非球面レンズの偏心測定装置及び偏心測定方法。
【課題】容易且つ高精度に非球面レンズの非球面偏心量及び方向を測定することができる偏心測定装置及び偏心測定方法の提供。
【解決手段】被検レンズを回転させ、近軸曲率中心に集光された光束の被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定し、被検面上に集光光束が常に照射されるように照明光学系と被検レンズとの間隔を移動させて、その移動量及び被検レンズの回転角の検出結果に基づいて被検面の面振れ量を検出し、面振れ量の検出結果と被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から回転軸に対する被検面の面頂位置を算出し、該面頂位置と、前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する。
【解決手段】被検レンズを回転させ、近軸曲率中心に集光された光束の被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定し、被検面上に集光光束が常に照射されるように照明光学系と被検レンズとの間隔を移動させて、その移動量及び被検レンズの回転角の検出結果に基づいて被検面の面振れ量を検出し、面振れ量の検出結果と被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から回転軸に対する被検面の面頂位置を算出し、該面頂位置と、前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非球面レンズの非球面軸の傾きを測定する為の非球面レンズの偏心測定装置及び偏心測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非球面レンズが持つ非球面偏心量を測定することは、例えば、製品検査において、製品の良否を判定する際に必要になり、更に、試作された非球面レンズの型押し向きを調整する際にも必要になるものである。ここでは、両面に非球面をもったレンズの非球面偏心量について、図９（ａ）を用いて説明する。図９（ａ）において、実線で示す被検レンズとしての非球面レンズ１００の非球面１０１ａ，１０１ｂは、仮想線で示す近軸球面１０２ａ，１０２ｂを基準として設計された面である。近軸球面１０２ａ，１０２ｂの曲率中心ｏａ，ｏｂを結ぶ線Ａｘが非球面レンズ１００の光軸となる。また、非球面１０１ａの頂点(面頂)ｔｂと近軸球面１０２ａの曲率中心ｏｂとを結ぶ非球面軸Ａｘａ、及び非球面１０１ｂの頂点(面頂)ｔｂと近軸球面１０２ｂの曲率中心ｏａとを結ぶ非球面軸Ａｘｂの２つの非球面軸が存在する。非球面レンズが設計どおりに製作されていれば、光軸Ａｘ、非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂの３つの軸は完全に一致するが、実際にはそのようなレンズを製作することは困難である。
【０００３】
光軸Ａｘ、非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂの３つの軸がずれた状態では、非球面１０１ａ，１０１ｂは理想状態から傾いており、光軸Ａｘと非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂは、それぞれ光軸に対し、角度εａ及びεｂを成して交差している。この時の角度εａ（チルト）が非球面１０１ａの非球面偏心量であり、角度εｂ（チルト）が非球面１０１ｂの非球面偏心量である。そして、図９(ｂ)，(ｃ)に示すように光軸を基準として、原点から非球面面頂（非球面の頂点）への方向が非球面偏心の方向である（即ち、非球面１０１ａの非球面偏心の方向はθεａ、非球面１０１ｂの非球面偏心の方向はθεｂとなる）。ここで、角度εａ及びεｂは、非球面偏心量をチルトとして定義した場合であるが、該非球面偏心量をシフトとして定義することも可能である。この場合には、非球面面頂ｔａから光軸Ａｘに垂線を下ろした時の該垂線の長さδａ及び、非球面面頂ｔｂから光軸Ａｘに垂線を下ろした時の該垂線の長さδｂが、それぞれシフトで定義した非球面偏心量となる。このような非球面レンズを製作した場合、出来上がったレンズの評価をする為に、まず、非球面偏心量と方向とを測定し、その後、製品の評価及び、型修正などを行なう必要がある。
【０００４】
図１０に従来の非球面レンズの偏心を測定する為の偏心測定装置の概略構成を示す。
図１０に示すように、従来の偏心測定装置２００としては、被検レンズ１００を保持するレンズ受け部３００と、該レンズ受け部３００を回転自在に軸支する回転レンズ支持部材４００と、図示しない光源と、照射光学系及び撮像素子などの光学部品とを有する。また、被検レンズ１００の近軸曲率中心の偏心量と方向を検出する近軸偏心測定部５００、及び図示しないレーザ光源干渉光学系を有し、更に、近軸偏心測定部５００の光軸から外れた位置に、該近軸偏心測定部５００とは別体に配置され、被検レンズ１００の被検面の形状を干渉縞の変化の様子から検出する被検面形状測定部６００を有する。そして、非球面レンズの偏心測定時には、被検レンズ１００を回転させて、被検面形状測定部６００で測定して得たデータと、被検レンズ１００の被検面の設計式とを対比させ、両者の差が最も小さくなる相対的なシフト量及びチルト量を求め、該シフト量及びチルト量から回転軸９００に対する被検レンズ１００の面頂の位置を測定し、該面頂の位置と近軸偏心測定部５００で測定された被検レンズの近軸曲率中心の偏心量及び方向とから、被検レンズ１００の光軸に対する被球面軸の傾き量及び方向を算出する非球面レンズの偏心測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる従来の非球面レンズの偏心測定装置では、近軸偏心測定部及び被検面形状測定部の各光学的アライメントの調整や、測定基準点の調整などをそれぞれ個別に行う必要があり、測定工数が増加するとともに、測定精度向上に限界があった。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、容易、且つ高精度に非球面レンズの非球面偏心量及びその方向を測定することができる偏心測定装置及び偏心測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為に、本発明の非球面レンズの偏心測定装置にあっては、非球面レンズの偏心測定装置であって、被検レンズを保持するレンズ保持部材と、前記保持部材を回転させる回転手段と、照明光源と、前記照明光源からの光を被検レンズの被検面に照射する照明光学系と、被検レンズの被検面からの反射光を結像させる結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を検出する像検出手段と、前記レンズ保持部材に対する前記照明光学系の光軸方向における相対的な位置を移動可能とする光軸方向移動手段と、被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された光束を前記像検出手段により検出し、検出された前記光束の前記回転手段の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から該回転軸に対する前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する偏心状態算出部と、前記照明光学系からの光束が被検レンズの被検面上に集光するように、前記光軸方向移動手段によって前記照明光学系と前記レンズ保持部材との間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び前記レンズ保持部材の相対的な移動量及び前記回転手段の回転角を検出し、検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出部と、前記面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、前記偏心状態算出部により算出された近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成する為に、本発明の非球面レンズの偏心測定方法にあっては、照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、前記照明光学系からの光束を、被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出工程と、前記面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する被検面の面頂位置と、前記偏心状態測定工程により測定された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の偏心測定装置及び偏心測定方法によれば、容易且つ高精度に非球面レンズの非球面偏心量及びその方向を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
＜偏心測定装置＞
図１及び図２は、本実施の形態に係る偏心測定装置１の概略構成説明図である。また、図７及び図８は本実施の形態に係る偏心測定装置１の変形例を示す概略構成説明図である。尚、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態に係る偏心測定装置１は、被検レンズ１０を保持するレンズ保持部材２０と、前記レンズ保持部材２０のレンズ保持面２１とは反対側の面が連結され、該レンズ保持部材２０を回転させる回転手段３０と、レンズ保持部材２０上に載置されたレンズ１０の被検面１０ｂから所定の間隔をもって配置されるオートコリメーション方式測定部５０と、偏心測定装置における各部の制御及び所定の演算を行う制御・演算装置７０とを備え、更に適宜選択されるその他の構成を備えている。
【００１３】
レンズ保持部材２０は、図１の断面で示すように、円筒形状であり、図中上端側の内周縁が被検レンズ１０に接触して該被検レンズ１０の位置決めがされる。またレンズ保持部材２０の下端側にはフランジ部が形成されている。そして、レンズ保持部材２０の下端側フランジ部によって、レンズ保持部材２０と回転手段３０とが同軸的に連結される。回転手段３０は、駆動源としての図示しないモータを備えている。更に、回転手段３０の図示しないモータの駆動軸には、ロータリーエンコーダ４０が接続されており、該ロータリーエンコーダ４０により、回転手段３０の回転角を検出することが可能となる。
【００１４】
オートコリメーション方式測定部５０は、照明光源５１と、照明光源５１からの光を集光性の光束として被検レンズ１０の被検面に照射する照明光学系５２ａ，５２ｂと、被検レンズ１０の被検面からの反射光を結像させる結像光学系５３ａ，５３ｂと、結像光学系５３ａ，５３ｂにより結像された像を検出する像検出手段５４と、少なくとも照明光学系５２ａ，５２ｂとレンズ保持部材２０との間隔を光軸方向に相対的に変更可能として、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能する光軸方向移動手段５５と、照明光学系５２ａ，５２ｂ、及びレンズ保持部材２０を光軸Ｌ方向と直交する方向に相対的に移動可能として、該照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌと直交する方向での被検レンズ１０の被検面上への照射位置を変更可能する水平方向移動手段５６と、照明光学系５２ａ，５２ｂの光路中に設けられ照明光源５１から発する光を被検レンズ１０に向けて透過するとともに、被検レンズの被検面からの反射光を像検出手段５４に向けて反射するハーフミラー５７とを備えている。
【００１５】
オートコリメーション方式測定部５０は、筐体５０Ａ内に収納され、該筐体５０Ａ全体が支柱５７に取り付けられていることが好ましい。また、本実施の形態に示すオートコリメーション方式測定部５０は、照明光学系の一部を構成する正レンズ５２ｂと結像光学系の一部を構成する正レンズ５３ｂを共用するものである。
【００１６】
照明光源５１としては、特に制限はないが、例えば、レーザダイオードや半導体レーザなどが好適に挙げられる。
【００１７】
照明光学系としては、照明光源５１からの光を被検面上又は、被検レンズ１０の被検面の近軸曲率中心に集光できる構成であれば、特に制限はなく、図１に示す、所定の間隔をもって対向配置された２つの正レンズ５２ａ，５２ｂを備えた構成の他に、複数のレンズ群を備えたものでもよい。結像光学系としては、ハーフミラー５７を介して９０°配置された２つの正レンズ５３ａ，５３ｂを備えた構成の他に、複数のレンズ群を備えたものでもよい。また、結像光学系を構成するレンズ５３ａの結像位置に配置された像検出手段５４としては、ＣＣＤなどの通常の撮像素子を用いることができる。
【００１８】
光軸方向移動手段５５（５５Ａ，５５Ｂ）としては、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能な構成であれば、特に制限はないが、例えば、図１に示すように、光軸方向移動手段５５Ａが、照明光学系５２ａ，５２ｂ中の被検レンズ１０側の正レンズ５２ｂの位置を光軸Ｌ方向に移動可能とすることにより、該光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能とする構成が好適に挙げられる。
【００１９】
また、光軸方向移動手段５５の変形例としては、図７に示すように、照明光学系を構成する各レンズ５２ａ，５２ｂは固定として、光軸方向移動手段５５Ｂによって、オートコリメーション方式測定部５０の筐体５０Ａが支柱５７に対して、光軸Ｌの方向と平行に移動可能とする構成が好適に挙げられる。ここで、正レンズ５２ｂ又は筐体５０Ａの移動機構としては、公知のスライドガイド等を用いることができる。また、光軸方向移動手段５５としては、モータ等を利用して、その移動制御を遠隔操作で行うようにすることができる。更に、筐体５０Ａに対して、レンズ保持手段２０側を移動させるように構成してもよい。
【００２０】
この場合、照明光学系を構成する各レンズ５２ａ，５２ｂの間隔変動に伴う測定誤差の影響を防止することができ、測定精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
水平方向移動手段５６としては、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌと直交する方向での被検レンズ１０の被検面上への照射位置を変更可能な構成であれば、特に制限はないが、例えば、図１に示すように、筐体５０Ａが支柱５７に対して、光軸Ｌと直交する方向に移動可能とする構成が好適に挙げられる。また、水平方向移動手段５６としては、モータ等を利用して、その移動制御を遠隔操作で行うようにすることができる。更に、筐体５０Ａに対して、レンズ保持手段２０側を移動させるように構成してもよい。光軸方向移動手段５５及び水平方向移動手段５６により、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検レンズ１０の所定の位置に集光するように、被検レンズ１０の被検面上における所定の位置に照射される。ここで、被検レンズ１０の被検面の回転軸Ｍに対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する場合には、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検面の近軸曲率中心に集光するように被検レンズ１０の被検面上における所定の位置に照射される。また、被検レンズ１０の被検面の回転軸Ｍ方向での面振れ量を検出する場合には、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検面上の所定の位置に集光するように照射される。
【００２２】
像検出手段５４は、被検レンズ１０の被検面上に照射された光束の該被検面からの反射光をスポット像として検出する。
【００２３】
制御・演算装置７０としては、図示しない偏心状態算出部、面振れ量検出部及び非球面偏心量算出手段を備えている。
【００２４】
偏心状態算出部は、照明光からの光束が被検面の近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏａ）に集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが配置された状態において、像検出手段５４により検出されたスポット像の回転手段３０の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡から、回転手段３０の回転軸Ｍに対する近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏａ）の偏心量及び偏心方向を算出する。
【００２５】
面振れ量検出部は、被検レンズ１０の被検面上に、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束が、常に照射されるように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系とレンズ保持部材２０との間隔を適宜変更させて、照明光学系及びレンズ保持部材２０の相対的な移動量及び回転手段３０の回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する。尚、回転手段３０の回転角は、ロータリーエンコーダ４０により検知され該検知信号は出力信号を制御・演算装置７０に入力される。
【００２６】
非球面偏心量算出手段は、面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる回転手段３０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面の面頂位置を算出し、更に、算出された該面頂位置と、前記偏心状態算出部により算出された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズ１０の光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する。
【００２７】
本実施の形態に係る偏心測定装置１のその他の構成としては、モニタ８０が好適に挙げられる。モニタ８０は、例えば、像検出手段５４により検出されたスポット像が表示可能とされており、スポット像の回転手段３０の回転軸Ｍ回りでの振れ回りを表示して、後述する被検レンズの心出し調整工程や、被検レンズ１０の被検面の近軸曲率中心１ｏｂにスポット像を移動させる場合などに利用される。
【００２８】
尚、以上の説明では、被検レンズ１０は、レンズ両面が凸状の非球面形状から成る被検レンズについて説明したが、レンズの一方側面が球面で、他方側面が非球面のレンズに対しても適応可能であり、更に、レンズの両面又は片面が凹状の非球面または球面の被検レンズであっても同様に適応可能である。
【００２９】
＜偏心測定方法＞
次に、本発明の実施の形態に係る偏心測定方法について説明する。尚、以下に説明する非球面レンズの偏心測定方法は、レンズ両面が凸状の非球面形状から成る被検レンズについて説明するが、上述のとおり、他の形状の非球面レンズについても同様の測定方法を適応することが可能である。
本発明の実施の形態に係る非球面レンズの偏心測定方法は、近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、面振れ量検出工程と、非球面偏心量算出工程とを備え、更に必要に応じて、略心出し調整工程、心出し調整工程等のその他の工程を備える。
【００３０】
＜＜略心出し調整工程＞＞
略心出し調整工程は、図１に示す偏心測定装置１において、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０に支持させた後、該被検レンズ１０を回転手段３０によって回転させながら調心を行う工程である。被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上に載せただけでは、回転手段３０の回転軸Ｍに対して傾いていたり、ずれたりするので、オートコリメーション方式測定部５０の観察範囲内に、前記照明光学系で集光された光束が存在しないことが多い。そこで、略心出し調整工程により、被検レンズの被検面における近軸曲率中心に照明光学系で集光された光束を位置させて概略心出しを行う。まず、略心出し調整工程は、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上で回転させながら、オートコリメーション方式測定部５０の測定光軸、即ち、照明光学系５２ａ，５２ｂの光軸Ｌと、回転手段３０の回転軸Ｍとが略一致するように、該照明光学系を水平方向移動手段５６により移動させる。その後、光軸方向移動手段５５Ａ,５５Ｂにより、照明光学系で集光された光束を、予め設計値より求まっている被検レンズの被検面における近軸曲率中心の位置（図１では１ｏｂの位置）である観察範囲内に集光するように照明光学系を移動させる。この工程により略心出し調整が完了する。
【００３１】
＜＜心出し調整工程＞＞
心出し調整工程は、略心出し調整工程の次に、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上で回転させながら、被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの回転手段１０における回転軸Ｍに対する偏心量を検出し、この偏心量が概略０となるように被検レンズ１０の位置調整（偏心調整）を行う工程である。ここでの偏心調整では厳密に近軸曲率中心１ｏｂを回転軸Ｍに一致させる必要はないが、別途、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心量を測定するときに近軸領域で計算を行うので、被検面１０ａの反対面である被検面１０ｂの偏心量が小さい方が検出精度が高くなる。レンズ保持部材を回転する回転手段１０には、ロータリーエンコーダ４０が接続されており、ロータリーエンコーダ４０が測定した回転角度値により、被検レンズ１０の回転方向の基準を設定し、近軸曲率中心の偏心方向を測定する。
【００３２】
＜＜近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された光束を検出し、検出された該光束の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡及び被検レンズ１０の回転角から被検レンズ１０の被検面における回転軸Ｍに対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する工程である。近軸曲率中心の偏心状態測定工程としては、照明光学系と直接対面する被検レンズの第１被検面の非球面軸付近の面の接線に対して垂直に照明光学系からの照明光を照射して近軸曲率中心の偏心状態を測定する工程、及び照明光学系からの照明光を第１被検面を透過させた状態で、第２被検面の非球面軸付近の面の接線に対して垂直に照射して近軸曲率中心の偏心状態を測定する工程を含むものである。
【００３３】
＜＜面振れ量検出工程＞＞
被検面の面振れ量検出工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの被検面上に所定の光束が常に照射されるように、照明光学系５２ａ，５２ｂと被検レンズ１０との間隔を適宜変更させて、照明光学系５２ａ，５２ｂ及び被検レンズ１０の相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程である。被検面の面振れ量検出工程としては、照明光学系からの光束を該照明光学系と直接対面する被検レンズの第１被検面上に照射して第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程、及び照明光学系からの光束を第１被検面を透過させた状態で、第２被検面上に照射して第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程を含むものである。
【００３４】
＜＜非球面偏心量算出工程＞＞
非球面偏心量算出工程は、前記被検面の面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面の面頂位置を算出し、次いで、算出された被検面の面頂位置と、前記被検面の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向から、被検レンズ１０の光軸に対する被検面の非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程である。
【００３５】
［第１の実施の形態に係る偏心測定方法］
以下、本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定方法を図１〜図４を用いて説明する。
第１の実施の形態に係る偏心測定方法は、前述した略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、以下に説明するそれぞれの工程を備える。
【００３６】
即ち、本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定方法は、照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束を第１被検面を透過させて第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる被検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び前記第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備する。
【００３７】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ａの偏心状態を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程とを有する。
【００３８】
＜＜被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの第１被検面である被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂに集光された集光光束を検出し、検出された該光束の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡及び被検レンズ１０の回転角から被検レンズ１０の被検面１０ｂにおける回転軸Ｍに対する近軸曲率中心１ｏｂの偏心量及び偏心方向を測定する工程である。
【００３９】
本工程は、図３に示すように、まず、照明光源５１から照明光学系５２ａ，５２ｂによって集光された光束を被検面１０ｂの非球面軸付近の接線に垂直な方向から入射させる。光束は、近軸曲率中心１ｏｂに集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが調整される。そして、被検面１０ｂに入射した光束は、該被検面１０ｂ上で反射して同じ光路を戻り、結像光学系５３ａ，５３ｂにより像検出手段５４上に光束によるスポット像を結像する。ここで、被検面１０ｂが、回転軸Ｍに対して偏心（シフト及びチルト）の無い理想的な状態である場合には、回転手段１０を回転させて被検レンズを回転させても、像検出手段５４上のスポット像は振れ回ることはない。一方、被検面１０ｂが、回転軸Ｍに対して偏心している状態では、被検レンズ１０を回転させると、像検出手段５４上のスポット像は、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態に応じて振れ回る。そして、像検出手段５４が検出するスポット像の振れ回りの軌跡の出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。そして、スポット像の振れ回り半径及びスポット像の回転軸からの方向から、被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）を算出する。
【００４０】
＜＜被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
本工程は、図４に示すように、まず、照明光源５１から照明光学系５２ａ，５２ｂによって集光された照明光を被検面１０ｂを透過させた後に、被検面１０ａ上の非球面軸付近の接線に垂直な方向から入射させる。また、照明光学系からの光束は、近軸曲率中心１ｏａに集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが調整される。被検面１０ａに入射した光束は、該被検面１０ａで反射して同じ光路を戻り、結像光学系５３ａ，５３ｂにより像検出手段５４上にスポット像を結像する。被検面１０ａが、透過回転軸Ｍに対して偏心している状態では、被検レンズ１０を回転させると、像検出手段５４上のスポット像は、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態に応じて振れ回る。そして、像検出手段５４が検出するスポット像の振れ回りの軌跡の出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。そして、スポット像の振れ回り半径及びスポット像の回転軸からの方向から、被検面１０ａにおける近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）を算出する。
【００４１】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における面振れ量検出工程は、被検面１０ｂの面振れ量を測定する第１の面振れ量検出工程と、測定光束を被検面１０ｂを透過させた状態で被検面１０ａ上に照射させて被検面１０ａの面振れ量を測定する第２の面振れ量検出工程とを有する。
【００４２】
＜＜被検面１０ｂの面振れ量検出工程＞＞
被検面１０ｂの面振れ量検出工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの第１被検面である被検レンズ１０の被検面１０ｂ上に所定の光束が常に照射されるように、照明光学系５２ａ，５２ｂと被検レンズ１０との間隔を適宜変更させて、照明光学系５２ａ，５２ｂ及び被検レンズ１０の相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面１０ｂの回転軸方向での面振れ量を検出する工程である。
【００４３】
本工程は、まず、図１に示す照明光学系５２ａ，５２ｂを水平方向移動手段５６によって、図３に示す被検面１０ｂ上の面振れ量の測定を行う所定の測定位置（図３では、回転軸から半径方向にＲｂ離れた位置）に移動させる。次いで、被検レンズ１０を回転させながら、当該測定位置の被検面１０ｂ上に、常に、照明光源５１の光束が集光するように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系５２ａ，５２ｂの被検面１０ｂに対する間隔が調整される。そして、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量をリニアスケール等の公知の直線方向移動量測定手段により測定し、該直線方向移動量測定手段からの出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。測定位置（図３では、回転軸から半径方向にＲｂ離れた位置）を被検レンズ１０の半径方向に適宜移動させて、制御・演算装置７０に入力される光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量及び回転角の出力信号から、被検面１０ｂの輪帯状の三次元形状データを算出する。該三次元形状データが被検面１０ｂの面振れ量データとなる。
【００４４】
＜＜被検面１０ａの面振れ量検出工程＞＞
本工程は、まず、照明光学系５２ａ，５２ｂを光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂ、及び水平方向移動手段５６によって所定の場所に移動させて、照明光源５１の光束を被検レンズ１０の被検面１０ｂを透過させて、被検面１０ａ上の面振れ量の測定を行う所定の測定位置（図４では、回転軸から半径方向にＲａ離れた位置）に照射させる。次いで、被検レンズ１０を回転させながら、当該測定位置の被検面１０ａ上に、常に、照明光源５１の光束が集光するように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系５２ａ，５２ｂの被検面１０ａに対する間隔が調整される。そして、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量をリニアスケール等の公知の直線方向移動量測定手段により測定し、該直線方向移動量測定手段からの出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。測定位置（図４では、回転軸から半径方向にＲａ離れた位置）を被検レンズ１０の半径方向に適宜移動させて、制御・演算装置７０に入力される光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量及び回転角の出力信号から、被検面１０ａの輪帯状の三次元形状データを算出する算出する。該三次元形状データが被検面１０ａの面振れ量データとなる。尚、被検面１０ｂを透過させて被検面１０ａの振れ量を測定する場合には、被検レンズ１０の屈折率を考慮し、面振れ量を算出することが好ましい。屈折率の影響については、公知の方法により補正することが可能である。
【００４５】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における非球面偏心量算出工程は、被検面１０ｂの非球面偏心量を測定する第１の非球面偏心量算出工程と、被検面１０ａの非球面偏心量を測定する第２の非球面偏心量算出工程とを有する。
【００４６】
＜＜被検面１０ｂの非球面偏心量算出工程＞＞
被検面１０ｂの非球面偏心量算出工程は、被検面１０ｂの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量と被検面１０ｂの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面１０ｂの面頂位置を算出し、次いで、算出された被検面１０ｂの面頂位置と、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態測定工程及び被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態測定工程により測定された被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向、並びに被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズ１０の光軸に対する被検面１０ｂの非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程である。
【００４７】
以下、非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程を説明する。
まず、被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された、近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）と、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された、近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）とから、光軸１ｏａ―１ｏｂの回転軸Ｍに対する傾きを求める。以下、回転軸Ｍ方向をＺ軸方向とする直交座標系、Ｘ、Ｙ及びＺ軸を用いて説明する。
【００４８】
図５（ａ）は、近軸曲率中心１ｏａ及び１ｏｂと、非球面面頂１ｔｂとの位置をＸＹＺ座標で表し、図５（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、ＸＺ平面及びＹＺで表した図である。
【００４９】
近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）をそれぞれδａ１及びθａ１とし、近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）をそれぞれδｂ１及びθｂ１とすると、近軸曲率中心１ｏａの位置は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、次式で表される。
【００５０】
【数１】
【００５１】
また、近軸曲率中心１ｏｂの位置は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、次式で表される。
【００５２】
【数２】
【００５３】
次に、被検レンズ両面の近軸曲率中心偏心量を考慮して、Ｚ軸上での１ｏａから１ｏｂまでの高さＺｏを算出する。この高さＺｏは次式で表される。
【００５４】
【数３】
【００５５】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００５６】
【数４】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００５７】
【数５】
【００５８】
＜＜＜非球面１ｂの非球面軸の位置及び傾き＞＞＞
次に、被検面１０ｂの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量と被検面１０ｂの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、Ｚ軸（回転軸）に対する非球面１ｂの非球面軸の位置及び傾きとなる。以下、具体的に説明する。
【００５９】
まず、前記（３）式及び（４）式により得られた被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの位置のＸ成分及びＹ成分を、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量データに対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれシフトされる。次に、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ｂの面振れ量データをＺ軸方向にシフトさせる。更に、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂを中心として、被検面１０ｂの設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ｂの面振れ量データをチルトさせる。被検面１０ｂの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなる。図５は、このようにして求められた被検面１０ｂの面振れ量データのチルト量を、ＸＺ平面でのＺ軸に対するチルトεｂｘ１とし、ＹＺ平面でのＺ軸に対するチルトをεｂｙ１として表したものである。
【００６０】
このようにして求められた、チルト量が被検面１０ｂの非球面軸１ＡｘｂのＺ軸に対する傾きとなる。
【００６１】
次に、近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏｂｘ，１ｏｂｙ）の位置と、非球面軸１ＡｘｂのＺ軸に対する傾き（εｂｘ１，εｂｙ１）に基づいて、Ｚ軸に対する被検面１０ｂの面頂１ｔｂの位置を算出する。図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、被検面１０ｂの面頂１ｔｂ（１ｔｂｘ，１ｔｂｙ）の位置は次式で表される。
【００６２】
【数６】
【００６３】
次に、上記（８）式及び（９）式で求められた被検面１０ｂの面頂１ｔｂ（１ｔｂｘ，１ｔｂｙ）の位置と、近軸曲率中心の偏心状態測定工程で算出された近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対するシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１及び近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対するシフト量δａ１及びシフト方向θａ１とに基づいて、図５（ａ）に示す近軸曲率中心１ｏａと面頂位置１ｔｂとの間のＺ軸上投影長さ１Ｚｂを算出する。ここで、１Ｚｂは次式で表される。
【００６４】
【数７】
【００６５】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００６６】
【数８】
また、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘｂの傾きは次式で表される。
【００６７】
【数９】
【００６８】
次に、ＸＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒｂｘと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＸ成分εｂｘを算出する。図５（ｂ）に示すようにＸ成分εｂｘは次式で表される。
【００６９】
【数１０】
【００７０】
次に、図５（ｂ）に示す、面頂位置１ｔｂのＸ成分１ｔｂｘから光軸１ｏａ―１ｏｂのＸ成分１ｏａｘ―１ｏｂｘに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌｂｘを求める。Ｌｂｘを求めるには、まず、非球面軸１ＡｘｂをＸＺ平面に投影した投影長さ１ｒｂｘを求める。１ｒｂｘは次式で表される。
【００７１】
【数１１】
【００７２】
（１４）式を用いることによりＬｂｘは次式で表される。
【００７３】
【数１２】
【００７４】
同様に、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００７５】
【数１３】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘｂの傾きは次式で表される。
【００７６】
【数１４】
【００７７】
次に、ＹＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒｂｙと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＹ成分εｂｙを算出する。図５（ｃ）に示すようにＹ成分εｂｙは次式で表される。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
次に、図５（ｃ）に示す、面頂位置１ｔｂのＹ成分１ｔｂｙから光軸１ｏａ―１ｏｂのＹ成分１ｏａｙ―１ｏｂｙに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌｂｙを求める。Ｌｂｙを求めるには、まず、非球面軸１ＡｙｂをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒｂｙを求める。１ｒｂｙは次式で表される。
【００８０】
【数１６】
【００８１】
（１９）式を用いることによりＬｂｙは次式で表される。
【００８２】
【数１７】
【００８３】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂから非球面面頂までの距離を前記（１５）式及び（２０）式で算出されたＬｂｘ及びＬｂｙにより求め、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの傾き、即ち、非球面偏心量εｂを求める。非球面偏心量εｂは次式で表される。
【００８４】
【数１８】
【００８５】
（２１）式により非球面偏心量をチルトとして求めることができる。更に、非球面偏心量を次式によりシフトδｂとして求めることができる。
【００８６】
【数１９】
【００８７】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの偏心方向θｂを算出する。θｂは、光軸１ｏａ―１ｏｂに対して、非球面面頂１ｔｂがＸ方向にＬｂｘ及びＹ方向にＬｂｙだけ離れていることから次式により表される。
【００８８】
【数２０】
【００８９】
以上の工程により、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの傾きεｂ（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの偏心方向θｂを正確に求めることができる。
【００９０】
＜＜＜非球面１ａの非球面軸の位置及び傾き＞＞＞
次に、被検面１０ａの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量と被検面１０ａの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、Ｚ軸（回転軸）に対する非球面１ａの非球面軸の位置及び傾きとなる。以下、具体的に説明する。
【００９１】
まず、前記（１）式及び（２）式により得られた被検面１０ａにおける近軸曲率中心１ｏａの位置のＸ成分及びＹ成分を、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量データに対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれシフトされる。次に、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ａの面振れ量データをＺ軸方向にシフトさせる。更に、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａを中心として、被検面１０ａの設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ａの面振れ量データをチルトさせる。被検面１０ａの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなる。図６は、このようにして求められた被検面１０ａの面振れ量データのチルト量を、ＸＺ平面でのＺ軸に対するチルトεａｘ１とし、ＹＺ平面でのＺ軸に対するチルトをεａｙ１として表したものである。
【００９２】
このようにして求められた、チルト量が被検面１０ａの非球面軸１ＡｘａのＺ軸に対する傾きとなる。
【００９３】
次に、近軸曲率中心１ｏａ（１ｏａｘ，１ｏａｙ）の位置と、非球面軸１ＡｘａのＺ軸に対する傾き（εａｘ１，εａｙ１）に基づいて、Ｚ軸に対する被検面１０ａの面頂１ｔａの位置を算出する。図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、被検面１０ａの面頂１ｔａ（１ｔａｘ，１ｔａｙ）の位置は次式で表される。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
次に、上記（２４）式及び（２５）式で求められた被検面１０ａの面頂１ｔａ（１ｔａｘ，１ｔａｙ）の位置と、近軸曲率中心の偏心状態測定工程で算出された近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対するシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１及び近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対するシフト量δａ１及びシフト方向θａ１とに基づいて、図６（ａ）に示す近軸曲率中心１ｏａと面頂位置１ｔａとの間のＺ軸上投影長さ１Ｚａを算出する。ここで、１Ｚａは次式で表される。
【００９６】
【数２２】
【００９７】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘａの傾きは次式で表される。
【００９８】
【数２３】
【００９９】
次に、ＸＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒａｘと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＸ成分εａｘを算出する。図６（ｂ）に示すようにＸ成分εａｘは次式で表される。
【０１００】
【数２４】
【０１０１】
次に、図６（ｂ）に示す、面頂位置１ｔａのＸ成分１ｔａｘから光軸１ｏａ―１ｏｂのＸ成分１ｏａｘ―１ｏｂｘに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌａｘを求める。Ｌａｘを求めるには、まず、非球面軸１ＡｘａをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒａｙを求める。１ｒａｙは次式で表される。
【０１０２】
【数２５】
【０１０３】
（２９）式を用いることによりＬａｘは次式で表される。
【０１０４】
【数２６】
【０１０５】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘａの傾きは次式で表される。
【０１０６】
【数２７】
【０１０７】
次に、ＹＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒａｙと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＹ成分εａｙを算出する。図６（ｃ）に示すようにＹ成分εａｙは次式で表される。
【０１０８】
【数２８】
【０１０９】
次に、図６（ｃ）に示す、面頂位置１ｔａのＹ成分１ｔａｙから光軸１ｏａ―１ｏｂのＹ成分１ｏａｙ―１ｏｂｙに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌａｙを求める。Ｌａｙを求めるには、まず、非球面軸１ＡｙａをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒａｙを求める。１ｒａｙは次式で表される。
【０１１０】
【数２９】
【０１１１】
（３３）式を用いることによりＬａｙは次式で表される。
【０１１２】
【数３０】
【０１１３】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂから非球面面頂までの距離を前記（１５）式及び（２０）式で算出されたＬａｘ及びＬａｙにより求め、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの傾き、即ち、非球面偏心量εａを求める。非球面偏心量εａは次式で表される。
【０１１４】
【数３１】
【０１１５】
（３５）式により非球面偏心量をチルトとして求めることができる。更に、非球面偏心量を次式によりシフトδａとして求めることができる。
【０１１６】
【数３２】
【０１１７】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの偏心方向θａを算出する。θａは、光軸１ｏａ―１ｏｂに対して、非球面面頂１ｔａがＸ方向にＬａｘ及びＹ方向にＬａｙだけ離れていることから次式により表される。
【０１１８】
【数３３】
【０１１９】
以上の工程により、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの傾きεａ（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの偏心方向θａを正確に求めることができる。
【０１２０】
上記第１の実施の形態に係る偏心測定方法によれば、被検面の面の振れ量測定を行う際に、オートコリメーション測定部５０の照明光学系を構成するレンズ５３ｂを移動させている為に、駆動部を小型化でき、被検レンズを高速回転させても、集光光束の位置を被検面上に高精度に追随させることが可能となる。その結果、測定時間を短縮することができる。
【０１２１】
［第２の実施の形態に係る偏心測定方法］
以下、本発明の第２の実施の形態に係る偏心測定方法を説明する。
【０１２２】
本発明の第２の実施の形態に係る偏心測定方法は、前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、前記第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、前記第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、及び前記第１の面振れ量検出工程の後に、被検レンズを反転させる工程と、
前記照明光学系からの光束を、前記被検レンズを反転させる工程により反転された被検レンズの第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面を透過させて第１被検面上に照射するとともに、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第３及び第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備する。
【０１２３】
即ち、第２の実施の形態に係る偏心測定方法は、被検レンズの被検面１０ｂを照明光学系に対向させた状態で、前述した略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、照明光学系からの照明光を被検面１０ｂを透過させて被検面１０ａ上に照射させて被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ｂの面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、被検レンズを反転させる工程と、被検レンズの被検面１０ａ側を照明光学系に対向させた状態で、同様に、略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、照明光学系からの照明光を被検面１０ａを透過させて被検面１０ｂ上に照射させて被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ａの面振れ量検出する第２の面振れ量検出工程とを備えるものである。
【０１２４】
ここで、図５又は図６に示す、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸の傾き（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸の偏心方向を求める工程については、第１の実施の形態に係る偏心測定方法と同様であるので説明を省略する。
第２の実施の形態に係る偏心測定方法によれば、面振れ量検出工程において、測定光束を被検面を透過させた状態での測定を行わない為、測定光速が透過する面の形状誤差などの影響を受けることがなく、高精度で被検面の面振れ量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、本発明の偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図２】図２は、本発明の偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図３】図３は、第１被検面の測定状態を示す図である。
【図４】図４は、第２被検面の測定状態を示す図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第１被検面の非球面偏心値を求める際の考え方を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第２被検面の非球面偏心値を求める際の考え方を示す図である。
【図７】図７は、本発明の変形例に係る偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図８】図８は、本発明の変形例に係る偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図９】図９は、非球面レンズの非球面軸と光軸のずれを示す図である。
【図１０】図１０は、従来の非球面レンズの偏心測定装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ …被検レンズ
２０ …レンズ保持部材
３０ …回転手段
５１ …照明光源
５２ａ，５２ｂ …照明光学系
５３ａ，５３ｂ …結像光学系
５４ …像検出手段
５５ …光軸方向移動手段
５６ …水平方向移動手段
７０ …制御・演算装置（偏心状態検出部、面振れ量検出部、非球面偏心量算出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非球面レンズの非球面軸の傾きを測定する為の非球面レンズの偏心測定装置及び偏心測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非球面レンズが持つ非球面偏心量を測定することは、例えば、製品検査において、製品の良否を判定する際に必要になり、更に、試作された非球面レンズの型押し向きを調整する際にも必要になるものである。ここでは、両面に非球面をもったレンズの非球面偏心量について、図９（ａ）を用いて説明する。図９（ａ）において、実線で示す被検レンズとしての非球面レンズ１００の非球面１０１ａ，１０１ｂは、仮想線で示す近軸球面１０２ａ，１０２ｂを基準として設計された面である。近軸球面１０２ａ，１０２ｂの曲率中心ｏａ，ｏｂを結ぶ線Ａｘが非球面レンズ１００の光軸となる。また、非球面１０１ａの頂点(面頂)ｔｂと近軸球面１０２ａの曲率中心ｏｂとを結ぶ非球面軸Ａｘａ、及び非球面１０１ｂの頂点(面頂)ｔｂと近軸球面１０２ｂの曲率中心ｏａとを結ぶ非球面軸Ａｘｂの２つの非球面軸が存在する。非球面レンズが設計どおりに製作されていれば、光軸Ａｘ、非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂの３つの軸は完全に一致するが、実際にはそのようなレンズを製作することは困難である。
【０００３】
光軸Ａｘ、非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂの３つの軸がずれた状態では、非球面１０１ａ，１０１ｂは理想状態から傾いており、光軸Ａｘと非球面軸Ａｘａ及び非球面軸Ａｘｂは、それぞれ光軸に対し、角度εａ及びεｂを成して交差している。この時の角度εａ（チルト）が非球面１０１ａの非球面偏心量であり、角度εｂ（チルト）が非球面１０１ｂの非球面偏心量である。そして、図９(ｂ)，(ｃ)に示すように光軸を基準として、原点から非球面面頂（非球面の頂点）への方向が非球面偏心の方向である（即ち、非球面１０１ａの非球面偏心の方向はθεａ、非球面１０１ｂの非球面偏心の方向はθεｂとなる）。ここで、角度εａ及びεｂは、非球面偏心量をチルトとして定義した場合であるが、該非球面偏心量をシフトとして定義することも可能である。この場合には、非球面面頂ｔａから光軸Ａｘに垂線を下ろした時の該垂線の長さδａ及び、非球面面頂ｔｂから光軸Ａｘに垂線を下ろした時の該垂線の長さδｂが、それぞれシフトで定義した非球面偏心量となる。このような非球面レンズを製作した場合、出来上がったレンズの評価をする為に、まず、非球面偏心量と方向とを測定し、その後、製品の評価及び、型修正などを行なう必要がある。
【０００４】
図１０に従来の非球面レンズの偏心を測定する為の偏心測定装置の概略構成を示す。
図１０に示すように、従来の偏心測定装置２００としては、被検レンズ１００を保持するレンズ受け部３００と、該レンズ受け部３００を回転自在に軸支する回転レンズ支持部材４００と、図示しない光源と、照射光学系及び撮像素子などの光学部品とを有する。また、被検レンズ１００の近軸曲率中心の偏心量と方向を検出する近軸偏心測定部５００、及び図示しないレーザ光源干渉光学系を有し、更に、近軸偏心測定部５００の光軸から外れた位置に、該近軸偏心測定部５００とは別体に配置され、被検レンズ１００の被検面の形状を干渉縞の変化の様子から検出する被検面形状測定部６００を有する。そして、非球面レンズの偏心測定時には、被検レンズ１００を回転させて、被検面形状測定部６００で測定して得たデータと、被検レンズ１００の被検面の設計式とを対比させ、両者の差が最も小さくなる相対的なシフト量及びチルト量を求め、該シフト量及びチルト量から回転軸９００に対する被検レンズ１００の面頂の位置を測定し、該面頂の位置と近軸偏心測定部５００で測定された被検レンズの近軸曲率中心の偏心量及び方向とから、被検レンズ１００の光軸に対する被球面軸の傾き量及び方向を算出する非球面レンズの偏心測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる従来の非球面レンズの偏心測定装置では、近軸偏心測定部及び被検面形状測定部の各光学的アライメントの調整や、測定基準点の調整などをそれぞれ個別に行う必要があり、測定工数が増加するとともに、測定精度向上に限界があった。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、容易、且つ高精度に非球面レンズの非球面偏心量及びその方向を測定することができる偏心測定装置及び偏心測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為に、本発明の非球面レンズの偏心測定装置にあっては、非球面レンズの偏心測定装置であって、被検レンズを保持するレンズ保持部材と、前記保持部材を回転させる回転手段と、照明光源と、前記照明光源からの光を被検レンズの被検面に照射する照明光学系と、被検レンズの被検面からの反射光を結像させる結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を検出する像検出手段と、前記レンズ保持部材に対する前記照明光学系の光軸方向における相対的な位置を移動可能とする光軸方向移動手段と、被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された光束を前記像検出手段により検出し、検出された前記光束の前記回転手段の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から該回転軸に対する前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する偏心状態算出部と、前記照明光学系からの光束が被検レンズの被検面上に集光するように、前記光軸方向移動手段によって前記照明光学系と前記レンズ保持部材との間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び前記レンズ保持部材の相対的な移動量及び前記回転手段の回転角を検出し、検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出部と、前記面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、前記偏心状態算出部により算出された近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成する為に、本発明の非球面レンズの偏心測定方法にあっては、照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、前記照明光学系からの光束を、被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出工程と、前記面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する被検面の面頂位置と、前記偏心状態測定工程により測定された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の偏心測定装置及び偏心測定方法によれば、容易且つ高精度に非球面レンズの非球面偏心量及びその方向を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
＜偏心測定装置＞
図１及び図２は、本実施の形態に係る偏心測定装置１の概略構成説明図である。また、図７及び図８は本実施の形態に係る偏心測定装置１の変形例を示す概略構成説明図である。尚、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態に係る偏心測定装置１は、被検レンズ１０を保持するレンズ保持部材２０と、前記レンズ保持部材２０のレンズ保持面２１とは反対側の面が連結され、該レンズ保持部材２０を回転させる回転手段３０と、レンズ保持部材２０上に載置されたレンズ１０の被検面１０ｂから所定の間隔をもって配置されるオートコリメーション方式測定部５０と、偏心測定装置における各部の制御及び所定の演算を行う制御・演算装置７０とを備え、更に適宜選択されるその他の構成を備えている。
【００１３】
レンズ保持部材２０は、図１の断面で示すように、円筒形状であり、図中上端側の内周縁が被検レンズ１０に接触して該被検レンズ１０の位置決めがされる。またレンズ保持部材２０の下端側にはフランジ部が形成されている。そして、レンズ保持部材２０の下端側フランジ部によって、レンズ保持部材２０と回転手段３０とが同軸的に連結される。回転手段３０は、駆動源としての図示しないモータを備えている。更に、回転手段３０の図示しないモータの駆動軸には、ロータリーエンコーダ４０が接続されており、該ロータリーエンコーダ４０により、回転手段３０の回転角を検出することが可能となる。
【００１４】
オートコリメーション方式測定部５０は、照明光源５１と、照明光源５１からの光を集光性の光束として被検レンズ１０の被検面に照射する照明光学系５２ａ，５２ｂと、被検レンズ１０の被検面からの反射光を結像させる結像光学系５３ａ，５３ｂと、結像光学系５３ａ，５３ｂにより結像された像を検出する像検出手段５４と、少なくとも照明光学系５２ａ，５２ｂとレンズ保持部材２０との間隔を光軸方向に相対的に変更可能として、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能する光軸方向移動手段５５と、照明光学系５２ａ，５２ｂ、及びレンズ保持部材２０を光軸Ｌ方向と直交する方向に相対的に移動可能として、該照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌと直交する方向での被検レンズ１０の被検面上への照射位置を変更可能する水平方向移動手段５６と、照明光学系５２ａ，５２ｂの光路中に設けられ照明光源５１から発する光を被検レンズ１０に向けて透過するとともに、被検レンズの被検面からの反射光を像検出手段５４に向けて反射するハーフミラー５７とを備えている。
【００１５】
オートコリメーション方式測定部５０は、筐体５０Ａ内に収納され、該筐体５０Ａ全体が支柱５７に取り付けられていることが好ましい。また、本実施の形態に示すオートコリメーション方式測定部５０は、照明光学系の一部を構成する正レンズ５２ｂと結像光学系の一部を構成する正レンズ５３ｂを共用するものである。
【００１６】
照明光源５１としては、特に制限はないが、例えば、レーザダイオードや半導体レーザなどが好適に挙げられる。
【００１７】
照明光学系としては、照明光源５１からの光を被検面上又は、被検レンズ１０の被検面の近軸曲率中心に集光できる構成であれば、特に制限はなく、図１に示す、所定の間隔をもって対向配置された２つの正レンズ５２ａ，５２ｂを備えた構成の他に、複数のレンズ群を備えたものでもよい。結像光学系としては、ハーフミラー５７を介して９０°配置された２つの正レンズ５３ａ，５３ｂを備えた構成の他に、複数のレンズ群を備えたものでもよい。また、結像光学系を構成するレンズ５３ａの結像位置に配置された像検出手段５４としては、ＣＣＤなどの通常の撮像素子を用いることができる。
【００１８】
光軸方向移動手段５５（５５Ａ，５５Ｂ）としては、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能な構成であれば、特に制限はないが、例えば、図１に示すように、光軸方向移動手段５５Ａが、照明光学系５２ａ，５２ｂ中の被検レンズ１０側の正レンズ５２ｂの位置を光軸Ｌ方向に移動可能とすることにより、該光束の光軸Ｌ方向での被検レンズ１０への照射位置を変更可能とする構成が好適に挙げられる。
【００１９】
また、光軸方向移動手段５５の変形例としては、図７に示すように、照明光学系を構成する各レンズ５２ａ，５２ｂは固定として、光軸方向移動手段５５Ｂによって、オートコリメーション方式測定部５０の筐体５０Ａが支柱５７に対して、光軸Ｌの方向と平行に移動可能とする構成が好適に挙げられる。ここで、正レンズ５２ｂ又は筐体５０Ａの移動機構としては、公知のスライドガイド等を用いることができる。また、光軸方向移動手段５５としては、モータ等を利用して、その移動制御を遠隔操作で行うようにすることができる。更に、筐体５０Ａに対して、レンズ保持手段２０側を移動させるように構成してもよい。
【００２０】
この場合、照明光学系を構成する各レンズ５２ａ，５２ｂの間隔変動に伴う測定誤差の影響を防止することができ、測定精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
水平方向移動手段５６としては、照明光学系５２ａ，５２ｂで集光された光束の光軸Ｌと直交する方向での被検レンズ１０の被検面上への照射位置を変更可能な構成であれば、特に制限はないが、例えば、図１に示すように、筐体５０Ａが支柱５７に対して、光軸Ｌと直交する方向に移動可能とする構成が好適に挙げられる。また、水平方向移動手段５６としては、モータ等を利用して、その移動制御を遠隔操作で行うようにすることができる。更に、筐体５０Ａに対して、レンズ保持手段２０側を移動させるように構成してもよい。光軸方向移動手段５５及び水平方向移動手段５６により、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検レンズ１０の所定の位置に集光するように、被検レンズ１０の被検面上における所定の位置に照射される。ここで、被検レンズ１０の被検面の回転軸Ｍに対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する場合には、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検面の近軸曲率中心に集光するように被検レンズ１０の被検面上における所定の位置に照射される。また、被検レンズ１０の被検面の回転軸Ｍ方向での面振れ量を検出する場合には、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束は、被検面上の所定の位置に集光するように照射される。
【００２２】
像検出手段５４は、被検レンズ１０の被検面上に照射された光束の該被検面からの反射光をスポット像として検出する。
【００２３】
制御・演算装置７０としては、図示しない偏心状態算出部、面振れ量検出部及び非球面偏心量算出手段を備えている。
【００２４】
偏心状態算出部は、照明光からの光束が被検面の近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏａ）に集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが配置された状態において、像検出手段５４により検出されたスポット像の回転手段３０の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡から、回転手段３０の回転軸Ｍに対する近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏａ）の偏心量及び偏心方向を算出する。
【００２５】
面振れ量検出部は、被検レンズ１０の被検面上に、照明光学系５２ａ，５２ｂからの光束が、常に照射されるように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系とレンズ保持部材２０との間隔を適宜変更させて、照明光学系及びレンズ保持部材２０の相対的な移動量及び回転手段３０の回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する。尚、回転手段３０の回転角は、ロータリーエンコーダ４０により検知され該検知信号は出力信号を制御・演算装置７０に入力される。
【００２６】
非球面偏心量算出手段は、面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる回転手段３０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面の面頂位置を算出し、更に、算出された該面頂位置と、前記偏心状態算出部により算出された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズ１０の光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する。
【００２７】
本実施の形態に係る偏心測定装置１のその他の構成としては、モニタ８０が好適に挙げられる。モニタ８０は、例えば、像検出手段５４により検出されたスポット像が表示可能とされており、スポット像の回転手段３０の回転軸Ｍ回りでの振れ回りを表示して、後述する被検レンズの心出し調整工程や、被検レンズ１０の被検面の近軸曲率中心１ｏｂにスポット像を移動させる場合などに利用される。
【００２８】
尚、以上の説明では、被検レンズ１０は、レンズ両面が凸状の非球面形状から成る被検レンズについて説明したが、レンズの一方側面が球面で、他方側面が非球面のレンズに対しても適応可能であり、更に、レンズの両面又は片面が凹状の非球面または球面の被検レンズであっても同様に適応可能である。
【００２９】
＜偏心測定方法＞
次に、本発明の実施の形態に係る偏心測定方法について説明する。尚、以下に説明する非球面レンズの偏心測定方法は、レンズ両面が凸状の非球面形状から成る被検レンズについて説明するが、上述のとおり、他の形状の非球面レンズについても同様の測定方法を適応することが可能である。
本発明の実施の形態に係る非球面レンズの偏心測定方法は、近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、面振れ量検出工程と、非球面偏心量算出工程とを備え、更に必要に応じて、略心出し調整工程、心出し調整工程等のその他の工程を備える。
【００３０】
＜＜略心出し調整工程＞＞
略心出し調整工程は、図１に示す偏心測定装置１において、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０に支持させた後、該被検レンズ１０を回転手段３０によって回転させながら調心を行う工程である。被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上に載せただけでは、回転手段３０の回転軸Ｍに対して傾いていたり、ずれたりするので、オートコリメーション方式測定部５０の観察範囲内に、前記照明光学系で集光された光束が存在しないことが多い。そこで、略心出し調整工程により、被検レンズの被検面における近軸曲率中心に照明光学系で集光された光束を位置させて概略心出しを行う。まず、略心出し調整工程は、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上で回転させながら、オートコリメーション方式測定部５０の測定光軸、即ち、照明光学系５２ａ，５２ｂの光軸Ｌと、回転手段３０の回転軸Ｍとが略一致するように、該照明光学系を水平方向移動手段５６により移動させる。その後、光軸方向移動手段５５Ａ,５５Ｂにより、照明光学系で集光された光束を、予め設計値より求まっている被検レンズの被検面における近軸曲率中心の位置（図１では１ｏｂの位置）である観察範囲内に集光するように照明光学系を移動させる。この工程により略心出し調整が完了する。
【００３１】
＜＜心出し調整工程＞＞
心出し調整工程は、略心出し調整工程の次に、被検レンズ１０をレンズ保持部材２０上で回転させながら、被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの回転手段１０における回転軸Ｍに対する偏心量を検出し、この偏心量が概略０となるように被検レンズ１０の位置調整（偏心調整）を行う工程である。ここでの偏心調整では厳密に近軸曲率中心１ｏｂを回転軸Ｍに一致させる必要はないが、別途、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心量を測定するときに近軸領域で計算を行うので、被検面１０ａの反対面である被検面１０ｂの偏心量が小さい方が検出精度が高くなる。レンズ保持部材を回転する回転手段１０には、ロータリーエンコーダ４０が接続されており、ロータリーエンコーダ４０が測定した回転角度値により、被検レンズ１０の回転方向の基準を設定し、近軸曲率中心の偏心方向を測定する。
【００３２】
＜＜近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された光束を検出し、検出された該光束の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡及び被検レンズ１０の回転角から被検レンズ１０の被検面における回転軸Ｍに対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する工程である。近軸曲率中心の偏心状態測定工程としては、照明光学系と直接対面する被検レンズの第１被検面の非球面軸付近の面の接線に対して垂直に照明光学系からの照明光を照射して近軸曲率中心の偏心状態を測定する工程、及び照明光学系からの照明光を第１被検面を透過させた状態で、第２被検面の非球面軸付近の面の接線に対して垂直に照射して近軸曲率中心の偏心状態を測定する工程を含むものである。
【００３３】
＜＜面振れ量検出工程＞＞
被検面の面振れ量検出工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの被検面上に所定の光束が常に照射されるように、照明光学系５２ａ，５２ｂと被検レンズ１０との間隔を適宜変更させて、照明光学系５２ａ，５２ｂ及び被検レンズ１０の相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程である。被検面の面振れ量検出工程としては、照明光学系からの光束を該照明光学系と直接対面する被検レンズの第１被検面上に照射して第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程、及び照明光学系からの光束を第１被検面を透過させた状態で、第２被検面上に照射して第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する工程を含むものである。
【００３４】
＜＜非球面偏心量算出工程＞＞
非球面偏心量算出工程は、前記被検面の面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面の面頂位置を算出し、次いで、算出された被検面の面頂位置と、前記被検面の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向から、被検レンズ１０の光軸に対する被検面の非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程である。
【００３５】
［第１の実施の形態に係る偏心測定方法］
以下、本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定方法を図１〜図４を用いて説明する。
第１の実施の形態に係る偏心測定方法は、前述した略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、以下に説明するそれぞれの工程を備える。
【００３６】
即ち、本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定方法は、照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束を第１被検面を透過させて第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる被検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び前記第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備する。
【００３７】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ａの偏心状態を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程とを有する。
【００３８】
＜＜被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの第１被検面である被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂに集光された集光光束を検出し、検出された該光束の回転軸Ｍ回りでの振れ回りの軌跡及び被検レンズ１０の回転角から被検レンズ１０の被検面１０ｂにおける回転軸Ｍに対する近軸曲率中心１ｏｂの偏心量及び偏心方向を測定する工程である。
【００３９】
本工程は、図３に示すように、まず、照明光源５１から照明光学系５２ａ，５２ｂによって集光された光束を被検面１０ｂの非球面軸付近の接線に垂直な方向から入射させる。光束は、近軸曲率中心１ｏｂに集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが調整される。そして、被検面１０ｂに入射した光束は、該被検面１０ｂ上で反射して同じ光路を戻り、結像光学系５３ａ，５３ｂにより像検出手段５４上に光束によるスポット像を結像する。ここで、被検面１０ｂが、回転軸Ｍに対して偏心（シフト及びチルト）の無い理想的な状態である場合には、回転手段１０を回転させて被検レンズを回転させても、像検出手段５４上のスポット像は振れ回ることはない。一方、被検面１０ｂが、回転軸Ｍに対して偏心している状態では、被検レンズ１０を回転させると、像検出手段５４上のスポット像は、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態に応じて振れ回る。そして、像検出手段５４が検出するスポット像の振れ回りの軌跡の出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。そして、スポット像の振れ回り半径及びスポット像の回転軸からの方向から、被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）を算出する。
【００４０】
＜＜被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態測定工程＞＞
本工程は、図４に示すように、まず、照明光源５１から照明光学系５２ａ，５２ｂによって集光された照明光を被検面１０ｂを透過させた後に、被検面１０ａ上の非球面軸付近の接線に垂直な方向から入射させる。また、照明光学系からの光束は、近軸曲率中心１ｏａに集光するように照明光学系５２ａ，５２ｂが調整される。被検面１０ａに入射した光束は、該被検面１０ａで反射して同じ光路を戻り、結像光学系５３ａ，５３ｂにより像検出手段５４上にスポット像を結像する。被検面１０ａが、透過回転軸Ｍに対して偏心している状態では、被検レンズ１０を回転させると、像検出手段５４上のスポット像は、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態に応じて振れ回る。そして、像検出手段５４が検出するスポット像の振れ回りの軌跡の出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。そして、スポット像の振れ回り半径及びスポット像の回転軸からの方向から、被検面１０ａにおける近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）を算出する。
【００４１】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における面振れ量検出工程は、被検面１０ｂの面振れ量を測定する第１の面振れ量検出工程と、測定光束を被検面１０ｂを透過させた状態で被検面１０ａ上に照射させて被検面１０ａの面振れ量を測定する第２の面振れ量検出工程とを有する。
【００４２】
＜＜被検面１０ｂの面振れ量検出工程＞＞
被検面１０ｂの面振れ量検出工程は、被検レンズ１０を回転させながら、被検レンズの第１被検面である被検レンズ１０の被検面１０ｂ上に所定の光束が常に照射されるように、照明光学系５２ａ，５２ｂと被検レンズ１０との間隔を適宜変更させて、照明光学系５２ａ，５２ｂ及び被検レンズ１０の相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面１０ｂの回転軸方向での面振れ量を検出する工程である。
【００４３】
本工程は、まず、図１に示す照明光学系５２ａ，５２ｂを水平方向移動手段５６によって、図３に示す被検面１０ｂ上の面振れ量の測定を行う所定の測定位置（図３では、回転軸から半径方向にＲｂ離れた位置）に移動させる。次いで、被検レンズ１０を回転させながら、当該測定位置の被検面１０ｂ上に、常に、照明光源５１の光束が集光するように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系５２ａ，５２ｂの被検面１０ｂに対する間隔が調整される。そして、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量をリニアスケール等の公知の直線方向移動量測定手段により測定し、該直線方向移動量測定手段からの出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。測定位置（図３では、回転軸から半径方向にＲｂ離れた位置）を被検レンズ１０の半径方向に適宜移動させて、制御・演算装置７０に入力される光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量及び回転角の出力信号から、被検面１０ｂの輪帯状の三次元形状データを算出する。該三次元形状データが被検面１０ｂの面振れ量データとなる。
【００４４】
＜＜被検面１０ａの面振れ量検出工程＞＞
本工程は、まず、照明光学系５２ａ，５２ｂを光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂ、及び水平方向移動手段５６によって所定の場所に移動させて、照明光源５１の光束を被検レンズ１０の被検面１０ｂを透過させて、被検面１０ａ上の面振れ量の測定を行う所定の測定位置（図４では、回転軸から半径方向にＲａ離れた位置）に照射させる。次いで、被検レンズ１０を回転させながら、当該測定位置の被検面１０ａ上に、常に、照明光源５１の光束が集光するように、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂによって、照明光学系５２ａ，５２ｂの被検面１０ａに対する間隔が調整される。そして、光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量をリニアスケール等の公知の直線方向移動量測定手段により測定し、該直線方向移動量測定手段からの出力信号と、ロータリーエンコーダ４０が検出する被検レンズの回転角に関する出力信号とが制御・演算装置７０に入力される。測定位置（図４では、回転軸から半径方向にＲａ離れた位置）を被検レンズ１０の半径方向に適宜移動させて、制御・演算装置７０に入力される光軸方向移動手段５５Ａ又は５５Ｂの移動量及び回転角の出力信号から、被検面１０ａの輪帯状の三次元形状データを算出する算出する。該三次元形状データが被検面１０ａの面振れ量データとなる。尚、被検面１０ｂを透過させて被検面１０ａの振れ量を測定する場合には、被検レンズ１０の屈折率を考慮し、面振れ量を算出することが好ましい。屈折率の影響については、公知の方法により補正することが可能である。
【００４５】
第１の実施の形態に係る偏心測定方法における非球面偏心量算出工程は、被検面１０ｂの非球面偏心量を測定する第１の非球面偏心量算出工程と、被検面１０ａの非球面偏心量を測定する第２の非球面偏心量算出工程とを有する。
【００４６】
＜＜被検面１０ｂの非球面偏心量算出工程＞＞
被検面１０ｂの非球面偏心量算出工程は、被検面１０ｂの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量と被検面１０ｂの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求めるとともに、該シフト量及びチルト量から回転軸Ｍに対する被検面１０ｂの面頂位置を算出し、次いで、算出された被検面１０ｂの面頂位置と、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態測定工程及び被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態測定工程により測定された被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向、並びに被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズ１０の光軸に対する被検面１０ｂの非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程である。
【００４７】
以下、非球面軸の傾き量と方向とを算出する工程を説明する。
まず、被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された、近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）と、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された、近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）とから、光軸１ｏａ―１ｏｂの回転軸Ｍに対する傾きを求める。以下、回転軸Ｍ方向をＺ軸方向とする直交座標系、Ｘ、Ｙ及びＺ軸を用いて説明する。
【００４８】
図５（ａ）は、近軸曲率中心１ｏａ及び１ｏｂと、非球面面頂１ｔｂとの位置をＸＹＺ座標で表し、図５（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、ＸＺ平面及びＹＺで表した図である。
【００４９】
近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）をそれぞれδａ１及びθａ１とし、近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対する偏心量（シフト量）及び偏心方向（シフト方向）をそれぞれδｂ１及びθｂ１とすると、近軸曲率中心１ｏａの位置は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、次式で表される。
【００５０】
【数１】
【００５１】
また、近軸曲率中心１ｏｂの位置は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、次式で表される。
【００５２】
【数２】
【００５３】
次に、被検レンズ両面の近軸曲率中心偏心量を考慮して、Ｚ軸上での１ｏａから１ｏｂまでの高さＺｏを算出する。この高さＺｏは次式で表される。
【００５４】
【数３】
【００５５】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００５６】
【数４】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００５７】
【数５】
【００５８】
＜＜＜非球面１ｂの非球面軸の位置及び傾き＞＞＞
次に、被検面１０ｂの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量と被検面１０ｂの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、Ｚ軸（回転軸）に対する非球面１ｂの非球面軸の位置及び傾きとなる。以下、具体的に説明する。
【００５９】
まず、前記（３）式及び（４）式により得られた被検面１０ｂにおける近軸曲率中心１ｏｂの位置のＸ成分及びＹ成分を、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量データに対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれシフトされる。次に、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ｂの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ｂの面振れ量データをＺ軸方向にシフトさせる。更に、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂを中心として、被検面１０ｂの設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ｂの面振れ量データをチルトさせる。被検面１０ｂの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなる。図５は、このようにして求められた被検面１０ｂの面振れ量データのチルト量を、ＸＺ平面でのＺ軸に対するチルトεｂｘ１とし、ＹＺ平面でのＺ軸に対するチルトをεｂｙ１として表したものである。
【００６０】
このようにして求められた、チルト量が被検面１０ｂの非球面軸１ＡｘｂのＺ軸に対する傾きとなる。
【００６１】
次に、近軸曲率中心１ｏｂ（１ｏｂｘ，１ｏｂｙ）の位置と、非球面軸１ＡｘｂのＺ軸に対する傾き（εｂｘ１，εｂｙ１）に基づいて、Ｚ軸に対する被検面１０ｂの面頂１ｔｂの位置を算出する。図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、被検面１０ｂの面頂１ｔｂ（１ｔｂｘ，１ｔｂｙ）の位置は次式で表される。
【００６２】
【数６】
【００６３】
次に、上記（８）式及び（９）式で求められた被検面１０ｂの面頂１ｔｂ（１ｔｂｘ，１ｔｂｙ）の位置と、近軸曲率中心の偏心状態測定工程で算出された近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対するシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１及び近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対するシフト量δａ１及びシフト方向θａ１とに基づいて、図５（ａ）に示す近軸曲率中心１ｏａと面頂位置１ｔｂとの間のＺ軸上投影長さ１Ｚｂを算出する。ここで、１Ｚｂは次式で表される。
【００６４】
【数７】
【００６５】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００６６】
【数８】
また、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘｂの傾きは次式で表される。
【００６７】
【数９】
【００６８】
次に、ＸＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒｂｘと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＸ成分εｂｘを算出する。図５（ｂ）に示すようにＸ成分εｂｘは次式で表される。
【００６９】
【数１０】
【００７０】
次に、図５（ｂ）に示す、面頂位置１ｔｂのＸ成分１ｔｂｘから光軸１ｏａ―１ｏｂのＸ成分１ｏａｘ―１ｏｂｘに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌｂｘを求める。Ｌｂｘを求めるには、まず、非球面軸１ＡｘｂをＸＺ平面に投影した投影長さ１ｒｂｘを求める。１ｒｂｘは次式で表される。
【００７１】
【数１１】
【００７２】
（１４）式を用いることによりＬｂｘは次式で表される。
【００７３】
【数１２】
【００７４】
同様に、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きは次式で表される。
【００７５】
【数１３】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘｂの傾きは次式で表される。
【００７６】
【数１４】
【００７７】
次に、ＹＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒｂｙと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＹ成分εｂｙを算出する。図５（ｃ）に示すようにＹ成分εｂｙは次式で表される。
【００７８】
【数１５】
【００７９】
次に、図５（ｃ）に示す、面頂位置１ｔｂのＹ成分１ｔｂｙから光軸１ｏａ―１ｏｂのＹ成分１ｏａｙ―１ｏｂｙに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌｂｙを求める。Ｌｂｙを求めるには、まず、非球面軸１ＡｙｂをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒｂｙを求める。１ｒｂｙは次式で表される。
【００８０】
【数１６】
【００８１】
（１９）式を用いることによりＬｂｙは次式で表される。
【００８２】
【数１７】
【００８３】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂから非球面面頂までの距離を前記（１５）式及び（２０）式で算出されたＬｂｘ及びＬｂｙにより求め、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの傾き、即ち、非球面偏心量εｂを求める。非球面偏心量εｂは次式で表される。
【００８４】
【数１８】
【００８５】
（２１）式により非球面偏心量をチルトとして求めることができる。更に、非球面偏心量を次式によりシフトδｂとして求めることができる。
【００８６】
【数１９】
【００８７】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの偏心方向θｂを算出する。θｂは、光軸１ｏａ―１ｏｂに対して、非球面面頂１ｔｂがＸ方向にＬｂｘ及びＹ方向にＬｂｙだけ離れていることから次式により表される。
【００８８】
【数２０】
【００８９】
以上の工程により、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの傾きεｂ（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘｂの偏心方向θｂを正確に求めることができる。
【００９０】
＜＜＜非球面１ａの非球面軸の位置及び傾き＞＞＞
次に、被検面１０ａの面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量と被検面１０ａの設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズ１０の回転軸Ｍに対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、Ｚ軸（回転軸）に対する非球面１ａの非球面軸の位置及び傾きとなる。以下、具体的に説明する。
【００９１】
まず、前記（１）式及び（２）式により得られた被検面１０ａにおける近軸曲率中心１ｏａの位置のＸ成分及びＹ成分を、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量データに対して、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれシフトされる。次に、前記面振れ量検出工程により検出された被検面１０ａの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ａの面振れ量データをＺ軸方向にシフトさせる。更に、被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａを中心として、被検面１０ａの設計データとの差が最も小さくなるように、被検面１０ａの面振れ量データをチルトさせる。被検面１０ａの面振れ量データと、設計データとの差が最も小さくなる。図６は、このようにして求められた被検面１０ａの面振れ量データのチルト量を、ＸＺ平面でのＺ軸に対するチルトεａｘ１とし、ＹＺ平面でのＺ軸に対するチルトをεａｙ１として表したものである。
【００９２】
このようにして求められた、チルト量が被検面１０ａの非球面軸１ＡｘａのＺ軸に対する傾きとなる。
【００９３】
次に、近軸曲率中心１ｏａ（１ｏａｘ，１ｏａｙ）の位置と、非球面軸１ＡｘａのＺ軸に対する傾き（εａｘ１，εａｙ１）に基づいて、Ｚ軸に対する被検面１０ａの面頂１ｔａの位置を算出する。図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、被検面１０ａの面頂１ｔａ（１ｔａｘ，１ｔａｙ）の位置は次式で表される。
【００９４】
【数２１】
【００９５】
次に、上記（２４）式及び（２５）式で求められた被検面１０ａの面頂１ｔａ（１ｔａｘ，１ｔａｙ）の位置と、近軸曲率中心の偏心状態測定工程で算出された近軸曲率中心１ｏｂの回転軸Ｍに対するシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１及び近軸曲率中心１ｏａの回転軸Ｍに対するシフト量δａ１及びシフト方向θａ１とに基づいて、図６（ａ）に示す近軸曲率中心１ｏａと面頂位置１ｔａとの間のＺ軸上投影長さ１Ｚａを算出する。ここで、１Ｚａは次式で表される。
【００９６】
【数２２】
【００９７】
以上から、ＸＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘａの傾きは次式で表される。
【００９８】
【数２３】
【００９９】
次に、ＸＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒａｘと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＸ成分εａｘを算出する。図６（ｂ）に示すようにＸ成分εａｘは次式で表される。
【０１００】
【数２４】
【０１０１】
次に、図６（ｂ）に示す、面頂位置１ｔａのＸ成分１ｔａｘから光軸１ｏａ―１ｏｂのＸ成分１ｏａｘ―１ｏｂｘに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌａｘを求める。Ｌａｘを求めるには、まず、非球面軸１ＡｘａをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒａｙを求める。１ｒａｙは次式で表される。
【０１０２】
【数２５】
【０１０３】
（２９）式を用いることによりＬａｘは次式で表される。
【０１０４】
【数２６】
【０１０５】
また、ＹＺ平面におけるＺ軸に対する非球面軸１Ａｘａの傾きは次式で表される。
【０１０６】
【数２７】
【０１０７】
次に、ＹＺ平面でのＺ軸に対する非球面軸ｒａｙと光軸１ｏａ―１ｏｂの傾きとから非球面軸偏心のＹ成分εａｙを算出する。図６（ｃ）に示すようにＹ成分εａｙは次式で表される。
【０１０８】
【数２８】
【０１０９】
次に、図６（ｃ）に示す、面頂位置１ｔａのＹ成分１ｔａｙから光軸１ｏａ―１ｏｂのＹ成分１ｏａｙ―１ｏｂｙに垂線を下ろした時の線分の距離Ｌａｙを求める。Ｌａｙを求めるには、まず、非球面軸１ＡｙａをＹＺ平面に投影した投影長さ１ｒａｙを求める。１ｒａｙは次式で表される。
【０１１０】
【数２９】
【０１１１】
（３３）式を用いることによりＬａｙは次式で表される。
【０１１２】
【数３０】
【０１１３】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂから非球面面頂までの距離を前記（１５）式及び（２０）式で算出されたＬａｘ及びＬａｙにより求め、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの傾き、即ち、非球面偏心量εａを求める。非球面偏心量εａは次式で表される。
【０１１４】
【数３１】
【０１１５】
（３５）式により非球面偏心量をチルトとして求めることができる。更に、非球面偏心量を次式によりシフトδａとして求めることができる。
【０１１６】
【数３２】
【０１１７】
次に、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの偏心方向θａを算出する。θａは、光軸１ｏａ―１ｏｂに対して、非球面面頂１ｔａがＸ方向にＬａｘ及びＹ方向にＬａｙだけ離れていることから次式により表される。
【０１１８】
【数３３】
【０１１９】
以上の工程により、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの傾きεａ（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸１Ａｘａの偏心方向θａを正確に求めることができる。
【０１２０】
上記第１の実施の形態に係る偏心測定方法によれば、被検面の面の振れ量測定を行う際に、オートコリメーション測定部５０の照明光学系を構成するレンズ５３ｂを移動させている為に、駆動部を小型化でき、被検レンズを高速回転させても、集光光束の位置を被検面上に高精度に追随させることが可能となる。その結果、測定時間を短縮することができる。
【０１２１】
［第２の実施の形態に係る偏心測定方法］
以下、本発明の第２の実施の形態に係る偏心測定方法を説明する。
【０１２２】
本発明の第２の実施の形態に係る偏心測定方法は、前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、前記第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、前記第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、及び前記第１の面振れ量検出工程の後に、被検レンズを反転させる工程と、
前記照明光学系からの光束を、前記被検レンズを反転させる工程により反転された被検レンズの第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面を透過させて第１被検面上に照射するとともに、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第３及び第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備する。
【０１２３】
即ち、第２の実施の形態に係る偏心測定方法は、被検レンズの被検面１０ｂを照明光学系に対向させた状態で、前述した略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、被検面１０ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心状態を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、照明光学系からの照明光を被検面１０ｂを透過させて被検面１０ａ上に照射させて被検面１０ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心状態を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ｂの面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、被検レンズを反転させる工程と、被検レンズの被検面１０ａ側を照明光学系に対向させた状態で、同様に、略心出し調整工程及び心出し調整工程を行った後に、被検面１０ａの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、照明光学系からの照明光を被検面１０ａを透過させて被検面１０ｂ上に照射させて被検面１０ｂの近軸曲率中心の偏心状態を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、被検面１０ａの面振れ量検出する第２の面振れ量検出工程とを備えるものである。
【０１２４】
ここで、図５又は図６に示す、光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸の傾き（非球面偏心量）及び光軸１ｏａ―１ｏｂに対する非球面軸の偏心方向を求める工程については、第１の実施の形態に係る偏心測定方法と同様であるので説明を省略する。
第２の実施の形態に係る偏心測定方法によれば、面振れ量検出工程において、測定光束を被検面を透過させた状態での測定を行わない為、測定光速が透過する面の形状誤差などの影響を受けることがなく、高精度で被検面の面振れ量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】図１は、本発明の偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図２】図２は、本発明の偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図３】図３は、第１被検面の測定状態を示す図である。
【図４】図４は、第２被検面の測定状態を示す図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第１被検面の非球面偏心値を求める際の考え方を示す図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、第２被検面の非球面偏心値を求める際の考え方を示す図である。
【図７】図７は、本発明の変形例に係る偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図８】図８は、本発明の変形例に係る偏心測定装置の概略構成説明図である。
【図９】図９は、非球面レンズの非球面軸と光軸のずれを示す図である。
【図１０】図１０は、従来の非球面レンズの偏心測定装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ …被検レンズ
２０ …レンズ保持部材
３０ …回転手段
５１ …照明光源
５２ａ，５２ｂ …照明光学系
５３ａ，５３ｂ …結像光学系
５４ …像検出手段
５５ …光軸方向移動手段
５６ …水平方向移動手段
７０ …制御・演算装置（偏心状態検出部、面振れ量検出部、非球面偏心量算出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非球面レンズの偏心測定装置であって、
被検レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記保持部材を回転させる回転手段と、
照明光源と、
前記照明光源からの光を被検レンズの被検面に照射する照明光学系と、
被検レンズの被検面からの反射光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を検出する像検出手段と、
前記レンズ保持部材に対する前記照明光学系の光軸方向における相対的な位置を移動可能とする光軸方向移動手段と、
被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された前記照明光学系からの光束を前記像検出手段により検出し、検出された前記光束の前記回転手段の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から該回転軸に対する前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する偏心状態算出部と、
前記照明光学系からの光束が被検レンズの被検面上に集光するように、前記光軸方向移動手段によって前記照明光学系と前記レンズ保持部材との間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び前記レンズ保持部材の相対的な移動量及び前記回転手段の回転角を検出し、検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出部と、
前記面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、前記偏心状態算出部により算出された近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出手段とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項２】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
前記照明光学系からの光束を、被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出工程と、
前記面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する被検面の面頂位置と、前記偏心状態測定工程により測定された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項３】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束を第１被検面を透過させて第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、
前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び前記第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、
前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項４】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、
前記第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、前記第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、及び前記第１の面振れ量検出工程の後に、被検レンズを反転させる工程と、
前記照明光学系からの光束を、前記被検レンズを反転させる工程により反転された被検レンズの第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面を透過させて第１被検面上に照射するとともに、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、
前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、
前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第３及び第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項１】
非球面レンズの偏心測定装置であって、
被検レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記保持部材を回転させる回転手段と、
照明光源と、
前記照明光源からの光を被検レンズの被検面に照射する照明光学系と、
被検レンズの被検面からの反射光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系により結像された像を検出する像検出手段と、
前記レンズ保持部材に対する前記照明光学系の光軸方向における相対的な位置を移動可能とする光軸方向移動手段と、
被検レンズの被検面の近軸曲率中心に集光された前記照明光学系からの光束を前記像検出手段により検出し、検出された前記光束の前記回転手段の回転軸回りでの振れ回りの軌跡から該回転軸に対する前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を算出する偏心状態算出部と、
前記照明光学系からの光束が被検レンズの被検面上に集光するように、前記光軸方向移動手段によって前記照明光学系と前記レンズ保持部材との間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び前記レンズ保持部材の相対的な移動量及び前記回転手段の回転角を検出し、検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出部と、
前記面振れ量検出部により検出された被検面の面振れ量と、前記偏心状態算出部により算出された近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出手段とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項２】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
前記照明光学系からの光束を、被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する面振れ量検出工程と、
前記面振れ量検出工程により検出された被検面の面振れ量と該被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する被検面の面頂位置と、前記偏心状態測定工程により測定された前記近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを算出する非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項３】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束を第１被検面を透過させて第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、
前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び前記第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、
前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させて、両者の差が最も小さくなる前記非検レンズの回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項４】
照明光学系からの照明光を被検レンズの被検面上に照射し、該被検面からの反射光を検出して、被検レンズの光軸に対する非球面軸の傾き量と方向とを測定する非球面レンズの偏心測定方法であって、
前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第１被検面を透過させて第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第１被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第１被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第１の面振れ量検出工程と、
前記第１の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、前記第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程、及び前記第１の面振れ量検出工程の後に、被検レンズを反転させる工程と、
前記照明光学系からの光束を、前記被検レンズを反転させる工程により反転された被検レンズの第２被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面上に照射すると共に、被検レンズを回転させて、該第２被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第２被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第３の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
前記照明光学系からの光束を、第１被検面の近軸曲率中心に集光するように、被検レンズの第２被検面を透過させて第１被検面上に照射するとともに、被検レンズを回転させて、該第１被検面からの反射光により形成されるスポット像の回転軸回りでの振れ回りの軌跡を検出し、検出されたスポット像の軌跡から回転軸に対する第１被検面の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向を測定する第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程と、
被検レンズを回転させながら、前記照明光学系からの光束が第２被検面上に集光するように、前記照明光学系と被検レンズとの間隔を随時変更させると共に、前記照明光学系及び被検レンズの相対的な移動量及び被検レンズの回転角を検出し、該検出結果に基づいて第２被検面の回転軸方向での面振れ量を検出する第２の面振れ量検出工程と、
前記第１の面振れ量検出工程により検出された前記第１被検面の面振れ量と該第１被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第１被検面の面頂位置と、前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第１の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第１の非球面偏心量算出工程と、
前記第２の面振れ量検出工程により検出された前記第２被検面の面振れ量と該第２被検面の設計データとを対比させ、両者の差が最も小さくなる前記回転軸に対する相対的なシフト量及びチルト量を求めると共に、該シフト量及びチルト量から算出される前記回転軸に対する第２被検面の面頂位置と、前記第３及び第４の近軸曲率中心の偏心状態測定工程により測定された前記第１及び第２の近軸曲率中心の偏心量及び偏心方向とから、被検レンズの光軸に対する第２の非球面軸の傾き量と方向とを算出する第２の非球面偏心量算出工程とを具備したことを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２６７０８５（Ｐ２００６−２６７０８５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０４１６（Ｐ２００６−１０４１６）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]