
同様に、各第２面４２１〜４２３が別々に結像された、各第２透過像９２１〜９２３の位置は、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する各第２面４２１〜４２３の位置関係が反映されることとなる。このことから、該方向に分散させるように各レンズ４０１〜４０３を配置すれば、各中心９４１〜９４３を算出するまでの処理については、単純に中心９４を算出するまでの処理を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで、なんら問題なく実施できる。また、たとえ各レンズ４０１〜４０３が、該方向において重なり合うように設けられたとしても、重なり合うことに伴うコントラストの変化により、各第２透過像９２１〜９２３をある程度明確に判別できれば、上記処理の実施にあたって、さほど大きな支障をきたさない。
【０１６６】
さらに図５では、中心位置偏芯測定部８１（図２および図３参照）をさらに組み合わせて、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定している。なお、中心位置偏芯測定部８１により、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定するためには、量がｄであるレンズ４０の偏芯を測定した、上述した一連の要領（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１６７】
さらには、図示はしていないが、直径縮小偏芯測定部８２により、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定するためには、量がθであるレンズ４０の第１面４１の偏芯を測定した、上述した一連の要領（図４参照）を、各レンズ４０１〜４０３の第１面４１１〜４１３（第２面４２１〜４２３であってもよい）に対して実施するだけで十分である。
【０１６８】
このように、中心位置偏芯測定部８１、直径縮小偏芯測定部８２、第１像間距離測定部８３、および、第２像間距離測定部８４は、任意に組み合わせることが可能である。さらに、中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２は、複数個のレンズ４０の各々に対して、偏芯の量を測定することが可能である。さらに、第１像間距離測定部８３および第２像間距離測定部８４は、複数個のレンズ４０の各々に対して、任意の２個のレンズ４０間のピッチを測定することが可能である。
【０１６９】
なお、レンズ４０の偏芯の量が非常に大きい場合には、偏芯測定部８０による測定を実施するまでもなく、例えば、素子結像光学系５の像面に置かれたスクリーン（図示しない）に投影された、第１透過像９１および第２透過像９２をユーザが目視して、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を概算する測定手法も考えられる。これにより、測定としては、粗い測定を実施することも可能である。この場合、偏芯測定部８０は省略可能である。
【０１７０】
偏芯測定装置１は、測定用の光３を、レンズ４０の特定領域に集光させる必要なく、該レンズ４０の偏芯の量を測定することが可能なものであるため、１台の装置を用いた１回の測定につき、複数個のレンズ４０に対して、測定を実施することができる。従って、アレイ状のレンズ４に、例えば、図８（ｃ）に示すアレイ状のセンサ１４７等の部材を実装する前の段階で、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０を個片化する必要がなく、各レンズ４０の全てを一括して測定することが可能である。
【０１７１】
なお、各レンズ４０の偏芯の量を一括して測定したい場合には、上述した中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２での各種測定要領を、１個のレンズ４０から形成された第１透過像９１および第２透過像９２毎に対して、一括して実施すればよい。各レンズ４０から形成された第１透過像９１および第２透過像９２を、１個のレンズ４０から形成されたもの毎に区別できれば、その各々に対して上述した中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２での各種測定要領を同時に実施するだけで、各レンズ４０の偏芯の量を一括して測定することは、単純かつ簡単に実現可能である。特に、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０の全てから形成された、第１透過像９１および第２透過像９２を一括して、イメージセンサ６を用いて撮像し、撮像した各第１透過像９１および第２透過像９２に対する画像処理により、中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２が各種測定要領を実施することで、偏芯の量の測定を、各レンズ４０に対して一括して実施することができる。
【０１７２】
偏芯測定装置１は、各レンズ４０の全てを一括して測定したい場合に、その個数に関係なく、最低限必須となる装置構成が、素子結像光学系５だけと変わらない。従って、特に、アレイ状のレンズ４に多数個のレンズ４０が成形されている場合に、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置との比較上、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能となる。
【０１７３】
偏芯測定装置１は、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を測定することが可能となる単純な原理であるため、少なくとも一方の面が非球面であるレンズに限らず、両面が球面であるレンズに対しても、なんら問題なく適用可能である。
【０１７４】
また、偏芯測定装置１では、測定作業についても、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を測定するだけで十分となり、測定作業が簡易となるため、偏芯測定の煩雑さを低減することができる。
【０１７５】
また、第１透過像９１および第２透過像９２は、対応するレンズ４０における第１面４１または第２面４２が平坦でない限り、測定が可能な程度に鮮明となるため、光軸付近が平坦であるレンズ４０の偏芯の量を測定する場合であっても、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【０１７６】
なお、偏芯測定装置１による、偏芯測定の精度は、素子結像光学系５を備える観察系の分解能に応じて、高精度化させることが可能である。素子結像光学系５において、第１透過像９１および第２透過像９２の分解能を向上させる手法については、詳細を省略するが、分解能としては、検出系により第１透過像９１および第２透過像９２の各寸法の測定を行った場合に、絶対精度が１μｍ以下であるのが好ましい。この場合、第１透過像９１および第２透過像９２の各寸法精度は、絶対精度に近い値で測定することが可能である。この結果、円形である、第１透過像９１および第２透過像９２の各中心間の相対距離から、偏芯およびレンズ間ピッチを測定した結果も同様に、絶対精度と同程度の精度で測定が可能となる。さらに、球面、または非球面の形状が成型プロセス能力により、回転非対称になっていたり、設計値に対する誤差を有していたりする場合においても、観察像として用いる部分の転写性さえ良好に出来ていれば測定が可能である。一方、従来技術では、面形状が対象で形状誤差量が小さいことが必須となる。
【０１７７】
図６は、レンズ４０の変形例であるレンズ４０´の構成と、レンズ４０´から形成される第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストと、の関係を示す図である。
【０１７８】
図６に示すレンズ４０´は、レンズ４０の構成に対して、光３が入射される面と反対側の面における有効口径の外周部分、すなわち、第１面４１の外周部分に、突出部が設けられている点が異なる。この外周部分とは、いわゆるレンズのコバである。該突出部は、他にも、第２面４２の外周部分（コバ）に設けられていてもよいし、第１面４１および第２面４２の両外周部分（コバ）に設けられていてもよい。
【０１７９】
上記突出部は、第１面４１および／または第２面４２の周囲において、鉛直上方に突出した突出領域４５、および、突出領域４５の周囲において突出領域４５に対する段差を形成している段差領域４６を有している。図６では、上記突出部が第１面４１側に設けられているため、突出領域４５が第１面４１の周囲において、鉛直上方に突出している。
【０１８０】
測定対象となるレンズの形状によっては、第１および第２透過像を区別することが簡単でない場合もある。
【０１８１】
転写によりレンズを形成するプロセスに対しては、例えば、コバに上記突出部を設け、この突出部を結像させた像を、さらに用いることで、測定が行いやすくなる。
【０１８２】
すなわち、上記突出部の突出領域４５は、入射された光３（図１参照）を、ほとんど散乱させることなく直進させる。これにより、突出領域４５を結像した像部分は、他の像（第１透過像９１および第２透過像９２）部分と比較して明るくなる（図６の符号９５参照）。
【０１８３】
一方、上記突出部の段差領域４６は、入射された光３（図１参照）を散乱させる。これにより、段差領域４６を結像した像部分は、他の像部分と比較して暗くなる（図６の符号９６参照）。
【０１８４】
この結果、明るい領域９５および暗い領域９６により、第１透過像９１および第２透過像９２では、その輪郭を認識しやすくなるため、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストに基づいた、レンズ４０´の偏芯の量の測定が行いやすくなる。
【０１８５】
なお、図６に示すとおり、第１面４１側に上記突出部を設ける場合、レンズ４０´における、光３が入射される面における有効口径の外周部分、すなわち、第２面４２の外周部分においては、中心を求める面の環中心を求める面の反対面の形状による光線を、曲げたり散乱したりする影響を少なくするため、平面であることが好ましい。
【０１８６】
レンズ４０´は、アレイ状のレンズ４（図１参照）を構成する、各レンズ４０のうちの１個であってもよい。
【０１８７】
図１０は、２個のレンズ４０ｐおよび４０ｑを貼り合わせてなるレンズ４０ｒの偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。図１１は、レンズ４０ｒの偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１８８】
図１０および図１１に示すレンズ４０ｒにおける、２個のレンズ４０ｐおよび４０ｑの貼り合わせは必須でなく、レンズ４０ｐおよび４０ｑは互いに、レンズ４０ｒの理想的な光軸に概ね沿った方向に重なり合っていればよい。
【０１８９】
レンズ４０ｐは、第１面４１ｐと第２面４２ｐとを、それぞれ有している。レンズ４０ｑは、第１面４１ｑと第２面４２ｑとを、それぞれ有している。
【０１９０】
中心位置偏芯測定部８１は、図２および図３で説明したのと同様の要領で、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間で発生する偏芯の量ｄｄを測定することができる。
【０１９１】
第１面４１ｐ、第２面４２ｐ、第１面４１ｑ、および第２面４２ｑを、素子結像光学系５が結像させた像は、それぞれ、第１透過像９１ｐ、第２透過像９２ｐ、第１透過像９１ｑ、および第２透過像９２ｑとなる。
【０１９２】
中心位置偏芯測定部８１は、例えば上述した最小二乗法により、第１透過像９１ｐ、第２透過像９２ｐ、第１透過像９１ｑ、および第２透過像９２ｑの各中心である、中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑを、それぞれ算出する。
【０１９３】
そして、中心位置偏芯測定部８１は、それぞれ算出した中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑから、考えられる全ての、中心同士の離間距離を求める。
【０１９４】
中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑの全てが同じ位置となる場合は、レンズ４０ｐ間、レンズ４０ｑ間、さらには、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の全てにおいて、偏芯は発生していない（図１０参照）。
【０１９５】
中心９３ｐおよび９４ｐと、中心９３ｑおよび９４ｑと、が互いに距離ｄｄ離間されている場合、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間においては、量がｄｄであるレンズ４０ｒの偏芯が発生している（図１１参照）。
【０１９６】
光軸４１ｐａ、光軸４２ｐａ、光軸４１ｑａ、および光軸４２ｑａは、それぞれ、第１面４１ｐの中心を通っている光軸、第２面４２ｐの中心を通っている光軸、第１面４１ｑの中心を通っている光軸、第２面４２ｑの中心を通っている光軸に対応している。
【０１９７】
図１０の場合、光軸４１ｐａ、光軸４２ｐａ、光軸４１ｑａ、および光軸４２ｑａは、互いに一致し、この場合、中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０ｒの偏芯が発生していないとすることができる。
【０１９８】
一方、図１１の場合、光軸４１ｐａおよび４２ｐａと、光軸４１ｑａおよび４２ｑａとは、レンズ４０ｒの理想的な光軸に垂直な方向に関して互いに距離ｄｄだけ離間して存在し、この場合、中心位置偏芯測定部８１は、量がｄｄであるレンズ４０ｒの偏芯、具体的には、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の偏芯が発生しているとすることができる。
【０１９９】
なお、レンズ４０ｐ間およびレンズ４０ｑ間での各偏芯の量ｄは、図２および図３に示すのと同様の要領（偏芯の量ｄを求める要領）で実施すればよい（図１５および図１６参照）。すなわち、図１５および図１６の符号「４０ｐ、４１ｐ、４２ｐ」「９１ｐ、９２ｐ、９３ｐ、９４ｐ」「４１ｐａ、４２ｐａ」はそれぞれ、図２および図３の符号「４０、４１、４２」「９１、９２、９３、９４」「４１ａ、４２ａ」に対応しているものとして解釈すればよい。ここでは、便宜上、レンズ４０ｐ間での偏芯の量ｄを測定する場合のみを示しているが、レンズ４０ｑ間での偏芯の量ｄを測定する場合においても、同様である。
【０２００】
中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０ｐ間およびレンズ４０ｑ間での各偏芯の量に加え、図１１に示す、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の偏芯の量ｄｄを測定することで、レンズ４０ｒの偏芯の量を測定することができる。
【０２０１】
図１０および図１１に係る偏芯測定の要領は、樹脂からなる１枚の板に複数個のレンズ４０ｐが一体的に成形されたアレイ状のレンズ４ｐ、および、樹脂からなる１枚の板に複数個のレンズ４０ｑが一体的に成形されたアレイ状のレンズ４ｑに対しても、同様に適用可能である（図１２参照）。
【０２０２】
さらに、図１０および図１１に係る偏芯測定の実施と、レンズ４０ｐおよび４０ｑの相対的な位置関係の調整と、を、同時にまたは交互に実施することで、レンズ４０ｒの調芯（２個のレンズの各光軸を一直線とさせること）が可能である。この調芯は、１個のレンズ４０ｒに対しても、複数個のレンズ４０ｒに対しても、同様に実施可能である。
【０２０３】
さらに、上記調芯は、レンズ４０ｐおよび４０ｑの相対的な位置関係の調整のかわりに、図１２に示すアレイ状のレンズ４ｐおよび４ｑの相対的な位置関係の調整を実施することでも、実施可能である。
【０２０４】
図１３（ａ）〜（ｃ）には、上記調芯の要領の概略を示している。具体的に、図１３（ａ）〜（ｃ）には、図１２に示すアレイ状のレンズ４ｐおよび４ｑの相対的な位置関係の調整を実施する場合を示している。
【０２０５】
まず、アレイ状のレンズ４ｐと、アレイ状のレンズ４ｑと、を、貼りあわせることなく単に重ね合わせ、この状態で、各レンズ４０ｐと対応する各レンズ４０ｑとの間での偏芯の量ｄｄを、図１０および図１１で示す要領により測定する（図１３（ａ）参照）。
【０２０６】
図１３（ａ）に係る偏芯測定後、アレイ状のレンズ４ｐまたは４ｑを、レンズ４０ｒ（図１０参照）の理想的な光軸に対して垂直となり、かつ、互いに垂直である、Ｘ方向およびＹ方向に、必要に応じて移動させ、調芯を図る（図１３（ｂ）参照）。
【０２０７】
また、図１３（ａ）に係る偏芯測定後、アレイ状のレンズ４ｐまたは４ｑを、レンズ４０ｒの理想的な光軸に対して垂直となる方向に、必要に応じて回転（角度γ参照）させ、調芯を図る（図１３（ｃ）参照）。
【０２０８】
なお、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る各調芯を実施する順序は、特に限定されず、どちらの調芯を先に実施してもよい。また、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る調芯後毎には、必要に応じて適宜、図１３（ａ）に係る偏芯測定を再度実施するのが好ましい。さらに、図１３（ａ）に係る偏芯測定を継続的に実施しながら、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る各調芯を実施してもよい。
【０２０９】
レンズ４０ｒ（図１０等参照）に、突出領域４５および段差領域４６を有している上記突出部（図６参照）を設けた場合には、さらに、該突出部の高さに応じて、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間隔を調整することが可能である（図１４参照）。
【０２１０】
図１４に示すレンズ４０ｒ´は、レンズ４０ｒの変形例である。レンズ４０ｒ´において、レンズ４０ｐおよび４０ｑにはそれぞれ、偏芯測定時において素子結像光学系５に近い側（図１４の断面図下側）となる面における、有効口径の外周部分に、上記突出部（突出領域４５および段差領域４６）が設けられており、これらのレンズをそれぞれ、レンズ４０ｐ´および４０ｑ´（第１および第２光学素子）と称している。
【０２１１】
ここで、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´とは、レンズ４０ｐ´の上記突出部がレンズ４０ｑ´に当接するように貼り合せている。そして、これにより、該当接していない部分において、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´とは、一定間隔、離間されることとなる。レンズ４０ｐ´の上記突出部の高さに応じて、該一定間隔は変更することができる。従って、レンズ４０ｐ´の上記突出部により、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´との間隔を調整することができる。
【０２１２】
偏芯測定装置１では、被写体までの距離が変化しても像の形状が変化しないという特性を有する素子結像光学系５により、測定対象となるレンズの各面を結像させて、像（第１および第２透過像）をそれぞれ形成し、これらの各像のコントラストに基づいて、該レンズの偏芯測定等を行う。このため、偏芯測定装置１では、測定対象となるレンズの各面のうち、どの面が素子結像光学系５に近い側（または、光源２に近い側）となっているかに関わらず、以上で説明したのと同様の各要領で、該レンズの偏芯測定等が可能である。本実施の形態では、便宜上、第１面が素子結像光学系５に近い側の面である場合と、第２面が素子結像光学系５に近い側の面である場合と、の両方を、具体的な実施例に応じて適宜考慮しているが、たとえ、これらの面が光源２に近い側の面であったとしても、得られる像のコントラストはほとんど変化しないため、測定になんら支障を与えるものではない。
【０２１３】
なお、本発明に係る光学素子としては、レンズ以外にも、偏芯の概念が存在する、全ての透明光学素子が挙げられる。また、光学素子としてのレンズには、撮像レンズ、集光用レンズ、照明用レンズ等が存在する。
【０２１４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１５】
本発明は、レンズ等の光学素子の偏芯の量を測定する、偏芯測定装置および偏芯測定方法に適用できる。また、本発明は、偏芯測定装置が偏芯の量を測定する対象となる、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットに適用できる。
【符号の説明】
【０２１６】
１ 偏芯測定装置
３ 光（光学素子に入射される光）
４、４ｐ、４ｑ アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）
５ 素子結像光学系
６ イメージセンサ（撮像素子）
４０、４０´、４０ｒ、４０ｒ´、４０ｐ、４０ｑ、４０ｐ´、４０ｑ´
レンズ（光学素子）
４５ 突出領域（突出部）
４６ 段差領域（突出部）
８０ 偏芯測定部
８１ 中心位置偏芯測定部
８２ 直径縮小偏芯測定部
８３ 第１像間距離測定部
８４ 第２像間距離測定部
９１、９１ｐ、９１ｑ、９１ｔ 第１透過像
９２、９２ｐ、９２ｑ、９２ｔ 第２透過像
９３、９３ｐ、９３ｑ 第１透過像の中心
９４、９４ｐ、９４ｑ 第２透過像の中心
１４４、１４５ アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）
４０１〜４０３ レンズ（光学素子）
９１１〜９１３ 第１透過像
９２１〜９２３ 第２透過像
９３１〜９３３ 第１透過像の中心
９４１〜９４３ 第２透過像の中心
ａ、ｂ 直径
ｄ、ｄｄ 距離（離間距離）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学素子の偏芯の量を測定する、偏芯測定装置および偏芯測定方法に関する発明である。また、本発明は、偏芯測定装置が偏芯の量を測定する対象となる、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
はじめに、本発明において「偏芯」とは、単一の光学素子における、光軸と機械軸との不一致を意味する。特に、本発明において「レンズの偏芯」とは、１個のレンズの表裏両面間で発生する、偏芯が発生していない場合の理想的な光軸に対する、実際の光軸の位置ずれを意味する。
【０００３】
非球面レンズの多くは、金型を用いた転写により大量生産されている。これらのレンズに対する製造公差の要求は厳しい。該製造公差の重要な要素の１つである、偏芯については、偏芯の量を正確に評価する測定装置が必要である。
【０００４】
従来における偏芯測定装置および偏芯測定方法ではまず、光源から出射された測定用の光を、周知のフォーカス技術により調節して、測定対象となる光学素子（被検物）の光軸上に集光させる。
【０００５】
上記光学素子の光軸上に集光された光は、該光学素子の表面において反射されるか、または、該光学素子を透過する。
【０００６】
上記の反射または透過した光は、偏芯測定部（測定面）に導かれ、該偏芯測定部の表面上に光スポット（集光スポットとも言う）を形成する。光スポットとは、細い光をある面に照射したときに、その照射部分に現れる領域であって、他の部分よりも光の強度が高くなっている領域を意味する。
【０００７】
そして、上記偏芯測定装置および偏芯測定方法では、偏芯測定部の表面上に形成された光スポットの位置を、フォトディテクタ等の光位置検出素子を用いて検出する。
【０００８】
その後、検出した上記光スポットの位置の、基準位置（光学素子の偏芯が発生していない場合に光スポットが形成される位置）に対する位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて、上記偏芯測定装置および偏芯測定方法では、上記光学素子の偏芯の量を測定する。
【０００９】
なお、上記光学素子の光軸上に集光された光を、該光学素子の表面において反射させる偏芯測定の手法は、反射偏芯測定と呼ばれる。また、上記光学素子の光軸上に集光された光を、該光学素子を透過させる偏芯測定の手法は、透過偏芯測定と呼ばれる。従来、代表的な光学素子であるレンズの偏芯測定のほとんどにおいては、反射偏芯測定または透過偏芯測定が実施されている。
【００１０】
その他、偏芯測定の手法として、特許文献１には、レンズの第１面を干渉計で観察して干渉縞をワンカラーに調整する一方、第２面および／または平面部にレーザー光を照射し、第２面および／または平面部で反射されたレーザー光のレンズ回転時における振れ量を測定する、レンズの偏芯測定方法および測定装置が開示されている。
【００１１】
特許文献２には、基準点の３次元位置の測定結果を用いて、レンズの表裏両面の形状を測定することにより、レンズの偏芯量を精密に測定することが可能な、偏芯量の測定方法が開示されている。
【００１２】
特許文献３には、レンズの有効径の外部にリング状溝または突起をプレス成形したガラス光学素子が開示されている。また、特許文献３は、ガラス光学素子の傾き偏芯の角度θ１を、下記数式（１）で求めている。
【００１３】
θ１＝ｃｏｓ−１ｂ１／ａ１ ・・・（１）
但し、ａ１はガラス光学素子の半径であり、ｂ１は偏芯により表面形状が楕円形となった該ガラス光学素子の短軸の長さである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４‐２７９０７５号公報（２００４年１０月 ７日公開）
【特許文献２】国際公開番号 ＷＯ ２００７／０１８１１８ Ａ１（２００７年 ２月１５日公開）
【特許文献３】特開平４‐３３０４０３号公報（１９９２年１１月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、近年、光学素子を備えたモジュール（レンズを備えたカメラモジュール等）の製造方法においては、いわゆるウエハレベルレンズプロセスが注目されている。
【００１６】
ウエハレベルレンズプロセスは、樹脂からなる１枚の板に多数個の光学素子が一体的に成形されてなる光学素子アレイに対して、他の部材を実装した後、１個のモジュール毎に個片化して、モジュールを製造する製造方法である。このウエハレベルレンズプロセスでは、多数個のモジュールを一括して製造することが可能となるため、モジュールの製造時間の大幅な短縮が期待できる。
【００１７】
ここで、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置ではいずれも、測定用の光を、光学素子の特定領域に集光させる構成であるため、基本的に、１台の装置を用いた１回の測定につき、１個の光学素子に対してしか、測定を実施することができない。
【００１８】
従って、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置のいずれかを用いて、上記光学素子アレイを構成する各光学素子の偏芯の量を測定する場合には、以下の（Ａ）または（Ｂ）の要領で、測定を実施することとなる。
【００１９】
（Ａ）上記光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化して、１個の光学素子毎に測定を行う。
【００２０】
（Ｂ）上記光学素子アレイを構成する光学素子の個数と同数台の偏芯測定装置、またはそれに相当する装置を用意し、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化することなく、全光学素子を一括して測定する。
【００２１】
（Ａ）の要領で測定を実施した場合は、光学素子アレイに他の部材を実装する前の段階で、各光学素子を個片化することになるため、上述したウエハレベルレンズプロセスにより多数個のモジュールを一括して製造することが困難になるという問題が発生する。また、この場合は、各光学素子を１個ずつ順次測定することになるため、測定時間が長くなってしまうという問題が発生する。
【００２２】
（Ｂ）の要領で測定を実施した場合は、光学素子アレイに多数個の光学素子が成形されていればいる程に、偏芯の量を測定するための装置構成が、複雑かつ大規模になってしまうという問題が発生する。
【００２３】
上記の各問題は、特許文献１に開示されているレンズの偏芯測定装置、特許文献２に開示されている偏芯量の測定方法を実施する装置、さらには、従来における偏芯測定装置（上記反射偏芯測定を実施する装置および上記透過偏芯測定を実施する装置）のいずれの装置においても発生し得る問題であると言える。
【００２４】
また、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置ではいずれも、測定対象となる光学素子が１個である場合においても、それぞれ以下の問題が発生する。
【００２５】
特許文献１に開示されているレンズの偏芯測定装置は、測定対象のレンズにおける少なくとも一方の面が非球面である必要があり、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用することができないという問題が発生する。
【００２６】
特許文献２に開示されている偏芯量の測定方法を実施する装置では、基準点の３次元位置の測定と、レンズの表裏両面の形状と、を測定する必要があるため、偏芯測定が煩雑であるという問題が発生する。
【００２７】
従来における偏芯測定装置（上記反射偏芯測定を実施する装置および上記透過偏芯測定を実施する装置）では、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、形成される光スポットが鮮明でないため、測定が困難になる虞があるという問題が発生する。
【００２８】
特許文献３はそもそも、成形されたレンズに対して、装置による偏芯の量の測定を実施するものでない。
【００２９】
本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することにある。
【００３０】
また、本発明の別の目的は、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することにある。
【００３１】
さらに、本発明のさらに別の目的は、本発明の、偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすい、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明の偏芯測定装置は、上記の問題を解決するために、光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものであることを特徴としている。
【００３３】
物体側テレセントリック光学系とは、入射瞳が無限遠にあるとみなすことが可能な光学系である。物体側テレセントリック光学系では、被写体（測定対象となる光学素子）のどこからでも光軸に平行な光束が取り込まれるため、被写体までの距離が変化しても像の形状が変化しないという特性を有する。
【００３４】
両側テレセントリック光学系とは、入射瞳および射出瞳が無限遠にあるとみなすことが可能な光学系である。両側テレセントリック光学系では、上述した物体側テレセントリック光学系の特性に加え、出射する光が光軸に平行となるため、像面が光軸方向に対してわずかに移動しても、主光線が像面を横切る位置がほとんど変化せず、像がフォーカスずれをおこしても、形状の変化がおこらないという特性を有する。また、両側テレセントリック光学系では、像面が光軸に対して、わずかに傾斜しても、形状の変化がおこらないという特性を有する。
【００３５】
本願における「透過像のコントラスト」とは、透過像の明暗のみならず、透過像の形状、透過像の位置、および透過像のサイズ等を含む、透過像の形成に伴い変化する、光量の分布全般を意味する。
【００３６】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、透過光を素子結像光学系に入射させ、該素子結像光学系がこの透過光を出射することにより、測定対象となる光学素子の結像を行う。透過光には、光学素子における一方の面から出射されたと認められる光線と、同光学素子における他方の面から出射されたと認められる光線と、のそれぞれ異なる光線が存在する。このため、上記光学素子の結像においては、該光学素子の両面がそれぞれ結像された、第１および第２透過像が現れる。第１および第２透過像は、透過光が、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を通じて形成された像であるため、それぞれが、光学素子における対応する一方の面および他方の面を、上面から見た形状に概ね等しい形状となる。加えて、素子結像光学系の光軸に垂直な方向に関する、第１および第２透過像の相互の位置関係は、同方向に関する、光学素子における対応する一方の面と他方の面との相互の位置関係と概ね等しくなる。従って、第１および第２透過像のコントラストから、光学素子における対応する一方の面と他方の面との、形状および相互の位置関係を知ることが可能となり、これらに基づいて、光学素子の両面間の位置ずれを知ることができるため、同様に、光学素子の偏芯の量を知ることができる。
【００３７】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、測定用の光を、光学素子の特定領域に集光させる必要なく、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能なものであるため、１台の装置を用いた１回の測定につき、複数個の光学素子に対して、測定を実施することができる。従って、光学素子アレイに他の部材を実装する前の段階で、各光学素子を個片化する必要がなく、全光学素子を一括して測定することが可能である。
【００３８】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、全光学素子を一括して測定したい場合に、光学素子アレイに成形されている光学素子の個数に関係なく、必須となる装置構成が、素子結像光学系だけと変わらない。従って、特に、光学素子アレイに多数個の光学素子が成形されている場合に、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置との比較上、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能となる。
【００３９】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の両面を結像させた第１および第２透過像のコントラストから、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能となる単純な原理であるため、少なくとも一方の面が非球面であるレンズに限らず、両面が球面であるレンズに対しても、なんら問題なく適用可能である。
【００４０】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置では、測定作業についても、第１および第２透過像のコントラストから、光学素子の偏芯の量を測定するだけで十分となり、測定作業が簡易となるため、偏芯測定の煩雑さを低減することができる。
【００４１】
また、上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の両面を結像させた第１および第２透過像のコントラストから、該光学素子の偏芯の量を測定することが可能なものであるが、第１および第２透過像は、対応する光学素子における一方の面または他方の面が平坦でない限り、測定が可能な程度に鮮明となるため、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合であっても、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【００４２】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像のコントラストに基づいて、上記光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４３】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の偏芯の量を測定することができる。
【００４４】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記偏芯測定部は、上記第１および第２透過像の各中心間の離間距離を、上記光学素子の偏芯の量とする中心位置偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４５】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、第１および第２透過像の各中心間の離間距離を光学素子の偏芯の量とすることで、該偏芯の量を測定することができる。
【００４６】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像のうち、少なくとも一方は、円形である円形透過像であり、上記偏芯測定部は、上記光学素子の偏芯が発生していない場合における上記円形透過像の直径に対して、実際に結像された上記円形透過像の直径が縮小している寸法から、上記光学素子の偏芯の量を測定する直径縮小偏芯測定部を備えることを特徴としている。
【００４７】
上記の構成によれば、本偏芯測定装置は、光学素子の偏芯の有無および量に応じて変化する、円形透過像の直径が縮小した寸法から、光学素子の偏芯の量を測定することで、該偏芯の量を測定することができる。
【００４８】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、２個の上記第１透過像の各中心間の離間距離を測定する第１像間距離測定部と、２個の上記第２透過像の各中心間の離間距離を測定する第２像間距離測定部と、のうち、少なくとも一方を備えていることを特徴としている。
【００４９】
複数個の光学素子の各々に関して、第１および第２透過像を形成した場合には、それぞれ該光学素子の個数と同数である、複数個の第１および第２透過像が形成される。
【００５０】
上記の構成によれば、２個の第１透過像の各中心間の離間距離を測定することにより、２個の第１透過像に各々対応する、２個の光学素子のピッチを測定することができる。このことは、第１透過像の各中心間の離間距離を測定する場合のみならず、第２透過像の各中心間の離間距離を測定する場合も同様である。
【００５１】
また、本発明の偏芯測定装置は、上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、上記中心位置偏芯測定部は、各第１および第２透過像の中心間の離間距離のうち、少なくとも１つを、上記光学素子の偏芯の量とすることを特徴としている。
【００５２】
上記の構成によれば、複数個の光学素子同士の間での偏芯の量を測定することが可能になる。こうした構成は、複数個の光学素子を重ね合わせた構成（組みレンズ）において、各光学素子同士の間での偏芯の量を測定するときに、都合がよい。
【００５３】
また、本発明の偏芯測定装置は、少なくとも各々１個の、上記第１および第２透過像を、画像として表示するための撮像素子を備えることを特徴としている。
【００５４】
上記の構成によれば、第１および第２透過像を画像として表示することができる。第１および第２透過像を画像として表示することで、該画像に対する画像処理により、上述した偏芯の各種測定を、簡単に、かつ、各々複数個の第１および第２透過像に対して一括して実施することができる。
【００５５】
本発明の偏芯測定方法は、上記の問題を解決するために、光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含むことを特徴としている。
【００５６】
上記の方法によれば、本偏芯測定方法は、本偏芯測定装置と同様に、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で測定することができる。また、本偏芯測定方法は、本偏芯測定装置と同様に、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【００５７】
また、本発明の偏芯測定方法は、複数個の上記光学素子が一体的に成形された光学素子アレイを用いて、上記光学素子アレイを構成する各光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、を行うことを特徴としている。
【００５８】
上記の構成によれば、本偏芯測定方法は、光学素子アレイを構成する各光学素子の偏芯の量を測定することができる。なお、本偏芯測定方法では、素子結像光学系が、被写体から光を取り込むことが可能である該被写体の位置の範囲内にある、全ての光学素子に対して、並行して測定を行うことが可能である。
【００５９】
また、本発明の偏芯測定方法は、２個の上記光学素子アレイを重ね合わせる工程と、２個の光学素子アレイを重ね合わせる上記工程により、重なり合った２個の上記光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、測定された各偏芯の量に基づいて、重なり合った２個の上記光学素子の、各光軸同士を一直線とさせるように、各光学素子アレイの相対的な位置関係を調整する工程と、を含むことを特徴としている。
【００６０】
上記の方法によれば、偏芯の量の測定結果に基づいて、２個の光学素子間での調芯（２個の光学素子の各光軸を一直線とさせること）ができる。
【００６１】
また、本発明の偏芯測定方法は、予め、少なくとも１個の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程を含むことを特徴としている。
【００６２】
上記の方法によれば、入射された光を散乱させる突出部を結像した像は、他の像部分と比較して暗くなるため、第１および第２透過像の輪郭をより認識しやすくすることができ、該第１および第２透過像のコントラストに基づいた、光学素子の偏芯の量の測定が行いやすくなる。元の光学素子の形状で、第１および第２透過像のコントラストが不鮮明である場合、上記の方法は、レンズ（光学素子）の表裏面のどちらの面でも適用可能である。
【００６３】
また、本発明の偏芯測定方法は、上記光学素子を２個用いて、一方の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程と、一方および他方の各光学素子を、上記突出部を他方の上記光学素子に当接させるように貼り合わせる工程と、を行うことを特徴としている。
【００６４】
上記の方法によれば、一方の光学素子の突出部の高さに応じて、上記の当接部分以外において、各光学素子の間隔を適宜調整することができる。
【００６５】
本発明の光学素子は、上記の問題を解決するために、入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けたことを特徴としている。
【００６６】
上記の構成によれば、透過光を用いて、本光学素子における少なくとも一方の有効口径の部分を結像させた場合に、入射された光を散乱させる突出部を結像した像は、他の像部分と比較して暗くなるため、有効口径の部分を結像させた像の輪郭をより認識しやすくすることができ、該有効口径の部分を結像させた像のコントラストに基づいた、光学素子の偏芯の量の測定が行いやすくなる。有効口径とは、光学系またはその部材のマウント内の所定の面上で、光線束の範囲を規制する開口である。
【００６７】
従って、本光学素子は、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、光学素子の偏芯の量を測定可能である、本発明の、偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすいものである。
【００６８】
本発明の光学素子アレイは、複数個の光学素子が一体的に成形された光学素子アレイであって、複数個の上記光学素子のうち少なくとも１個は、上述した本光学素子であることを特徴としている。本光学素子アレイに備えられた本光学素子は、上記の同様の効果を奏する。
【００６９】
本発明の光学素子ユニットは、上記の光学素子である第１光学素子と、第２光学素子と、を備え、上記第１光学素子の突出部は、上記第２光学素子に当接していることを特徴としている。
【００７０】
上記の構成によれば、第１光学素子の突出部の高さに応じて、第２光学素子との当接部分以外において、第１および第２光学素子の間隔を適宜調整することができる。
【発明の効果】
【００７１】
以上のとおり、本発明の偏芯測定装置は、光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものである。
【００７２】
本発明の偏芯測定方法は、光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含む。
【００７３】
従って、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法は、光学素子アレイを構成する各光学素子を個片化する必要なく、全光学素子を一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で測定することができるという効果を奏する。
【００７４】
また、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法は、両面が球面であるレンズの偏芯測定に適用可能であり、偏芯測定の煩雑さを低減し、さらに、光軸付近が平坦である光学素子の偏芯の量を測定する場合に、測定が困難になる虞を低減することが可能であるという効果を奏する。
【００７５】
本発明の光学素子は、入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けた。
【００７６】
従って、本光学素子は、本偏芯測定装置および本偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすいという効果を奏する。本発明の光学素子アレイおよび光学素子ユニットに備えられた本光学素子は、上記の同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態に係る偏芯測定装置の構成を示す上面図である。
【図２】光学素子の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図３】光学素子の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図４】直径縮小偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図５】第１像間距離測定部によるレンズ間ピッチ測定の要領を説明する図である。
【図６】本発明に係る光学素子の構成と、同光学素子から形成される第１および第２透過像のコントラストと、の関係を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、光学素子を備えたモジュールの製造方法を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、光学素子を備えたモジュールの別の製造方法を示す断面図である。
【図９】最小二乗法により、円の中心および半径を求める手法を説明する図である。
【図１０】２個のレンズを貼り合わせてなるレンズの偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１１】２個のレンズを貼り合わせてなるレンズの偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１２】図１０および図１１に係る偏芯測定の要領を、各レンズが成形されているアレイ状のレンズの各々に対して適用する様子を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、調芯の要領の概略を示す図である。
【図１４】本発明に係る別の光学素子の構成と、同光学素子から形成される第１および第２透過像のコントラストと、の関係を示す図である。
【図１５】別の光学素子の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【図１６】別の光学素子の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部による偏芯測定の要領を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
〔発明の背景〕
まずは、従来一般的な技術に係る、光学素子を備えたモジュール（カメラモジュール）１３６の製造方法の概要を、図７（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００７９】
第１レンズ（光学素子）Ｌ１および第２レンズ（光学素子）Ｌ２は、主に熱可塑性樹脂１３１を用いた射出成形により作製される。熱可塑性樹脂１３１を用いた射出成形では、加熱により軟化した熱可塑性樹脂１３１を、所定の射出圧（およそ、１０〜３０００ｋｇｆ／ｃ）を加えながら金型１３２に押込んで、熱可塑性樹脂１３１を金型１３２に充填して成形を行う（図７（ａ）参照）。
【００８０】
成形後、熱可塑性樹脂１３１を金型１３２から取り出し、１枚のレンズ（光学素子）毎に切断する。ここでは、金型１３２から取り出された熱可塑性樹脂１３１を、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とに切断する例を示している（図７（ｂ）参照）。
【００８１】
第１レンズＬ１および第２レンズＬ２を、レンズバレル（筐枠）１３３に嵌め込んで（または、圧入して）組み立てる（図７（ｃ）参照）。
【００８２】
図７（ｃ）に示すモジュール１３６の中間生成物を、鏡筒１３４に嵌め込んで組み立てる。さらにその後、鏡筒１３４の、モジュール１３６における像面（図示しない）側の端部に、センサ１３５を搭載する。こうして、モジュール１３６は完成する（図７（ｄ）参照）。
【００８３】
射出成形レンズである第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に使用される、熱可塑性樹脂１３１の加重たわみ温度は、摂氏１３０度程度である。このため、熱可塑性樹脂１３１は、表面実装で主に適用される技術であるリフローを実施するときの熱履歴（最大温度が摂氏２６０度程度）に対する耐性が不十分であるため、リフロー時に発生する熱に耐えられない。
【００８４】
よって、モジュール１３６を基板に実装するときには、センサ１３５部分のみをリフローにより先に実装する。その後、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２部分を樹脂で接着する方法か、または、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の搭載部分を局所的に加熱するという実装方法が採用されている。
【００８５】
一方、近年、携帯機器等向けカメラモジュールの分野では、ウエハレベルレンズプロセス実施時に適用されるウエハレベルレンズに代表される、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）が開発されている。アレイ状のレンズは、複数個のレンズが一体的に成形されたものであり、より具体的に、樹脂からなる１枚の板に多数個のレンズが一体的に成形されてなるものである。
【００８６】
本発明の背景に係る、光学素子を備えたモジュール（カメラモジュール）１４８の製造方法を、図８（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。
【００８７】
近年では、第１レンズＬ１および／または第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を使用した、いわゆる耐熱カメラモジュールの開発が進められている。ここで説明するモジュール１４８は、この耐熱カメラモジュールであり、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料として、熱可塑性樹脂１３１（図７（ａ）参照）のかわりに、熱硬化性樹脂（熱硬化性の樹脂）１４１を用いている。
【００８８】
第１レンズＬ１および／または第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂１４１を使用する理由は、多数個のモジュール１４８を一括して製造することにより、各モジュール１４８の製造コストの低減を図るためである。また、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の材料として、熱硬化性樹脂１４１を使用する理由は、モジュール１４８に対して、リフローの実施を可能とするためである。
【００８９】
モジュール１４８を製造する技術は、多々提案されている。中でも代表的な技術は、上述した射出成形、および、ウエハレベルレンズプロセスである。特に、最近では、モジュールの製造時間およびその他の総合的知見において、より有利とされている、ウエハレベルレンズ（リフローアブルレンズ）プロセスが注目されている。
【００９０】
ウエハレベルレンズプロセスを実施するにあたっては、熱に起因して、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に塑性変形が発生してしまうことを抑制する必要がある。この必要性から、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２としては、熱が加えられても変形しにくい、耐熱性に非常に優れた熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。具体的には、摂氏２６０〜２８０度の熱が１０秒以上与えられても、塑性変形しない程度の耐熱性を有している、熱硬化性樹脂材料または紫外線硬化性樹脂材料を用いたウエハレベルレンズが注目されている。ウエハレベルレンズプロセスでは、アレイ状の金型１４２および１４３により、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）１４４および１４５をそれぞれ一括成形した後、これらを貼り合わせ、さらに、アレイ状のセンサ１４７を搭載した後、個別に切断してモジュール１４８を製造する。
【００９１】
ここからは、ウエハレベルレンズプロセスの詳細について説明する。
【００９２】
ウエハレベルレンズプロセスでは、まず、多数の凹部が形成されたアレイ状の金型１４２と、該凹部の各々に対応する多数の凸部が形成されたアレイ状の金型１４３と、により、熱硬化性樹脂１４１を挟み込み、熱硬化性樹脂１４１を硬化させ、互いに対応する凹部および凸部の組み合わせ毎にレンズが成形された、アレイ状のレンズを作製する（図８（ａ）参照）。
【００９３】
図８（ａ）に示す工程で作製するアレイ状のレンズは、多数個の第１レンズＬ１が成形されたアレイ状のレンズ１４４、および、多数個の第２レンズＬ２が成形されたアレイ状のレンズ１４５である。そして、アレイ状のレンズ１４４と、アレイ状のレンズ１４５と、を、各第１レンズＬ１および各第２レンズＬ２に関して、第１レンズＬ１を通過する光軸Ｌａ（第１レンズの光軸）と、対応する第２レンズＬ２を通過する光軸Ｌａ（第２レンズの光軸）とが、同一直線上に位置するように、貼り合わせる（図８（ｂ）参照）。具体的に、アレイ状のレンズ１４４および１４５の位置合わせを行う調芯方法は、光軸Ｌａ同士を揃える以外にも、撮像しながら調整を行う等、色々な手法が挙げられ、また、位置合わせは、ウエハのピッチ仕上がり精度にも影響される。
【００９４】
アレイ状のレンズ１４５の、モジュール１４８における像面（図示しない）側の端部に、各光軸Ｌａと、対応する各センサ１４６の中心１４６ｃとが、同一直線上に位置するように、多数個のセンサ１４６が搭載されたアレイ状のセンサ１４７を搭載する（図８（ｃ）参照）。
【００９５】
図８（ｃ）に示す工程により、アレイ状となっている多数個のモジュール１４８を、１個のモジュール１４８毎に切断して（図８（ｄ）参照）、モジュール１４８は完成する（図８（ｅ）参照）。
【００９６】
図８（ａ）〜（ｅ）に示す、ウエハレベルレンズプロセスにより、多数個のモジュール１４８を一括して製造することで、モジュール１４８の製造コストは、低減することができる。さらに、完成したモジュール１４８を、図示しない基板に実装するときに、リフローにより発生する熱（最大温度が摂氏２６０度程度）に起因して塑性変形してしまうことを避けるため、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２は、摂氏２６０〜２８０度の熱に対して１０秒以上の耐性を有している、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いるのが、より好ましい。第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に、耐熱性を有している、熱硬化性の樹脂または紫外線硬化性の樹脂を用いることで、モジュール１４８に対しては、リフローを施すことが可能となる。ウエハレベルレンズプロセスに、さらに、耐熱性を有している樹脂材料を適用することにより、リフローに対応可能な、光学素子を備えたモジュールを安価に製造することが可能である。
【００９７】
ところで、開発および生産管理の自由度を向上させるという観点から、アレイ状のレンズでは、アレイ状で、すなわちアレイ状のレンズを構成する各レンズを個片化することなく、各レンズの偏芯の量を測定するのが好ましい。ウエハレベルレンズ等の、アレイ状のレンズについては、１度に大量のレンズを作製し、同一樹脂に一体的に成形されている各レンズの全てを測定する必要性を生じることが考えられるため、大量かつ高速に、偏芯の量を測定することが可能な、偏芯測定装置が望まれる。
【００９８】
本発明の主たる目的は、上記アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）を構成する各レンズ（光学素子）を個片化する必要なく、全レンズを一括して測定することが可能であると共に、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能である、偏芯測定装置および偏芯測定方法を提供することと、これらの偏芯測定装置および偏芯測定方法により、偏芯の量が測定しやすい、アレイ状のレンズを提供することと、であると解釈することができる。
【００９９】
〔実施の形態〕
図１に示す偏芯測定装置１は、アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）４を構成する各レンズ（光学素子）４０の偏芯の量を測定する装置である。
【０１００】
偏芯測定装置１は、光源２、素子結像光学系５、イメージセンサ（撮像素子）６、表示部７、および、偏芯測定部８０を備えた構成である。
【０１０１】
素子結像光学系５は、入射側レンズ５０、開口絞り５１、および、出射側レンズ５２を備えている。
【０１０２】
偏芯測定部８０は、中心位置偏芯測定部８１、直径縮小偏芯測定部８２、第１像間距離測定部８３、および、第２像間距離測定部８４を備えている。
【０１０３】
光源２は、アレイ状のレンズ４に、光３を照射する光源である。光３は、レーザー光、および、白色光等が適用可能である。従って、光源２としては、周知の、レーザー発振装置または白色光を出射する装置が適用可能である。また、光源２は、偏芯測定装置１に備えられているのが必須でなく、偏芯測定装置１と別に存在している構成であってもよい。光３がレーザー光である場合は、偏芯測定装置１における分解能の向上が可能となる。
【０１０４】
光源２から出射された光３は、アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から遠いほうの面全体に照射される。アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から遠いほうの面には、各レンズ４０の球面である第２面４２が成形されている。
【０１０５】
その後、光３は、アレイ状のレンズ４を透過して、本発明に係る透過光として出射される。該透過光は、アレイ状のレンズ４における、素子結像光学系５から近いほうの面全体から出射されることとなるが、この面には、各レンズ４０の球面である第１面４１が成形されている。
【０１０６】
つまり、上記透過光は、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０に入射された光３が、各レンズ４０を透過したものであると解釈することができる。より具体的に、上記透過光は、光３が、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第２面４２側から、アレイ状のレンズ４に入射され、各レンズ４０を含むアレイ状のレンズ４全体を透過して、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第１面４１側から出射されたものであると解釈することができる。
【０１０７】
上記透過光は、素子結像光学系５の入射側レンズ５０に入射される。入射側レンズ５０は、一般的な凸レンズ（集束レンズ）であるので、入射された透過光を、後（イメージセンサ６）側の焦点にて集束させる。
【０１０８】
入射側レンズ５０により集束された光は、開口絞り５１に入射される。開口絞り５１は、入射された光の、素子結像光学系５の光軸方向における光線束の直径を制限して出射する。
【０１０９】
ここで、開口絞り５１は、入射側レンズ５０における上記後側の焦点に配置されている。そして、これにより、素子結像光学系５では、アレイ状のレンズ４のどこからでも、光軸に平行な光束となる上記透過光が取り込まれることになる。この場合、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０から、素子結像光学系５（具体的には、入射側レンズ５０）までの距離が変化しても、対応する各レンズ４０から形成される像（後述する、第１透過像９１および第２透過像９２）の形状が変化しない。
【０１１０】
開口絞り５１を通過した光は、出射側レンズ５２に入射される。出射側レンズ５２は、一般的な凸レンズ（集束レンズ）である。
【０１１１】
ここで、開口絞り５１はさらに、出射側レンズ５２における前（光源２）側の焦点に配置されている。この場合、開口絞り５１を通過した光は、素子結像光学系５の光軸に平行な光束として出射側レンズ５２から出射されるように、出射側レンズ５２に入射される。換言すれば、出射側レンズ５２は、開口絞り５１を通過した光が入射されると、この光を集束することで、素子結像光学系５の光軸に平行な光束となる光を出射する。
【０１１２】
なお、本実施の形態において、素子結像光学系５は、入射側レンズ５０における後側の焦点と、出射側レンズ５２における前側の焦点と、の位置が等しく、かつ、これらの互いに等しい各焦点の位置に、開口絞り５１が配置された構成である。該構成の場合、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系である。
【０１１３】
イメージセンサ６が、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）で構成されている場合、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系であるのが好ましい。なぜなら、ＣＣＤまたはＣＭＯＳで構成されたイメージセンサ６の各画素にマイクロレンズ（図示しない）が装着されている場合、イメージセンサ６では、光束が斜入射すると受光効率が低下するが、この斜入射を抑制するために、素子結像光学系５から出射する光を、光軸に平行とさせるのが有効であるためである。
【０１１４】
但し、本発明の最低限の機能を達成するには、素子結像光学系５が、物体側テレセントリック光学系であっても問題ない。該物体側テレセントリック光学系を実現するには、図１に示す素子結像光学系５の構成から、出射側レンズ５２を省略した構成とすればよい。イメージセンサ６の入射角度に対する仕様を満足できれば、素子結像光学系５は、両側テレセントリック光学系であっても、物体側テレセントリック光学系であっても構わないが、少なくとも物体側においてテレセントリック特性を有している必要がある。つまり、素子結像光学系５は、物体側テレセントリック光学系であり、かつ、物体像をイメージセンサ６に結像させるような光学系であることが、最低限必要な構成要素となる。また、素子結像光学系５の各レンズは、大口径レンズを使用し、観察視野範囲はできるだけ広いほうが好ましい。
【０１１５】
上記「大口径」で規定される口径の具体的な値は、素子結像光学系５を構成する各レンズの構成変更に依存するので、数値で述べるのは困難である。例えば、１個のレンズ４０を測定する場合、素子結像光学系５により観察可能な視野範囲は、φ１０ｍｍ程度必要である。複数個のレンズ４０を測定する場合、素子結像光学系５により観察可能な視野範囲は、φ２０〜１００ｍｍ程度であるのが好ましい。観察可能な視野範囲は、大きければ大きい程、多数個のレンズ４０を一括して測定できるため好ましい。また、素子結像光学系５において、観察可能な視野範囲を広くするために、大口径化が求められるのは入射側レンズ５０である。場合によって、入射側レンズ５０は、複数のレンズによって構成される。以上のことから、上記「大口径」で規定される口径の具体例は、換言すれば、素子結像光学系５を構成する各レンズにより、φ２０〜１００ｍｍ程度の、観察可能な視野範囲を実現することができる程度の口径である。
【０１１６】
光源２から照射された光３は、光線に略垂直である、アレイ状のレンズ４における、平坦部分（すなわち、各レンズ４０の第２面４２を除く第２面４２側の面）に入射されると、ある程度の反射を除いて、アレイ状のレンズ４の面の影響を受けずに直進し、素子結像光学系５の像面（図示しない）において、明るい像として観察される。一方、光線に垂直な面に対して傾きを有している、アレイ状のレンズ４における、各レンズ４０の第１面４１および第２面４２は、照射された光３を屈折および散乱させるため、素子結像光学系５の像面において、上記明るい像と比較して、暗い像として観察される。
【０１１７】
また、同一のレンズ４０の第１面４１と第２面４２とでは、照射された光３が、それぞれ異なる屈折および散乱を呈する。このため、厳密に述べると、上記透過光では、各レンズ４０に関して、アレイ状のレンズ４における、レンズ４０の第１面４１から出射されたと認められる光線と、アレイ状のレンズ４における、同レンズ４０の第２面４２から出射されたと認められる光線と、の、それぞれ異なる光線が存在する。このため、素子結像光学系５が、入射された上記透過光により、レンズ４０の結像を行う場合、同レンズ４０から形成される像としては、第１面４１が結像された第１透過像９１（図２参照）と、第２面４２が結像された第２透過像９２（図２参照）と、が現れる。
【０１１８】
第１透過像９１および第２透過像９２は、上記透過光が、両側テレセントリック光学系である素子結像光学系５を通じて形成された像であるため、それぞれが、対応する第１面４１および第２面４２を、上面から見た形状に概ね等しい形状となる。加えて、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する、第１透過像９１および第２透過像９２の相互の位置関係は、同方向に関する、対応する第１面４１と第２面４２との相互の位置関係と概ね等しくなる。さらに、各第１透過像９１および各第２透過像９２、さらには、上記平坦部分を透過した透過光により形成される明るい像は互いに、素子結像光学系５の像面において、アレイ状のレンズ４における、対応する各レンズ４０の第１面４１および第２面４２の各傾斜に応じて変化する、コントラスト差が発生する。
【０１１９】
ここで、本願において「像のコントラスト」とは、像の明暗のみならず、像の形状、像の位置、および像のサイズ等を含む、像形成に伴い変化する、光量の分布を全般に意味しているものとする。
【０１２０】
出射側レンズ５２から出射された光は、イメージセンサ６に入射される。イメージセンサ６は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子により構成された撮像素子であり、入射された光を電気信号に変換して、該電気信号を表示部７および偏芯測定部８０に供給する。
【０１２１】
ここで、イメージセンサ６は、素子結像光学系５の像面に該当する位置に配置されている。従って、イメージセンサ６には、各レンズ４０に関する、第１透過像９１および第２透過像９２、さらには、上記平坦部分を透過した透過光により形成される明るい像を示す、アレイ状のレンズ４からの全ての上記透過光が入射されることとなる。
【０１２２】
表示部７は、イメージセンサ６から供給された上記電気信号に基づいて、イメージセンサ６に入射された光により形成された、各レンズ４０に関する、第１透過像９１および第２透過像９２を、画像として表示する。なお、表示部７としては、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube：ブラウン管）、および、有機ＥＬ（ElectroLuminescence：電界発光）表示装置等の、公知の種々の表示装置を用いることができる。
【０１２３】
偏芯測定部８０は例えば、動作が開始される旨を示す図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）からの所定の入力信号、または、該電気信号の入力をトリガとして、該電気信号から、各レンズ４０の偏芯の量を測定するものである。偏芯測定部８０は、各レンズ４０の偏芯の量を測定した結果を、図１に示すとおり表示部７に表示させてもよいし、他にも、メモリ等の図示しない記憶媒体（記録媒体）に格納してもよい。
【０１２４】
図２は、レンズ４０の偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。図３は、レンズ４０の偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１２５】
同一のレンズ４０の両面をそれぞれ結像した、第１透過像９１および第２透過像９２は、対応する第１面４１および第２面４２を上面から見た形状とそれぞれ概ね等しく、かつ、第１透過像９１と第２透過像９２との相対的な位置関係は、レンズ４０の偏芯が発生していない場合の（以下、「理想的な」と称する）光軸に垂直な方向に関する、対応する第１面４１と第２面４２との相対的な位置関係と概ね等しい（図２および図３参照）。
【０１２６】
中心位置偏芯測定部８１は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、第１透過像９１および第２透過像９２の各形状、さらには、第１透過像９１と第２透過像９２との相対的な位置関係を示す情報を得る。
【０１２７】
中心位置偏芯測定部８１は、得られた、第１透過像９１の形状を示す上記情報から、第１透過像９１の中心９３を算出すると共に、第２透過像９２の形状を示す上記情報から、第２透過像９２の中心９４を算出する。
【０１２８】
なお、各中心９３および９４を算出する手法としては、例えば最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて中心９３を算出すると共に、第２透過像９２の形状を示す上記情報に基づいて中心９４を算出する手法が考えられる。これは、球面である、第１面４１および第２面４２を上面から見た形状はいずれも、明らかに円形となるため、第１透過像９１および第２透過像９２の各形状も同様に、明らかに円形となる（円形透過像である）ことから、適用可能な手法である。
【０１２９】
最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて中心９３を算出するにはまず、第１透過像９１の内側に、円の中心９３ｘｙを設定し、これを仮想的な中心点とする。次に、中心９３ｘｙを原点座標として、第１透過像９１を中心９３ｘｙから均等に、すなわち、例えば角度ａと角度ｂと・・・が互いに等しくなるように、第１透過像９１を分割する。このとき、分割を行う各線と、第１透過像９１の円周との交点（点１、点２、・・・）の１つである点ｉの座標（ｘｉ、ｙｉ）はそれぞれ、下記数式（３）および（４）となる。そして、このとき、第１透過像９１の中心座標（α、β）、および、第１透過像９１の半径Ｒは、以下の数式（５）〜（７）により求めることができる。第２透過像９２の形状を示す上記情報に基づいて中心９４を算出する場合も、同様の要領で算出すればよい（図９参照）。
【０１３０】
【数１】
【０１３１】
なお、最小二乗法により、円（第１透過像９１および第２透過像９２）の中心を算出する技術自体は、従来よく知られた周知慣用技術で十分に実現可能なものであるため、容易である。
【０１３２】
以上の要領でそれぞれ求められた、中心９３はレンズ４０の第１面４１の中心を、中心９４はレンズ４０の第２面４２の中心を、それぞれ対応する第１透過像９１および第２透過像９２上で示している。
【０１３３】
その後、中心位置偏芯測定部８１は、それぞれ算出した中心９３および９４から、中心９３と中心９４との離間距離（第１および第２透過像の各中心間の離間距離）を求める。
【０１３４】
ここで、図２では、中心９３と中心９４との位置が互いに一致している。この場合、理想的な光軸に垂直な方向に関しては、レンズ４０の第１面４１の中心と、レンズ４０の第２面４２の中心とが、互いに同じ位置となる。従って、レンズ４０の第１面４１の中心を通っている光軸４１ａと、レンズ４０の第２面４２の中心を通っている光軸４２ａとは、互いに一致し、この場合、レンズ４０の偏芯が発生していないとすることができる。
【０１３５】
一方、図３では、中心９３と中心９４との位置が互いに異なっており、これらの離間距離はｄである。この場合、理想的な光軸に垂直な方向に関しては、レンズ４０の第１面４１の中心と、レンズ４０の第２面４２の中心とが、互いに距離ｄだけ離れている。従って、レンズ４０の第１面４１の中心を通っている光軸４１ａと、レンズ４０の第２面４２の中心を通っている光軸４２ａとは、理想的な光軸に垂直な方向に関して互いに距離ｄだけ離間して存在し、この場合、量がｄであるレンズ４０の偏芯が発生しているとすることができる。
【０１３６】
素子結像光学系５は、上述した両側テレセントリック光学系の特性より、レンズ４０における両面のそれぞれから、光軸に平行な光束が取り込まれる。このため、レンズ４０における両面の各中心が、理想的な光軸の方向に一直線となっている場合、これらの各中心を、それぞれ対応する第１透過像９１および第２透過像９２上で示している、第１透過像９１の中心９３と第２透過像９２の中心９４とは、互いに同じ位置となる。一方、レンズ４０における両面の各中心が、理想的な光軸の方向に一直線となっておらず、該光軸に垂直な方向に関して位置ずれを呈している場合、該位置ずれに対応して、第１透過像９１の中心９３と第２透過像９２の中心９４とは、互いに離間される。従って、この離間距離を、レンズ４０における両面の各中心における位置ずれの量とみなすことで、中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０の偏芯（いわゆる、平行偏芯）の量を測定することができる。
【０１３７】
図４は、直径縮小偏芯測定部８２による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１３８】
なお、以下の、直径縮小偏芯測定部８２に係る詳細な説明では、レンズ４０の偏芯測定の要領の一例として、直径縮小偏芯測定部８２が、第１透過像９１の形状を示す情報に基づいて、レンズ４０の第１面４１での偏芯の量θを測定する場合についてのみ説明を行っている。但し、直径縮小偏芯測定部８２は、第２透過像９２の形状を示す情報に基づいて、レンズ４０の第２面４２での偏芯の量を測定する場合、さらには、これらの両方を測定する場合であっても、基本的な偏芯測定の原理（要領）が同様であり、当業者であれば、以下の詳細な説明から、レンズ４０の第１面４１および／または第２面４２の偏芯の量を測定することは、容易に実施可能であろう。
【０１３９】
直径縮小偏芯測定部８２は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、第１透過像９１の形状を示す情報を得る。
【０１４０】
直径縮小偏芯測定部８２は、得られた、第１透過像９１の形状を示す上記情報から、第１透過像９１の直径ａを算出する。
【０１４１】
なお、直径ａを算出する手法としては、例えば上述した最小二乗法により算出する手法が考えられる。これは、第１透過像９１の形状が円形となる（円形透過像である）ことから、適用可能な手法である。
【０１４２】
最小二乗法により、第１透過像９１の形状を示す上記情報に基づいて直径ａを算出する手法は、最小二乗法により、中心９３を算出する手法の説明時に、既に述べた（すなわち、上記数式（５）の解×２）ので、ここでは詳細な説明を省略する（図９参照）。
【０１４３】
なお、最小二乗法により、円（第１透過像９１）の直径を算出する技術自体は、従来よく知られた周知慣用技術で十分に実現可能なものであるため、容易である。
【０１４４】
以上の要領で求められた、直径ａは、レンズ４０の第１面４１の直径を、第１透過像９１上で示している。
【０１４５】
ここで、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１では、直径縮小偏芯測定部８２により求められた、第１透過像９１の直径が、上述したとおりａである。直径がａである場合、第１面４１では、偏芯が発生していないとすることができる。
【０１４６】
一方、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１ｔは、第１面４１に対して、角度θだけ上方に傾いた偏芯（いわゆる、傾き偏芯）が発生している場合を示している。また、図４では、第１面４１の結像と同じ要領で、第１面４１ｔを結像させた第１透過像を、第１透過像９１ｔとして示している。直径縮小偏芯測定部８２により求められた、第１透過像９１ｔの直径は、上記のａよりも短いｂとなっている。
【０１４７】
そして、直径縮小偏芯測定部８２は、上記の直径ａおよび直径ｂを用いて、下記数式（２）により、偏芯が発生している角度θを求めることで、第１面４１ｔにおいて、量がθであるレンズ４０の偏芯が発生しているとし、結果、偏芯の量θを測定することができる。
【０１４８】
θ＝ａｒｃｃｏｓ（ｂ／ａ） ・・・（２）
なお、直径縮小偏芯測定部８２は、図４に示す、レンズ４０（図１参照）の第１面４１が、角度θだけ下方に傾いた偏芯であっても同様に、上記数式（２）により角度（偏芯の量）θを測定することができる。
【０１４９】
また、第１面４１ｔが円形でなく楕円形である場合は、上記直径ｂのかわりに、該楕円形の短軸を用いればよい。
【０１５０】
図５は、第１像間距離測定部８３による、各レンズ４０間ピッチ測定の要領を説明する図である。
【０１５１】
レンズ４０１〜４０３は、３個の各レンズ４０を示している。但し、第１像間距離測定部８３による、各レンズ４０間ピッチ測定の要領が適用可能な、レンズ４０の個数は、２個以上であれば、特に限定されない。
【０１５２】
各レンズ４０１〜４０３には、各々対応する、第１面４１１〜４１３（第１面４１）および第２面４２１〜４２３（第２面４２）が設けられている。
【０１５３】
第１透過像９１１〜９１３（第１透過像９１）は、各々対応する、第１面４１１〜４１３が、素子結像光学系５（図１参照）により結像されたものである。第２透過像９２１〜９２３（第２透過像９２）は、各々対応する、第２面４２１〜４２３が、素子結像光学系５（図１参照）により結像されたものである。
【０１５４】
第１像間距離測定部８３は、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、各第１透過像９１１〜９１３の中心９３１〜９３３を算出する。
【０１５５】
なお、第１像間距離測定部８３が、各中心９３１〜９３３を算出するまでの処理は、中心位置偏芯測定部８１が、中心９３を算出するまでの処理（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１５６】
そして、第１像間距離測定部８３は、算出した各中心９３１〜９３３における、２個の中心間の離間距離から、対応する２個の各レンズ４０１〜４０３のいずれかのピッチを測定する。
【０１５７】
例えば、第１像間距離測定部８３は、中心９３１と中心９３２との離間距離を、レンズ４０１および４０２間ピッチとし、中心９３１と中心９３３との離間距離を、レンズ４０１および４０３間ピッチとする。
【０１５８】
さらに、第１像間距離測定部８３のかわりに、第２像間距離測定部８４により、各レンズ４０間ピッチ測定を実施してもよい。
【０１５９】
第２像間距離測定部８４により、各レンズ４０間ピッチ測定を実施する場合、第２像間距離測定部８４はまず、イメージセンサ６（図１参照）から供給された電気信号から、各第２透過像９２１〜９２３の中心９４１〜９４３を算出する。
【０１６０】
なお、第２像間距離測定部８４が、各中心９４１〜９４３を算出するまでの処理は、中心位置偏芯測定部８１が、中心９４を算出するまでの処理（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１６１】
そして、図示していないが、第２像間距離測定部８４は、算出した各中心９４１〜９４３における、２個の中心間の離間距離から、対応する２個の各レンズ４０１〜４０３のいずれかのピッチを測定する。
【０１６２】
例えば、第２像間距離測定部８４は、中心９４１と中心９４２との離間距離を、レンズ４０１および４０２間ピッチとし、中心９４１と中心９４３との離間距離を、レンズ４０１および４０３間ピッチとする。
【０１６３】
なお、第１像間距離測定部８３および第２像間距離測定部８４は、その一方だけが備えられている構成であっても、各レンズ４０間ピッチ測定が実施可能であるため、問題ない。
【０１６４】
各第１面４１１〜４１３が別々に結像された、各第１透過像９１１〜９１３の位置は、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する各第１面４１１〜４１３の位置関係が反映されることとなる。このことから、該方向に分散させるように各レンズ４０１〜４０３を配置すれば、各中心９３１〜９３３を算出するまでの処理については、単純に中心９３を算出するまでの処理を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで、なんら問題なく実施できる。また、たとえ各レンズ４０１〜４０３が、該方向において重なり合うように設けられたとしても、重なり合うことに伴うコントラストの変化により、各第１透過像９１１〜９１３をある程度明確に判別できれば、上記処理の実施にあたって、さほど大きな支障をきたさない。
【０１６５】
同様に、各第２面４２１〜４２３が別々に結像された、各第２透過像９２１〜９２３の位置は、素子結像光学系５の光軸に垂直な方向に関する各第２面４２１〜４２３の位置関係が反映されることとなる。このことから、該方向に分散させるように各レンズ４０１〜４０３を配置すれば、各中心９４１〜９４３を算出するまでの処理については、単純に中心９４を算出するまでの処理を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで、なんら問題なく実施できる。また、たとえ各レンズ４０１〜４０３が、該方向において重なり合うように設けられたとしても、重なり合うことに伴うコントラストの変化により、各第２透過像９２１〜９２３をある程度明確に判別できれば、上記処理の実施にあたって、さほど大きな支障をきたさない。
【０１６６】
さらに図５では、中心位置偏芯測定部８１（図２および図３参照）をさらに組み合わせて、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定している。なお、中心位置偏芯測定部８１により、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定するためには、量がｄであるレンズ４０の偏芯を測定した、上述した一連の要領（図２および図３参照）を、各レンズ４０１〜４０３に対して実施するだけで十分である。
【０１６７】
さらには、図示はしていないが、直径縮小偏芯測定部８２により、各レンズ４０１〜４０３の偏芯の量を測定するためには、量がθであるレンズ４０の第１面４１の偏芯を測定した、上述した一連の要領（図４参照）を、各レンズ４０１〜４０３の第１面４１１〜４１３（第２面４２１〜４２３であってもよい）に対して実施するだけで十分である。
【０１６８】
このように、中心位置偏芯測定部８１、直径縮小偏芯測定部８２、第１像間距離測定部８３、および、第２像間距離測定部８４は、任意に組み合わせることが可能である。さらに、中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２は、複数個のレンズ４０の各々に対して、偏芯の量を測定することが可能である。さらに、第１像間距離測定部８３および第２像間距離測定部８４は、複数個のレンズ４０の各々に対して、任意の２個のレンズ４０間のピッチを測定することが可能である。
【０１６９】
なお、レンズ４０の偏芯の量が非常に大きい場合には、偏芯測定部８０による測定を実施するまでもなく、例えば、素子結像光学系５の像面に置かれたスクリーン（図示しない）に投影された、第１透過像９１および第２透過像９２をユーザが目視して、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を概算する測定手法も考えられる。これにより、測定としては、粗い測定を実施することも可能である。この場合、偏芯測定部８０は省略可能である。
【０１７０】
偏芯測定装置１は、測定用の光３を、レンズ４０の特定領域に集光させる必要なく、該レンズ４０の偏芯の量を測定することが可能なものであるため、１台の装置を用いた１回の測定につき、複数個のレンズ４０に対して、測定を実施することができる。従って、アレイ状のレンズ４に、例えば、図８（ｃ）に示すアレイ状のセンサ１４７等の部材を実装する前の段階で、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０を個片化する必要がなく、各レンズ４０の全てを一括して測定することが可能である。
【０１７１】
なお、各レンズ４０の偏芯の量を一括して測定したい場合には、上述した中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２での各種測定要領を、１個のレンズ４０から形成された第１透過像９１および第２透過像９２毎に対して、一括して実施すればよい。各レンズ４０から形成された第１透過像９１および第２透過像９２を、１個のレンズ４０から形成されたもの毎に区別できれば、その各々に対して上述した中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２での各種測定要領を同時に実施するだけで、各レンズ４０の偏芯の量を一括して測定することは、単純かつ簡単に実現可能である。特に、アレイ状のレンズ４を構成する各レンズ４０の全てから形成された、第１透過像９１および第２透過像９２を一括して、イメージセンサ６を用いて撮像し、撮像した各第１透過像９１および第２透過像９２に対する画像処理により、中心位置偏芯測定部８１および直径縮小偏芯測定部８２が各種測定要領を実施することで、偏芯の量の測定を、各レンズ４０に対して一括して実施することができる。
【０１７２】
偏芯測定装置１は、各レンズ４０の全てを一括して測定したい場合に、その個数に関係なく、最低限必須となる装置構成が、素子結像光学系５だけと変わらない。従って、特に、アレイ状のレンズ４に多数個のレンズ４０が成形されている場合に、上述した従来技術に係る各偏芯測定装置との比較上、簡単かつ小規模な装置構成で実現可能となる。
【０１７３】
偏芯測定装置１は、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を測定することが可能となる単純な原理であるため、少なくとも一方の面が非球面であるレンズに限らず、両面が球面であるレンズに対しても、なんら問題なく適用可能である。
【０１７４】
また、偏芯測定装置１では、測定作業についても、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストから、レンズ４０の偏芯の量を測定するだけで十分となり、測定作業が簡易となるため、偏芯測定の煩雑さを低減することができる。
【０１７５】
また、第１透過像９１および第２透過像９２は、対応するレンズ４０における第１面４１または第２面４２が平坦でない限り、測定が可能な程度に鮮明となるため、光軸付近が平坦であるレンズ４０の偏芯の量を測定する場合であっても、測定が困難になる虞を低減することが可能である。
【０１７６】
なお、偏芯測定装置１による、偏芯測定の精度は、素子結像光学系５を備える観察系の分解能に応じて、高精度化させることが可能である。素子結像光学系５において、第１透過像９１および第２透過像９２の分解能を向上させる手法については、詳細を省略するが、分解能としては、検出系により第１透過像９１および第２透過像９２の各寸法の測定を行った場合に、絶対精度が１μｍ以下であるのが好ましい。この場合、第１透過像９１および第２透過像９２の各寸法精度は、絶対精度に近い値で測定することが可能である。この結果、円形である、第１透過像９１および第２透過像９２の各中心間の相対距離から、偏芯およびレンズ間ピッチを測定した結果も同様に、絶対精度と同程度の精度で測定が可能となる。さらに、球面、または非球面の形状が成型プロセス能力により、回転非対称になっていたり、設計値に対する誤差を有していたりする場合においても、観察像として用いる部分の転写性さえ良好に出来ていれば測定が可能である。一方、従来技術では、面形状が対象で形状誤差量が小さいことが必須となる。
【０１７７】
図６は、レンズ４０の変形例であるレンズ４０´の構成と、レンズ４０´から形成される第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストと、の関係を示す図である。
【０１７８】
図６に示すレンズ４０´は、レンズ４０の構成に対して、光３が入射される面と反対側の面における有効口径の外周部分、すなわち、第１面４１の外周部分に、突出部が設けられている点が異なる。この外周部分とは、いわゆるレンズのコバである。該突出部は、他にも、第２面４２の外周部分（コバ）に設けられていてもよいし、第１面４１および第２面４２の両外周部分（コバ）に設けられていてもよい。
【０１７９】
上記突出部は、第１面４１および／または第２面４２の周囲において、鉛直上方に突出した突出領域４５、および、突出領域４５の周囲において突出領域４５に対する段差を形成している段差領域４６を有している。図６では、上記突出部が第１面４１側に設けられているため、突出領域４５が第１面４１の周囲において、鉛直上方に突出している。
【０１８０】
測定対象となるレンズの形状によっては、第１および第２透過像を区別することが簡単でない場合もある。
【０１８１】
転写によりレンズを形成するプロセスに対しては、例えば、コバに上記突出部を設け、この突出部を結像させた像を、さらに用いることで、測定が行いやすくなる。
【０１８２】
すなわち、上記突出部の突出領域４５は、入射された光３（図１参照）を、ほとんど散乱させることなく直進させる。これにより、突出領域４５を結像した像部分は、他の像（第１透過像９１および第２透過像９２）部分と比較して明るくなる（図６の符号９５参照）。
【０１８３】
一方、上記突出部の段差領域４６は、入射された光３（図１参照）を散乱させる。これにより、段差領域４６を結像した像部分は、他の像部分と比較して暗くなる（図６の符号９６参照）。
【０１８４】
この結果、明るい領域９５および暗い領域９６により、第１透過像９１および第２透過像９２では、その輪郭を認識しやすくなるため、第１透過像９１および第２透過像９２のコントラストに基づいた、レンズ４０´の偏芯の量の測定が行いやすくなる。
【０１８５】
なお、図６に示すとおり、第１面４１側に上記突出部を設ける場合、レンズ４０´における、光３が入射される面における有効口径の外周部分、すなわち、第２面４２の外周部分においては、中心を求める面の環中心を求める面の反対面の形状による光線を、曲げたり散乱したりする影響を少なくするため、平面であることが好ましい。
【０１８６】
レンズ４０´は、アレイ状のレンズ４（図１参照）を構成する、各レンズ４０のうちの１個であってもよい。
【０１８７】
図１０は、２個のレンズ４０ｐおよび４０ｑを貼り合わせてなるレンズ４０ｒの偏芯が発生していない場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。図１１は、レンズ４０ｒの偏芯が発生している場合の、中心位置偏芯測定部８１による偏芯測定の要領を説明する図である。
【０１８８】
図１０および図１１に示すレンズ４０ｒにおける、２個のレンズ４０ｐおよび４０ｑの貼り合わせは必須でなく、レンズ４０ｐおよび４０ｑは互いに、レンズ４０ｒの理想的な光軸に概ね沿った方向に重なり合っていればよい。
【０１８９】
レンズ４０ｐは、第１面４１ｐと第２面４２ｐとを、それぞれ有している。レンズ４０ｑは、第１面４１ｑと第２面４２ｑとを、それぞれ有している。
【０１９０】
中心位置偏芯測定部８１は、図２および図３で説明したのと同様の要領で、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間で発生する偏芯の量ｄｄを測定することができる。
【０１９１】
第１面４１ｐ、第２面４２ｐ、第１面４１ｑ、および第２面４２ｑを、素子結像光学系５が結像させた像は、それぞれ、第１透過像９１ｐ、第２透過像９２ｐ、第１透過像９１ｑ、および第２透過像９２ｑとなる。
【０１９２】
中心位置偏芯測定部８１は、例えば上述した最小二乗法により、第１透過像９１ｐ、第２透過像９２ｐ、第１透過像９１ｑ、および第２透過像９２ｑの各中心である、中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑを、それぞれ算出する。
【０１９３】
そして、中心位置偏芯測定部８１は、それぞれ算出した中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑから、考えられる全ての、中心同士の離間距離を求める。
【０１９４】
中心９３ｐ、中心９４ｐ、中心９３ｑ、および中心９４ｑの全てが同じ位置となる場合は、レンズ４０ｐ間、レンズ４０ｑ間、さらには、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の全てにおいて、偏芯は発生していない（図１０参照）。
【０１９５】
中心９３ｐおよび９４ｐと、中心９３ｑおよび９４ｑと、が互いに距離ｄｄ離間されている場合、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間においては、量がｄｄであるレンズ４０ｒの偏芯が発生している（図１１参照）。
【０１９６】
光軸４１ｐａ、光軸４２ｐａ、光軸４１ｑａ、および光軸４２ｑａは、それぞれ、第１面４１ｐの中心を通っている光軸、第２面４２ｐの中心を通っている光軸、第１面４１ｑの中心を通っている光軸、第２面４２ｑの中心を通っている光軸に対応している。
【０１９７】
図１０の場合、光軸４１ｐａ、光軸４２ｐａ、光軸４１ｑａ、および光軸４２ｑａは、互いに一致し、この場合、中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０ｒの偏芯が発生していないとすることができる。
【０１９８】
一方、図１１の場合、光軸４１ｐａおよび４２ｐａと、光軸４１ｑａおよび４２ｑａとは、レンズ４０ｒの理想的な光軸に垂直な方向に関して互いに距離ｄｄだけ離間して存在し、この場合、中心位置偏芯測定部８１は、量がｄｄであるレンズ４０ｒの偏芯、具体的には、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の偏芯が発生しているとすることができる。
【０１９９】
なお、レンズ４０ｐ間およびレンズ４０ｑ間での各偏芯の量ｄは、図２および図３に示すのと同様の要領（偏芯の量ｄを求める要領）で実施すればよい（図１５および図１６参照）。すなわち、図１５および図１６の符号「４０ｐ、４１ｐ、４２ｐ」「９１ｐ、９２ｐ、９３ｐ、９４ｐ」「４１ｐａ、４２ｐａ」はそれぞれ、図２および図３の符号「４０、４１、４２」「９１、９２、９３、９４」「４１ａ、４２ａ」に対応しているものとして解釈すればよい。ここでは、便宜上、レンズ４０ｐ間での偏芯の量ｄを測定する場合のみを示しているが、レンズ４０ｑ間での偏芯の量ｄを測定する場合においても、同様である。
【０２００】
中心位置偏芯測定部８１は、レンズ４０ｐ間およびレンズ４０ｑ間での各偏芯の量に加え、図１１に示す、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間の偏芯の量ｄｄを測定することで、レンズ４０ｒの偏芯の量を測定することができる。
【０２０１】
図１０および図１１に係る偏芯測定の要領は、樹脂からなる１枚の板に複数個のレンズ４０ｐが一体的に成形されたアレイ状のレンズ４ｐ、および、樹脂からなる１枚の板に複数個のレンズ４０ｑが一体的に成形されたアレイ状のレンズ４ｑに対しても、同様に適用可能である（図１２参照）。
【０２０２】
さらに、図１０および図１１に係る偏芯測定の実施と、レンズ４０ｐおよび４０ｑの相対的な位置関係の調整と、を、同時にまたは交互に実施することで、レンズ４０ｒの調芯（２個のレンズの各光軸を一直線とさせること）が可能である。この調芯は、１個のレンズ４０ｒに対しても、複数個のレンズ４０ｒに対しても、同様に実施可能である。
【０２０３】
さらに、上記調芯は、レンズ４０ｐおよび４０ｑの相対的な位置関係の調整のかわりに、図１２に示すアレイ状のレンズ４ｐおよび４ｑの相対的な位置関係の調整を実施することでも、実施可能である。
【０２０４】
図１３（ａ）〜（ｃ）には、上記調芯の要領の概略を示している。具体的に、図１３（ａ）〜（ｃ）には、図１２に示すアレイ状のレンズ４ｐおよび４ｑの相対的な位置関係の調整を実施する場合を示している。
【０２０５】
まず、アレイ状のレンズ４ｐと、アレイ状のレンズ４ｑと、を、貼りあわせることなく単に重ね合わせ、この状態で、各レンズ４０ｐと対応する各レンズ４０ｑとの間での偏芯の量ｄｄを、図１０および図１１で示す要領により測定する（図１３（ａ）参照）。
【０２０６】
図１３（ａ）に係る偏芯測定後、アレイ状のレンズ４ｐまたは４ｑを、レンズ４０ｒ（図１０参照）の理想的な光軸に対して垂直となり、かつ、互いに垂直である、Ｘ方向およびＹ方向に、必要に応じて移動させ、調芯を図る（図１３（ｂ）参照）。
【０２０７】
また、図１３（ａ）に係る偏芯測定後、アレイ状のレンズ４ｐまたは４ｑを、レンズ４０ｒの理想的な光軸に対して垂直となる方向に、必要に応じて回転（角度γ参照）させ、調芯を図る（図１３（ｃ）参照）。
【０２０８】
なお、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る各調芯を実施する順序は、特に限定されず、どちらの調芯を先に実施してもよい。また、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る調芯後毎には、必要に応じて適宜、図１３（ａ）に係る偏芯測定を再度実施するのが好ましい。さらに、図１３（ａ）に係る偏芯測定を継続的に実施しながら、図１３（ｂ）および（ｃ）に係る各調芯を実施してもよい。
【０２０９】
レンズ４０ｒ（図１０等参照）に、突出領域４５および段差領域４６を有している上記突出部（図６参照）を設けた場合には、さらに、該突出部の高さに応じて、レンズ４０ｐとレンズ４０ｑとの間隔を調整することが可能である（図１４参照）。
【０２１０】
図１４に示すレンズ４０ｒ´は、レンズ４０ｒの変形例である。レンズ４０ｒ´において、レンズ４０ｐおよび４０ｑにはそれぞれ、偏芯測定時において素子結像光学系５に近い側（図１４の断面図下側）となる面における、有効口径の外周部分に、上記突出部（突出領域４５および段差領域４６）が設けられており、これらのレンズをそれぞれ、レンズ４０ｐ´および４０ｑ´（第１および第２光学素子）と称している。
【０２１１】
ここで、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´とは、レンズ４０ｐ´の上記突出部がレンズ４０ｑ´に当接するように貼り合せている。そして、これにより、該当接していない部分において、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´とは、一定間隔、離間されることとなる。レンズ４０ｐ´の上記突出部の高さに応じて、該一定間隔は変更することができる。従って、レンズ４０ｐ´の上記突出部により、レンズ４０ｐ´とレンズ４０ｑ´との間隔を調整することができる。
【０２１２】
偏芯測定装置１では、被写体までの距離が変化しても像の形状が変化しないという特性を有する素子結像光学系５により、測定対象となるレンズの各面を結像させて、像（第１および第２透過像）をそれぞれ形成し、これらの各像のコントラストに基づいて、該レンズの偏芯測定等を行う。このため、偏芯測定装置１では、測定対象となるレンズの各面のうち、どの面が素子結像光学系５に近い側（または、光源２に近い側）となっているかに関わらず、以上で説明したのと同様の各要領で、該レンズの偏芯測定等が可能である。本実施の形態では、便宜上、第１面が素子結像光学系５に近い側の面である場合と、第２面が素子結像光学系５に近い側の面である場合と、の両方を、具体的な実施例に応じて適宜考慮しているが、たとえ、これらの面が光源２に近い側の面であったとしても、得られる像のコントラストはほとんど変化しないため、測定になんら支障を与えるものではない。
【０２１３】
なお、本発明に係る光学素子としては、レンズ以外にも、偏芯の概念が存在する、全ての透明光学素子が挙げられる。また、光学素子としてのレンズには、撮像レンズ、集光用レンズ、照明用レンズ等が存在する。
【０２１４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１５】
本発明は、レンズ等の光学素子の偏芯の量を測定する、偏芯測定装置および偏芯測定方法に適用できる。また、本発明は、偏芯測定装置が偏芯の量を測定する対象となる、光学素子、光学素子アレイ、および光学素子ユニットに適用できる。
【符号の説明】
【０２１６】
１ 偏芯測定装置
３ 光（光学素子に入射される光）
４、４ｐ、４ｑ アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）
５ 素子結像光学系
６ イメージセンサ（撮像素子）
４０、４０´、４０ｒ、４０ｒ´、４０ｐ、４０ｑ、４０ｐ´、４０ｑ´
レンズ（光学素子）
４５ 突出領域（突出部）
４６ 段差領域（突出部）
８０ 偏芯測定部
８１ 中心位置偏芯測定部
８２ 直径縮小偏芯測定部
８３ 第１像間距離測定部
８４ 第２像間距離測定部
９１、９１ｐ、９１ｑ、９１ｔ 第１透過像
９２、９２ｐ、９２ｑ、９２ｔ 第２透過像
９３、９３ｐ、９３ｑ 第１透過像の中心
９４、９４ｐ、９４ｑ 第２透過像の中心
１４４、１４５ アレイ状のレンズ（光学素子アレイ）
４０１〜４０３ レンズ（光学素子）
９１１〜９１３ 第１透過像
９２１〜９２３ 第２透過像
９３１〜９３３ 第１透過像の中心
９４１〜９４３ 第２透過像の中心
ａ、ｂ 直径
ｄ、ｄｄ 距離（離間距離）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、
物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、
上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、
上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものであることを特徴とする偏芯測定装置。
【請求項２】
上記第１および第２透過像のコントラストに基づいて、上記光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【請求項３】
上記偏芯測定部は、
上記第１および第２透過像の各中心間の離間距離を、上記光学素子の偏芯の量とする中心位置偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項２に記載の偏芯測定装置。
【請求項４】
上記第１および第２透過像のうち、少なくとも一方は、円形である円形透過像であり、
上記偏芯測定部は、
上記光学素子の偏芯が発生していない場合における上記円形透過像の直径に対して、実際に結像された上記円形透過像の直径が縮小している寸法から、上記光学素子の偏芯の量を測定する直径縮小偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の偏芯測定装置。
【請求項５】
上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、
２個の上記第１透過像の各中心間の離間距離を測定する第１像間距離測定部と、２個の上記第２透過像の各中心間の離間距離を測定する第２像間距離測定部と、のうち、少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏芯測定装置。
【請求項６】
上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、
上記中心位置偏芯測定部は、各第１および第２透過像の中心間の離間距離のうち、少なくとも１つを、上記光学素子の偏芯の量とすることを特徴とする請求項３に記載の偏芯測定装置。
【請求項７】
少なくとも各々１個の、上記第１および第２透過像を、画像として表示するための撮像素子を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏芯測定装置。
【請求項８】
光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、
物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、
上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含むことを特徴とする偏芯測定方法。
【請求項９】
複数個の上記光学素子が一体的に成形された光学素子アレイを用いて、
上記光学素子アレイを構成する各光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、を行うことを特徴とする請求項８に記載の偏芯測定方法。
【請求項１０】
２個の上記光学素子アレイを重ね合わせる工程と、
２個の光学素子アレイを重ね合わせる上記工程により、重なり合った２個の上記光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、
測定された各偏芯の量に基づいて、重なり合った２個の上記光学素子の、各光軸同士を一直線とさせるように、各光学素子アレイの相対的な位置関係を調整する工程と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の偏芯測定方法。
【請求項１１】
予め、少なくとも１個の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程を含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の偏芯測定方法。
【請求項１２】
上記光学素子を２個用いて、
一方の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程と、
一方および他方の各光学素子を、上記突出部を他方の上記光学素子に当接させるように貼り合わせる工程と、を行うことを特徴とする請求項８に記載の偏芯測定方法。
【請求項１３】
入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、
片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けたことを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
複数個の光学素子が一体的に成形された光学素子アレイであって、
複数個の上記光学素子のうち少なくとも１個は、請求項１３に記載の光学素子であることを特徴とする光学素子アレイ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の光学素子である第１光学素子と、
第２光学素子と、を備え、
上記第１光学素子の突出部は、上記第２光学素子に当接していることを特徴とする光学素子ユニット。
【請求項１】
光学素子に入射された光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定可能な偏芯測定装置であって、
物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系を備え、
上記素子結像光学系は、入射された上記透過光により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させるものであり、
上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定可能なものであることを特徴とする偏芯測定装置。
【請求項２】
上記第１および第２透過像のコントラストに基づいて、上記光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の偏芯測定装置。
【請求項３】
上記偏芯測定部は、
上記第１および第２透過像の各中心間の離間距離を、上記光学素子の偏芯の量とする中心位置偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項２に記載の偏芯測定装置。
【請求項４】
上記第１および第２透過像のうち、少なくとも一方は、円形である円形透過像であり、
上記偏芯測定部は、
上記光学素子の偏芯が発生していない場合における上記円形透過像の直径に対して、実際に結像された上記円形透過像の直径が縮小している寸法から、上記光学素子の偏芯の量を測定する直径縮小偏芯測定部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の偏芯測定装置。
【請求項５】
上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、
２個の上記第１透過像の各中心間の離間距離を測定する第１像間距離測定部と、２個の上記第２透過像の各中心間の離間距離を測定する第２像間距離測定部と、のうち、少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏芯測定装置。
【請求項６】
上記第１および第２透過像は、それぞれ複数個存在しており、
上記中心位置偏芯測定部は、各第１および第２透過像の中心間の離間距離のうち、少なくとも１つを、上記光学素子の偏芯の量とすることを特徴とする請求項３に記載の偏芯測定装置。
【請求項７】
少なくとも各々１個の、上記第１および第２透過像を、画像として表示するための撮像素子を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏芯測定装置。
【請求項８】
光学素子に入射させた光が、該光学素子を透過した透過光を用いて、該光学素子の偏芯の量を測定する偏芯測定方法であって、
物体側テレセントリック光学系または両側テレセントリック光学系である素子結像光学系に、上記透過光を入射させて、該素子結像光学系により、上記光学素子の両面をそれぞれ結像させる工程と、
上記光学素子の両面をそれぞれ結像させた、第１および第２透過像のコントラストに基づいて、該光学素子の偏芯の量を測定する工程と、を含むことを特徴とする偏芯測定方法。
【請求項９】
複数個の上記光学素子が一体的に成形された光学素子アレイを用いて、
上記光学素子アレイを構成する各光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、を行うことを特徴とする請求項８に記載の偏芯測定方法。
【請求項１０】
２個の上記光学素子アレイを重ね合わせる工程と、
２個の光学素子アレイを重ね合わせる上記工程により、重なり合った２個の上記光学素子に対する、両面をそれぞれ結像させる上記工程と、偏芯の量を測定する上記工程と、
測定された各偏芯の量に基づいて、重なり合った２個の上記光学素子の、各光軸同士を一直線とさせるように、各光学素子アレイの相対的な位置関係を調整する工程と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の偏芯測定方法。
【請求項１１】
予め、少なくとも１個の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程を含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の偏芯測定方法。
【請求項１２】
上記光学素子を２個用いて、
一方の上記光学素子に対して、該光学素子の片面の外周部分または両面の各外周部分に、入射された光を散乱させる突出部を設ける工程と、
一方および他方の各光学素子を、上記突出部を他方の上記光学素子に当接させるように貼り合わせる工程と、を行うことを特徴とする請求項８に記載の偏芯測定方法。
【請求項１３】
入射された光が透過した透過光が用いられて、偏芯の量が測定される光学素子であって、
片面における有効口径の外周部分、または、両面における各有効口径の外周部分に、上記入射された光を散乱させる突出部を設けたことを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
複数個の光学素子が一体的に成形された光学素子アレイであって、
複数個の上記光学素子のうち少なくとも１個は、請求項１３に記載の光学素子であることを特徴とする光学素子アレイ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の光学素子である第１光学素子と、
第２光学素子と、を備え、
上記第１光学素子の突出部は、上記第２光学素子に当接していることを特徴とする光学素子ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−３３４７３（Ｐ２０１１−３３４７３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７９９４６（Ｐ２００９−１７９９４６）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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