CN111801544A - 偏心测定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够准确地测定透镜的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量的偏心测定装置及方法。将具有低相干性的测定光经由扫描镜(44)及物镜(46)入射到组合透镜(10)。物镜(46)将测定光汇聚到组合透镜(10)的被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，扫描镜(44)使测定光的汇聚位置在扫描面上移动。光路长度调整部(35)根据被测定光学面的位置调整具有低相干性的参考光的光路长度。平衡检波器(37)从在组合透镜(10)的光学面反射的测定光和参考光的合波光检测在被测定光学面反射的测定光和参考光的干涉光。根据平衡检波器(37)的检测输出和扫描镜(44)的扫描信息测定被测定光学面的偏心量。

Description

偏心测定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种偏心测定装置及方法，尤其涉及一种能够测定透镜的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量的技术。
背景技术
以往，作为这种偏心测定装置，已知有专利文献1～3中所记载的偏心测定装置。
专利文献1中所记载的偏心测量仪利用使垂直光束入射到成为透镜的测定对象的被试透镜面(被测定光学面)，并使其反射光束沿与入射光束相反的方向返回，根据该光束在位置传感器上的成像位置的偏转量进行偏心测定的方法(以下，将该方法称为“自动准直法”)，尤其为了能够进行透镜的第1面和第2面的曲率中心相同的特殊的弯月形透镜的偏心测定，使照射光汇聚在从第1面的曲率中心向光轴方向偏离的位置，使在第1面反射的光束和在第2面反射的光束在不同的光路上行进。并且，从第1面(被测定光学面)反射并返回的光束在位置传感器上成像成点像，从第2面反射并返回的光束在位置传感器上成像成模糊图像，由此，使得能够区分是在哪个面反射的光束。
专利文献2中所记载的干涉测量仪由包括使光束穿过放置在干涉仪光路中的透镜而获得的i面(特定的被测定光学面)的光路的干涉条纹和与通过计算求出的偏心相关的数据来求出透镜的i面的偏心。
专利文献3中所记载的透镜形状测定装置具有选择性地切换并射出可干涉光和低相干光的光源部，当切换成可干涉光时，通过参考透镜将成为可干涉光的测定光束汇聚在被测透镜的被测面的曲率中心并照射到被测透镜的被测面，并且使来自被测透镜的反射光束和在参考透镜的光学面反射的测定光束(参考光束)干涉来获得干涉条纹图像。并且，通过图像处理来获得所获得的干涉条纹图像的张数和干涉条纹图像的相位的变化，从而求出测定光束的汇聚位置与被测面的顶部的位置关系、或汇聚位置与被测面的曲率中心的位置关系及被测面相对于测定光学系统的测定光轴的偏心量。由此，求出用于进行包括参考透镜的测定光学系统的测定光轴与被测面的光轴对准的测定光学系统的驱动量和用于使汇聚位置与被测面的顶部或曲率中心一致的测定光学系统的驱动量，并通过这些驱动量来驱动测定光学系统，对被测透镜的被测面进行测定光学系统的对位。专利文献3中所记载的透镜形状测定装置在测定光学系统与被测透镜的被测面的对位结束时，从可干涉光切换成低相干光，进行被测透镜的壁厚、表面粗糙度、面精度等透镜形状的测定。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-106447号公报
专利文献2：日本特开2001-147174号公报
专利文献3：日本特开2014-002026号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1中所记载的偏心测量仪有如下问题：使照射光的集光点从被测定光学面的曲率中心向光轴方向偏离，因此测定被测定光学面的偏心量时产生误差。
专利文献2中所记载的干涉测量仪有如下问题：若透镜的被测定光学面的偏心量大，则干涉条纹的密度增加，并且变得难以分析干涉条纹。
并且，专利文献3中有求出被测透镜的被测面相对于测定光学系统的测定光轴的偏心量的记载，但是并未记载求出被测透镜的实际的被测面的曲率中心位置相对于被测面的设计上的曲率中心位置的偏心量。另外，专利文献3中所记载的透镜形状测定装置一边通过图像处理求出干涉条纹图像的张数和干涉条纹图像的相位的变化，一边求出用于进行测定光学系统的测定光轴与被测面的光轴对准的测定光学系统的驱动量及用于使汇聚位置与被测面的顶部或曲率中心一致的测定光学系统的驱动量，而不是通过求出被测透镜的实际的被测面的曲率中心位置相对于被测面的设计上的曲率中心位置来测定偏心量。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够准确地测定透镜的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量的偏心测定装置及方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，一个方案所涉及的发明为测定透镜的被测定光学面的偏心量的偏心测定装置，其具备：光源，射出测定光；测定光学系统，汇聚测定光，且具有第1光学系统和使测定光的光路弯曲的弯曲部；扫描控制部，使用弯曲部改变测定光的光路的弯曲角度，并扫描测定光的汇聚位置；检测部，检测在被测定光学面反射的测定光即反射测定光的强度信息；及测定部，测定被测定光学面的偏心量，当通过扫描控制部改变弯曲角度时，检测部检测多个弯曲角度的每一个的强度信息，测定部根据多个弯曲角度的每一个的强度信息及弯曲部的弯曲角度信息来测定被测定光学面的偏心量。
根据本发明的一个方案，使用测定光学系统的弯曲部改变测定光的光路的弯曲角度，并扫描测定光的汇聚位置。在扫描测定光的汇聚位置期间，检测在被测定光学面反射的测定光即反射测定光的多个弯曲角度的每一个的强度信息。并且，根据多个弯曲角度的每一个的强度信息及弯曲部的弯曲角度信息来测定被测定光学面的偏心量。由于以这种方式扫描测定光的汇聚位置，因此能够良好地捕获被测定光学面上的返回光，并且能够根据强度信息增加时的弯曲角度信息来测定被测定光学面的偏心量。
在本发明的另一方法所涉及的偏心测定装置中，第1光学系统的焦点距离是可变的，并且通过改变第1光学系统的焦点距离来改变测定光的汇聚位置。由此，能够使测定光的汇聚位置与透镜的被测定光学面的曲率中心位置所在的面(扫描面)一致。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，第1光学系统具有第1透镜，第1透镜的焦点距离通过电控制来改变第1透镜本身的焦点距离，并且通过改变第1透镜的焦点距离来改变测定光的汇聚位置。该第1透镜不沿光轴方向移动，因此当通过第1透镜改变汇聚位置时，能够将测定光的光轴的偏差设为最小限度。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，测定光学系统优选具有改变第1光学系统的屈光力的最大值及第1光学系统的屈光力的最小值的第2光学系统。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选从光源射出的测定光经由弯曲部入射到第1光学系统。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选从光源射出的测定光经由第1光学系统入射到弯曲部。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，其具有使测定光成为平行光的准直透镜，并且从光源射出的测定光经由准直透镜入射到第1光学系统。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选具备将测定光的光路和反射测定光的光路分开的第1分波部，并且检测部检测在第1分波部射出的反射测定光。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选检测部检测反射测定光的光量作为强度信息，测定部使用反射测定光的光量取最大值时的弯曲角度信息来测定被测定光学面的偏心量。这是因为当反射测定光的光量达到最大值时，测定光的汇聚位置成为被测定光学面的实际的曲率中心位置。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选具备：第2分波部，将参考光从测定光分波；及合波部，对反射测定光和参考光进行合波，光源为射出低相干光作为测定光的低相干光源，检测部检测通过合波部合波的合波光的光量作为强度信息。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选具备：第2分波部，将参考光从测定光分波；及合波部，对反射测定光和参考光进行合波，光源为射出低相干光作为测定光的低相干光源，检测部检测通过合波部合波的合波光的光量的分布作为强度信息。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选具备光路长度调整部，所述光路长度调整部调整通过合波部合波之前的反射测定光及参考光中的一者的光路长度。
又一方案所涉及的发明为测定透镜的被测定光学面的偏心量的偏心测定装置，其具备：低相干光源，射出低相干光作为测定光；分波部，将低相干光分波为测定光和参考光；测定光学系统，其具有改变测定光的汇聚位置的第1光学系统和扫描部；扫描控制部，控制扫描部并改变测定光的汇聚位置；合波部，对在被测定光学面反射的测定光即反射测定光和参考光进行合波；检测部，检测通过合波部合波的合波光的强度信息；及测定部，测定被测定光学面的偏心量，检测部在通过扫描部改变测定光的汇聚位置时测定多个测定光的汇聚位置的每一个的强度信息，测定部根据多个弯曲角度的每一个的强度信息及基于扫描部的扫描信息来测定被测定光学面的偏心量。
根据本发明的又一方案，使用从低相干光分波的测定光及参考光，检测在被测定光学面反射的反射测定光与参考光的合波光的强度信息，因此能够防止在具有与被测定光学面相同的曲率中心位置的光学面、或与被测定光学面的空气间隔狭窄的光学面反射的测定光和参考光干涉，由此，能够良好地检测在被测定光学面反射的测定光与参考光的合波光(干涉光)。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置中，优选具备光路长度调整部，所述光路长度调整部调整通过合波部合波之前的反射测定光及参考光中的一者的光路长度。由此，通过根据透镜的多个光学面中的被测定光学面的位置来调整从低相干光分波的测定光及参考光中的一者的光路长度，能够防止在具有与被测定光学面相同的曲率中心位置的光学面、或与被测定光学面的空气间隔狭窄的光学面反射的测定光与参考光干涉，从而能够良好地检测在被测定光学面反射的测定光与参考光的合波光。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定装置具备：低相干光源，射出低相干光；分波部，将低相干光分波为测定光和参考光；测定光学系统，其具有物镜和扫描部，所述物镜使测定光汇聚在透镜的多个光学面中、被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，所述扫描部使通过物镜汇聚测定光的位置在扫描面上移动；合波部，对在透镜的光学面反射的测定光和参考光进行合波；光路长度调整部，根据被测定光学面的位置来调整通过合波部合波之前的测定光及参考光中的一者的光路长度；相位调制部，对通过合波部合波之前的测定光及参考光中的一者进行相位调制；检测部，检测通过合波部合波的合波光；及测定部，根据从检测部获得的检测输出和基于扫描部的扫描信息测定被测定光学面的曲率中心位置相对于设计上的曲率中心位置的偏心量。
根据本发明的又一方案，使测定光汇聚在透镜的多个光学面中、被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，因此能够降低在其他光学面反射的测定光带来的影响。并且，使测定光的汇聚位置在扫描面上移动，并且测定光的汇聚位置移动到被测定光学面的实际的曲率中心位置时，能够良好地捕获被测定光学面上的返回光。能够根据此时的扫描信息来测定被测定光学面的偏心量。此外，使用从低相干光分波的测定光及参考光，并根据透镜的多个光学面中的被测定光学面的位置来调整测定光及参考光中的一者的光路长度，因此能够防止在具有与被测定光学面相同的曲率中心位置的光学面、或与被测定光学面的空气间隔狭窄的光学面反射的测定光与参考光干涉，由此，能够从由透镜的光学面反射的测定光与参考光的合波光检测在被测定光学面反射的测定光与参考光的合波光。
在本发明的又一方案所涉及的偏心测定方法将从低相干光源射出的低相干光分波为测定光和参考光，并使用测定光和参考光，测定透镜的多个光学面中，被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量，所述偏心测定方法包括：通过合波部对在透镜的光学面反射的测定光和参考光进行合波而生成合波光的步骤；根据被测定光学面的位置并通过光路长度调整部来调整通过合波部合波之前的测定光及参考光中的一者的光路长度的步骤；通过相位调制部对通过合波部合波之前的测定光及参考光中的一者进行相位调制的步骤；通过物镜使测定光汇聚在被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，并照射到透镜的光学面，且通过扫描部使汇聚测定光的位置在扫描面上移动的同时将测定光照射到透镜的光学面的步骤；由检测部获得与通过合波部生成的合波光对应的检测输出的步骤；及由测定部根据通过检测部获得的检测输出和基于扫描部的扫描信息测定被测定光学面的曲率中心位置相对于设计上的曲率中心位置的偏心量。
发明效果
根据本发明，能够准确地测定透镜的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第1实施方式的主要构成部分的构成图。
图2是表示光路长度调整部35的构成例的框图。
图3是包括图1所示的偏心测定装置1的控制部的主要部分的框图。
图4是用于说明平衡检波器37的作用的曲线图。
图5是用于说明平衡检波器37的作用的另一曲线图。
图6是用于说明平衡检波器37的作用的又一曲线图。
图7是表示透镜的轴倾斜及轴偏离的图。
图8是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第2实施方式的主要构成部分的构成图。
图9是表示从根据扫描镜44的扫描角度而变化的图像传感器140输出的信号强度的曲线图。
图10是表示示出通过图像传感器140成像的二维强度分布的图像的图。
图11是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第4实施方式的主要构成部分的构成图。
图12是包括图11所示的偏心测定装置的控制部的主要部分的框图。
图13是表示根据扫描镜的扫描角度而变化的光电探测器的检测输出(光量)的一例的曲线图。
图14中，图14(A)及图14(B)为分别表示根据扫描镜的扫描角度而变化的光电探测器的检测输出(光量)的其他例的曲线图。
图15是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第4实施方式的变形例的构成图。
图16是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第5实施方式的主要构成部分的构成图。
图17是表示与图16所示的第5实施方式的偏心测定装置的比较例的偏心测定装置的图。
图18是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第6实施方式的主要构成部分的构成图。
图19是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第1实施方式的流程图。
图20是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第2实施方式的流程图。
图21是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第3实施方式的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明所涉及的偏心测定装置及方法的优选实施方式进行说明。
＜偏心测定装置的第1实施方式＞
图1是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第1实施方式的主要构成部分的构成图。
图1所示的偏心测定装置1为测定组合透镜10的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量的装置，主要具备低相干光源20、干涉仪30及测定光学系统40而构成。
组合透镜10构成为多个透镜组装于镜筒12而成的组合透镜。本例的组合透镜10中，从对物侧依次配置有3个透镜14、16、18，但是组合透镜10的个数并不限于本例的3个，可以超过3个。并且，可成为组合透镜10的被测定光学面的光学面的数量是透镜的个数的2倍。此外，成为测定对象的透镜可以为组装于镜筒中的1个透镜，也可以为组装于镜筒前的1个透镜单体。
该组合透镜10通过未图示的夹具高精度地定位并固定在偏心测定装置1的测定位置。
低相干光源20为发出具有低相干性的低相干光的光源，例如，能够适用超发光二极管(SLD：Superluminescentdiode)、发光二极管(LED：Light emitting diode)等。
干涉仪30由第1耦合器31、第2耦合器32、第1循环器33、第2循环器34、光路长度调整部35、相位调制部36及平衡检波器37构成，它们的各部通过光纤而连接。
第1耦合器31作为从低相干光源20射出的低相干光L经由光纤入射，并将低相干光L分波为测定光ML1和参考光RL1的分波部(第2分波部)发挥作用。通过第1耦合器31分波的测定光ML1及参考光RL1分别经由光纤被引导至第1循环器33及第2循环器34。
第1循环器33经由光纤FB1将测定光ML1引导至测定光学系统40，并将来自测定光学系统40的测定光ML1的返回光(在被测定光学面反射的测定光即反射测定光)即测定光ML2引导至第2耦合器32。
第2循环器34经由光路长度调整光纤FB2引导至光路长度调整部35，并将来自光路长度调整部35的返回光即参考光RL2引导至相位调制部36。
光路长度调整光纤FB2中，例如，光纤缠绕在圆柱状的压电元件上，并使压电元件沿径向扩大或缩小而改变光纤的光路长度。
光路长度调整部35也调整参考光RL1的光路长度，例如，如图2所示，能够由使从光路长度调整光纤FB2射出的参考光RL1成为平行光的准直透镜35a、反射成为平行光的参考光RL1的光路长度调整镜35b及移动光路长度调整镜35b的反射镜驱动部35c构成。光路长度调整部35能够通过利用反射镜驱动部35c调整光路长度调整镜35b的位置来调整参考光RL1的光路长度。光路长度调整部35能够用于粗略地调整参考光RL1的光路长度，光路长度调整光纤FB2能够用于微调整参考光RL1的光路长度。
另外，作为光路长度调整部，不限于使用光路长度调整光纤FB2、光路长度调整部35，能够适用公知的各种。
并且，代替通过光路长度调整部35调整参考光的光路长度，例如，根据组合透镜10的被测定光学面的位置来移动移动台，由此可以使在组合透镜10的被测定光学面反射而返回的测定光的光路长度和参考光的光路长度一致。
相位调制部36从第2循环器34入射通过光路长度调整光纤FB2及光路长度调整部35调整光路长度的参考光RL2，并调制入射的参考光RL2的相位，将相位调制的参考光RL3引导至第2耦合器32。作为相位调制部36，能够使用EO调制器(EO：Electro-Optic)或声光调制器(AOM：Acoust Optical Modulators)。并且，通过使卷绕有光路长度调整光纤FB2的圆柱状的压电元件周期性地沿径向伸缩，能够调制参考光RL2的相位。另外，本例的相位调制部36例如以100MHz动作。
第2耦合器32作为在同轴光路上对测定光ML2和参考光RL3进行合波的合波部发挥作用，并输出相位不同的合波光CL1、CL2。
作为检测部发挥作用的平衡检波器37对要输入的合波光CL1、CL2进行光电转换，对光电转换后的电信号进行差分检测，并根据差分检测的信号(干涉信号)来输出与干涉信号的强度(振幅)相对应的强度信息即检测信号。
在此，强度信息除了指本实施方式的反射光和参考光的合波信号(干涉信号)以外，还指后述反射光和参考光的合波信号的光量分布(强度分布)及反射光的光量(≈照度)。并且，对平衡检波器37的动作的详细内容在后面进行叙述。
检测部可以从光电二极管等光强度检测器的输出获得与相位调制频率相同的频率的信号。
测定光学系统40主要具备准直透镜42、扫描镜44及物镜(第1光学系统)46。
准直透镜42使从光纤FB1的端部FB1a的端面射出的测定光ML1成为平行光，并入射到扫描镜44。
扫描镜44为构成图3所示的扫描部50的一个部件，并且作为使测定光ML1的光路弯曲的弯曲部发挥作用。弯曲部除了作为光学镜的扫描镜44以外，还包括棱镜等。
扫描镜44反射所入射的平行的测定光ML1并使其入射到物镜46，并且通过作为扫描控制部发挥作用的反射镜控制部52控制测定光ML1的光路的弯曲角度(扫描角度)，从而改变测定光ML1对物镜46的入射角。扫描镜44例如能够适用电磁驱动式MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems：微机电系统)镜。
物镜46使测定光ML1汇聚在组合透镜10的多个光学面中，被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面48上，根据被测定光学面的设计上的曲率中心位置来调整物镜46的光轴方向的位置。在图1所示的例中，将透镜16的成像面侧的光学面设为被测定光学面，以设定物镜46的位置(汇聚测定光ML1的扫描面48)。
另外，测定光学系统40的光轴与所定位的组合透镜10的基准轴(镜筒12的中心轴，且组合透镜10的设计上的光轴)一致。例如，当将零偏心的基准透镜(原器等)设置在工作台时所测定的偏心的测定位置将成为零偏心位置的扫描镜44的扫描角度设为零度。在此情况下，所测定的偏心量的定义是指被测定光学面的曲率中心位置相对于组装基准轴的矢量。
并且，将零偏心的基准透镜设置在工作台上，并且将与相对于该基准透镜测定的偏心的测定位置对应的扫描镜44的弯曲角度信息作为基准弯曲角度信息而存储于未图示的存储部中。从扫描镜44的任意的弯曲角度信息减去存储在存储部的基准弯曲角度信息而得的信息成为与被测定光学面的曲率中心位置相对于组装基准轴的偏心量对应的信息。
并且，可以将具有偏心的透镜用作基准透镜(原器等)，在此情况下，将基准透镜放置在旋转台上，并将旋转时的旋转中心位置设为零偏心位置即可。
通过使扫描镜44倾斜，能够使通过物镜46汇聚测定光ML1的位置在扫描面48上移动。
经由物镜46照射到组合透镜10的测定光ML1在包括组合透镜10的被测定光学面的各光学面反射。来自包括组合透镜10的被测定光学面的各光学面的测定光ML1的反射光(返回光)即测定光ML2再次经由物镜46、扫描镜44及准直透镜42入射到光纤FB1的端部FB1a的端面。
并且，在测定光学系统40的准直透镜42与光纤FB1的端部FB1a之间设置有反射作为返回光的测定光ML2的一部分，并使剩余部分透过的半反射镜41和在半反射镜41反射的测定光ML2的一部分所入射的图像传感器43。
在此，当根据组合透镜10的被测定光学面的曲率中心位置高精度地设定通过物镜46汇聚测定光ML1的位置时，来自各光学面的作为返回光的测定光ML2中所包括的、来自被测定光学面的反射光在图像传感器43上成像为点像，来自其他光学面的反射光成像为模糊图像。
因此，能够根据由图像传感器43获得的图像来进行物镜46的位置的微调整。另外，具有与被测定光学面相同的曲率中心位置的光学面存在于组合透镜10时，在图像传感器43上成像多个点像。
图3是包括图1所示的偏心测定装置1的控制部的主要部分的框图。
如图3所示，偏心测定装置1除了包括前述光路长度调整光纤FB2的光路长度调整部35、相位调制部36及平衡检波器37以外，还具备具有扫描镜44的扫描部50、包括测定部62的控制部60、存储器64及物镜控制部70。
扫描部50具备扫描镜44、反射镜控制部52及倾斜角传感器54。反射镜控制部52根据来自控制部60的扫描指令使扫描镜44倾斜，由此使通过物镜46汇聚测定光ML1的位置在扫描面48上移动。
倾斜角传感器54检测在扫描镜44的中心(物镜46的光轴上的位置)正交的2个轴的各旋转轴方向的角度，并将表示与检测到的角度对应的光学的偏转角(扫描角度)的扫描角度信号输出到测定部62。另外，当从反射镜控制部52输出到扫描镜44(扫描镜44的驱动部)的驱动信号与扫描镜44的倾斜角成比例时，测定部62能够根据从反射镜控制部52输出的驱动信号来获得扫描角度信号，在此情况下，不需要倾斜角传感器54。
控制部60由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成，并总括控制光路长度调整部35、相位调制部36、扫描部50、物镜控制部70及显示器80，并且控制部60中所包括的测定部62根据从平衡检波器37输入的检测信号和从倾斜角传感器54输入的扫描角度信号(扫描信息)测定实际的被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
存储器64包括ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存ROM等。ROM或闪存ROM中存储有由控制部60执行的偏心测定程序、偏心测定所需的各种参数或表格、例如与组合透镜10的光学面相关的信息(光学面的面数、面位置、曲率中心位置等信息)、表示扫描角度与偏心量的关系的表格或关系式等。
目前，如图1所示，针对组合透镜10的透镜16的成像面侧的光学面，测定面S2的实际的曲率中心位置相对于被测定光学面(以下，简称为“面S2”)的设计上的曲率中心位置的偏心量时，控制部60根据面S2的面位置的信息控制光路长度调整部35，使来自第1耦合器的测定光ML1在组合透镜10的面S2反射而作为测定光ML2入射到第2耦合器32为止的光路长度和来自第1耦合器的参考光RL1经由光路长度调整部35作为参考光RL2入射到第2耦合器32为止的光路长度一致。由此，能够使低相干光的测定光ML2、且在面S2反射的测定光ML2与参考光RL2进行光干涉。
另外，由于使用低相干光，因此在组合透镜10的面S2的面位置相对于设计上的面位置有误差的情况下，在面S2反射的测定光ML2和参考光RL2能够进行光干涉，但是在除了面S2以外的光学面反射的测定光ML2与参考光RL2不进行光干涉。因此，低相干光优选具有满足上述条件的相干长度。
控制部60通过物镜控制部70控制物镜46的光轴方向的位置，并在面S2的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上48上汇聚测定光ML1。
并且，控制部60例如以100MHz操作相位调制部36，使第2耦合器32中的合波光CL1、CL2中的干涉光成为对应于调制频率进行调制的干涉光。
接着，控制部60通过反射镜控制部52使扫描镜44倾斜，从而使通过物镜46汇聚测定光ML1的位置在扫描面48上移动。测定部62获得通过扫描镜44的倾斜进行扫描动作时从平衡检波器37输出的检测信号和从倾斜角传感器54输出的扫描角度信号，并根据这些检测信号和扫描角度信号，测定实际的被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
接着，对根据从平衡检波器37输出的检测信号和从倾斜角传感器54输出的扫描角度信号来测定实际的被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量的方法进行说明。
图4至图6分别是用于说明平衡检波器37的作用的曲线图。
目前，组合透镜10的面S2的扫描面48上存在具有曲率中心位置的其他光学面(以下，简称为“面S1”)。即，组合透镜10具有设计上的曲率中心位置相同的面S1、S2。
在此情况下，从第2耦合器32输出的合波光CL1或CL2的信号强度如图4所示那样根据扫描镜44的扫描角度而变化。另外，在图4至图6中，为了简化说明，关于只有1轴的扫描角度(θ)变化的情况，示出扫描镜44。
图4中，示出关于扫描角度为θ1时，测定光ML1汇聚在面S1的曲率中心位置，来自面S1的反射光入射到光纤FB1的端部FB1a的端面，扫描角度为θ2时，测定光ML1汇聚在面S2的曲率中心位置，来自面S2的反射光入射到光纤FB1的端部FB1a的端面的情况。
在此情况下，关于扫描角度θ1中的合波光CL1或CL2的信号强度，由于汇聚来自面S1的反射光而入射到光纤FB1的端部FB1a的端面，因此增大，但是在面S1反射的测定光ML2和参考光RL2的光路长度不同(超过低相干光的相干长度而不同)，因此为与测定光ML2和参考光RL2不干涉的合波光对应的非干涉信号。
另一方面，关于扫描角度θ2中的合波光CL1或CL2的信号强度，由于汇聚来自面S2的反射光而入射到光纤FB1的端部FB1a的端面，因此增大，并且由于在面S2反射的测定光ML2和参考光RL2被调整为使光路长度相同，因此为与测定光ML2和参考光RL2干涉的合波光对应的干涉信号，并且，对参考光RL2进行了相位调制，因此振幅根据调制频率而改变。
平衡检波器37分别对合波光CL1、CL2进行光电转换，并差分检测光电转换后的电信号。差分检测到的信号仅成为如图5所示去除非干涉信号(与来自面S1的反射光对应的信号成分)等噪声的干涉信号。该干涉信号的振幅通过相位调制而改变。
平衡检波器37以与相位调制部36的调制频率(100MHz)相同的频率同步地检波通过相位调制改变振幅的干涉信号，并输出与干涉信号的强度(振幅)对应的检测信号。在图6所示的例中，扫描角度θ2时检测信号变得最大。
从平衡检波器37输出的检测信号成为最大的扫描角度时，测定光ML1汇聚在面S2的实际的曲率中心位置，因此测定部62根据从平衡检波器37输入的检测信号成为最大的扫描角度来获得实际的面S2的实际的曲率中心位置，并且能够测定实际的曲率中心位置相对于面S2的设计上的曲率中心位置的偏心量。另外，由于扫描镜44的扫描角度与扫描面48上的测定光ML1的汇聚位置一一对应，因此能够根据扫描镜44的扫描角度来获得扫描面48上的测定光ML1的汇聚位置(被测定光学面的实际的曲率中心位置)，由此能够测定实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
通过测定部62测定的组合透镜的被测定光学面的偏心量例如能够与表示组合透镜的被测定光学面的面编号相关联地显示于显示器80，或者保存于存储器64的闪存ROM等中。
并且，通过测定组合透镜10的被测定光学面的偏心量，能够求出组装于镜筒12中的透镜的轴倾斜及轴偏离。
目前，如图7所示，将透镜16的光学面16a、16b的设计上的曲率中心位置分别设为O1、O2，将所测定的实际的光学面16a、16b的曲率中心位置分别设为P1、P2时，通过曲率中心位置O1、O2的直线为组装有透镜16的组合透镜10的基准轴Lo(设计上的光轴)，通过曲率中心位置P1、P2的直线为透镜16的光轴Lp。
在此情况下，基准轴Lo与光轴Lp所成的角度α表示透镜16的轴倾斜，基准轴Lo与透镜16的中心位置的偏离量δ表示透镜16的轴偏离。
另外，图1所示的第1实施方式的偏心测定装置1通过光路长度调整部35调整参考光的光路长度，但并不限定于此，也可以调整测定光的光路长度。同样地，通过相位调制部36对参考光的相位进行调制，但并不限定于此，也可以对测定光的相位进行调制。此外，检测合波光中所包括的相位调制的干涉信号的振幅信息的检测器不限于平衡检波器37，能够适用包络线检波器、其他公知的检测器，总之只要是表示相位调制的干涉信号的强度的检测信号的检测器，则可以为任何检测器。
＜偏心测定装置的第2实施方式＞
图8是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第2实施方式的主要构成部分的构成图。另外，在图8中，对与图1所示的第1实施方式的偏心测定装置1共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
图8所示的第2实施方式的偏心测定装置2中，主要是干涉仪100与第1实施方式的干涉仪30不同。
干涉仪100主要由第1准直透镜110、光束分离器120、反射镜130及图像传感器140构成。
第1准直透镜110使从低相干光源射出的低相干光成为平行光，入射到光束分离器120。
光束分离器120作为将入射的低相干光分波为测定光和参考光的分波部发挥作用，将入射的低相干光的一部分作为测定光来反射并入射到测定光学系统40-2，将剩余部分作为参考光而透过并入射到反射镜130。
并且，光束分离器120作为对作为来自测定光学系统40-2的返回光的测定光和作为来自反射镜130的反射光的参考光进行合波的合波部发挥作用，使来自测定光学系统40-2的测定光透过而入射到图像传感器140，并且反射来自反射镜130的参考光而入射到图像传感器140。
反射镜130作为通过未图示的反射镜驱动部来调整反射镜位置的光路长度调整镜发挥作用。通过调整反射镜130的位置，能够在由光束分离器120合波的位置，使在组合透镜10的被测定光学面反射回来的测定光的光路长度与在反射镜130反射回来的参考光的光路长度一致。
并且，反射镜130通过利用压电元件等进行高速振动(例如100MHz)而作为对参考光进行相位调制的相位调制部的一部分发挥作用。
测定光学系统40-2与图1所示的测定光学系统40进行比较时，不同点在于追加了聚光透镜45及空间滤波器47。
聚光透镜45汇聚通过光束分离器120分波的平行光的测定光。空间滤波器47设置于通过聚光透镜45汇聚测定光的位置(聚光透镜45的焦点位置)，并具有使汇聚的测定光通过的针孔。通过聚光透镜45汇聚的测定光通过准直透镜42(第2准直透镜)再次成为平行光。
从干涉仪100入射的测定光通过空间滤波器47的针孔，在组合透镜10的光学面反射回来的测定光的返回光的一部分通过空间滤波器47的针孔而入射到干涉仪100。因此，空间滤波器47的针孔相当于图1所示的测定光学系统40中的光纤FB1的端部FB1a的端面。
通过光束分离器120合波的测定光与参考光的合波光入射到作为检测部发挥作用的图像传感器140中，图像传感器140输出与入射的合波光的强度相应的检测信号。
图9是表示从根据扫描镜44的扫描角度而变化的图像传感器140输出的信号强度的曲线图。另外，在图9中，为了简化说明，关于只有1轴的扫描角度(θ)变化的情况，示出扫描镜44。
在此，作为光路长度调整镜发挥作用的反射镜130的位置与组合透镜10的透镜16的成像面侧的光学面(面S2)对准，并且物镜46被调整为使测定光汇聚在具有面S2的设计上的曲率中心位置的扫描面48上。并且，组合透镜10的面S2的扫描面48上存在具有曲率中心位置的其他光学面(面S1)。
如图9所示，当为测定光汇聚在面S1的曲率中心位置的扫描角度θ1时，从图像传感器140获得的信号强度具有峰值，同样地当为测定光汇聚在面S2的曲率中心位置的扫描角度θ2时，从图像传感器140获得的信号强度具有峰值。
扫描角度θ1时的合波光的信号强度由于汇聚来自面S1的反射光而通过空间滤波器47的针孔，因此增大，但是由于在面S1反射的测定光和参考光的光路长度不同，因此扫描角度θ1时的合波光不与测定光和参考光进行干涉。即，扫描角度θ1时通过图像传感器140检测的信号为非干涉信号。
另一方面，扫描角度θ2时的合波光的信号强度由于汇聚来自面S2的反射光而通过空间滤波器47的针孔，因此增大，并且由于被调整为在面S2反射的测定光和参考光的光路长度相同，因此扫描角度θ2时的合波光与测定光和参考光进行干涉。即，扫描角度θ2时通过图像传感器140检测的信号为干涉信号。并且，参考光被相位调制，因此成为振幅根据调制频率而改变的干涉信号。
因此，第2实施方式的组合透镜的偏心测定装置2中，从图像传感器140获得的信号成为振幅根据调制频率改变的干涉信号，并且通过检测干涉信号的振幅成为最大时的扫描镜44的扫描角度，能够测定实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
另外，在第2实施方式中，将图像传感器140用作检测部的一部分，但是也可以使用光电二极管等其他光电检测器，在此情况下，优选通过聚光透镜将平行的合波光汇聚在光电检测器的受光部。
＜组合透镜的偏心测定装置的第3实施方式＞
本发明所涉及的组合透镜的偏心测定装置的第3实施方式例如能够适用于在图8所示的组合透镜的偏心测定装置2的测定光学系统40-2的聚光透镜45或准直透镜42中具有球面像差的情况。
当通过第3实施方式的组合透镜的偏心测定装置测定组合透镜10的透镜16的成像面侧的光学面(面S2)的偏心量时，使作为光路长度调整镜发挥作用的反射镜130的位置(Z)与对应于面S2的位置(Z0)对准，并且将物镜46的位置调整为使测定光汇聚在具有面S2的设计上的曲率中心位置的扫描面48上。另外，与第2实施方式同样地，组合透镜10具有在面S2的扫描面48上具有曲率中心位置的其他光学面(面S1)。
作为摄像部发挥作用的图像传感器140拍摄通过光束分离器120合波的合波光。通过图像传感器140拍摄的合波光被成像为如图10所示表示二维强度分布的图像。
如图10所示，当为测定光汇聚在面S1的曲率中心位置的扫描角度θ1时，从图像传感器140获得的图像成像为具有大致恒定的亮度的圆形的图像。这是因为，扫描角度θ1时的合波光中，在面S1反射的测定光与参考光的光路长度不同，并且测定光与参考光不干涉。
在此情况下，即使使反射镜130的位置Z从与面S2对应的位置Z0仅移动低相干光的一半波长(λ/2)，从图像传感器140获得的图像也几乎不变。这是因为，低相干光的一半波长(λ/2)左右的移动中，非干涉的状态不会改变。
另一方面，当为测定光汇聚在面S2的曲率中心位置的扫描角度θ2时，从图像传感器140获得的图像如图10所示那样成像为干涉条纹图像。这是因为，扫描角度θ2时的合波光中，在面S2反射的测定光与参考光的光路长度相同，并且测定光与参考光干涉。并且，通过构成测定光学系统40-2的透镜(聚光透镜45或准直透镜42)的球面像差而产生合波光的二维强度分布，成为干涉条纹图像。
在此情况下，使反射镜130的位置Z从与面S2对应的位置Z0仅移动低相干光的一半波长(λ/2)时，干涉条纹图像的深浅翻转。
第3实施方式的组合透镜的偏心测定装置对表示从图像传感器140获得的合波光的二维强度分布的图像进行图像分析，拍摄干涉条纹图像，并且检测干涉条纹图像的对比度(鲜明度)成为最大时的扫描镜44的扫描角度，从而能够测定实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
并且，由于第3实施方式的组合透镜的偏心测定装置使用表示合波光的二维强度分布的图像(由于不使用与相位调制相应的干涉信号)，因此与第2实施方式的组合透镜的偏心测定装置2的不同点在于，不需要使反射镜130振动来对参考光进行相位调制的相位调制部。
另外，第3实施方式的组合透镜的偏心测定装置并不限于在构成测定光学系统40-2的透镜中具有球面像差的情况，也可以通过在反射镜130的反射面设置轻微的凹凸而能够产生干涉条纹，当组合透镜10的被测定光学面为非球面时，能够通过其非球面产生干涉条纹。
＜偏心测定装置的第4实施方式＞
图11是表示本发明所涉及的组合透镜的偏心测定装置的第4实施方式的主要构成部分的构成图。另外，在图11中，对与图8所示的第2实施方式的组合透镜的偏心测定装置2共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
图11所示的第4实施方式的组合透镜的偏心测定装置4主要代替第2实施方式的干涉仪100，设置有光源22、充当测定光学系统的一部分的准直透镜122、光束分离器(第1分波部)124、聚光透镜(第1聚光透镜)126及作为检测部发挥作用的光电探测器142。
光源22除了发出低相干光的LED、灯(卤素灯、氙气灯等)以外，还包括发出作为相干光的激光的激光光源。
从光源22射出的测定光通过第1准直透镜110成为平行光，并入射到光束分离器124。入射到光束分离器124的测定光的一部分在此反射，并作为测定光引导至测定光学系统40-2的聚光透镜(第2聚光透镜)45。
另一方面，在组合透镜10的光学面反射回来的测定光的返回光(反射测定光)的一部分通过空间滤波器47的针孔，经由聚光透镜45入射到光束分离器124。入射到光束分离器124的返回光的部分透过该光束分离器引导至聚光透镜126。
聚光透镜126汇聚在组合透镜10的光学面反射的测定光的返回光并使其入射到光电探测器142。
光电探测器142由光电二极管等光电转换元件构成，并输出与经由聚光透镜126入射的返回光(检测光量)对应的电信号。
图12是包括图11所示的组合透镜的偏心测定装置4的控制部的主要部分的框图。另外，在图12中，对与图3所示的第1实施方式共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
在图12中，反射镜控制部52根据来自控制部60-2的扫描指令使扫描镜44倾斜，由此使通过物镜46汇聚测定光ML1的汇聚位置在扫描面48上移动。
对控制部60-2中所包括的测定部62-2施加了与来自光电探测器142的测定光的检测光量对应的检测输出和表示来自倾斜角传感器54的扫描镜44的光学的偏转角(扫描角度)的扫描角度信号，测定部62-2根据从光电探测器142输入的检测信号和从倾斜角传感器54输入的扫描角度信号，测定实际的被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量。
图13是表示根据扫描镜44的扫描角度而变化的光电探测器142的检测输出(入射到光电探测器142的检测光量)的一例的曲线图。另外，在图13中，为了简化说明，关于只有1轴的扫描角度(θ)变化的情况，示出扫描镜44。
空间滤波器47(图18)的针孔径为“小”时，且如图13所示超过阈值Th的检测输出的峰值宽度为所需的测定分解能以下时，测定部62-2判别光电探测器142的检测输出是否与超过阈值Th的检测输出对应。当光电探测器142的检测输出超过阈值Th时，测定部62-2判断基于光电探测器142的检测输出达到峰值，此时获得从倾斜角传感器54输入的扫描角度信号。
并且，测定部62-2根据所获得的扫描角度信号(扫描角度)测定被测定光学面的实际的曲率中心位置(实际的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量)。
另一方面，当空间滤波器47的针孔径为“中”、“大”时，且如图14(A)、图14(B)所示超过阈值Th的检测输出的峰值宽度超过所需的测定分解能时，测定部62-2搜索光电探测器142的检测输出成为最大值的扫描角度。即，测定部62-2将光电探测器142的检测输出与扫描角度的关系存储到存储器中，并比较各检测输出的大小，从而搜索检测输出成为最大值的扫描角度。
当获得图13所示的检测输出时，与获得图14(A)及图14(B)所示的检测输出时相比，能够更高速地检测成为峰值的扫描角度。并且，空间滤波器47的针孔径越变大，峰值检测误差越增大，其结果，偏心量的测定误差增大。
光源22为激光光源时，容易减小空间滤波器47的针孔径，因此作为第4实施方式的光源22优选为激光光源。另外，与空间滤波器47的耦合效率的顺序为激光＞LED＞灯。
＜偏心测定装置的第4实施方式的变形例＞
图15是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第4实施方式的变形例的构成图。另外，在图15中，对与图1所示的第1实施方式的偏心测定装置1及图11所示的第4实施方式的偏心测定装置4共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
图15所示的第4实施方式的变形例的偏心测定装置4-1主要代替第1实施方式的干涉仪30，设置光源22、循环器125及光电探测器142，在光源22与循环器125之间配设有光纤(第1光纤)FB1，在循环器125与准直透镜42之间配设有光纤(第2光纤)FB2，在循环器125与光电探测器142之间配设有光纤(第3光纤)FB3。
来自光源22的测定光经由第1光纤FB1、循环器125及光纤FB2从光纤FB2的端部FB2a的端面射出到准直透镜42，通过准直透镜42成为平行光，入射到扫描镜44。
在组合透镜10的光学面反射回来的测定光的返回光的一部分入射到光纤FB2的端部FB2a的端面，并经由光纤FB2、循环器125及光纤FB3入射到光电探测器142。
在第4实施方式的变形例中，光纤FB2的端部FB2a的端面相当于第4实施方式的空间滤波器47的针孔。
根据第4实施方式的变形例，能够通过与第4实施方式相同的方法测定透镜的偏心，并且，由于使用光纤，因此能够设为光学系统的设计的自由度高且廉价的装置。
＜偏心测定装置的第5实施方式＞
图16是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第5实施方式的主要构成部分的构成图。另外，在图16中，对与图11所示的第4实施方式的偏心测定装置4共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
图16所示的第5实施方式的偏心测定装置5的测定光学系统由光束分离器124、准直透镜200、扫描镜44、接合器透镜210及作为物镜发挥作用的变焦透镜220构成。
准直透镜200使从光源22经由光束分离器124入射的测定光成为平行光而入射到扫描镜44。
由扫描镜44反射的测定光经由接合器透镜210入射到变焦透镜(第1透镜)220。
在此，变焦透镜220包括可变焦距透镜、液体透镜。液体透镜是通过电控制(电压)来改变所封入的液体的形状，能够改变透镜本身的焦点距离的焦点可变的透镜。接合器透镜(第2光学系统)210为改变使接合器透镜210和变焦透镜220对准的测定光学系统的屈光力的最大值及最小值的透镜，并具有调整变焦透镜220的可变焦点范围的功能。
本例的准直透镜200的焦点距离为100mm，接合器透镜210的焦点距离为50mm。
具有组合透镜10的透镜的轴倾斜α(图7所示的角度α)的测定所需的扫描角度可以为α(扫描镜44的角度为α/2)。
并且，在图16中，L1表示从扫描镜44到变焦透镜220的距离，WD为从变焦透镜220到组合透镜10的最初的光学面(面1)的距离。
若透镜的轴倾斜α变大，则测定光的一部分不落在变焦透镜220的口径内，并且不通过变焦透镜(将测定光的一部分不通过测定光学系统的情况称为测定光的渐晕。)。在本实施方案中，变焦透镜220中的测定光的渐晕由距离L1确定，但是根据使用扫描镜44的本测定光学系统，即使作为变焦透镜220为小口径的液体透镜(例如，φ16mm、φ5.8mm)，也能够测定总长度长的组合透镜。
另外，组合透镜的偏心测定装置5的测定光学系统的接合器透镜210和变焦透镜220的位置可以互换。
图17是表示与图16所示的第5实施方式的偏心测定装置5的比较例的偏心测定装置的图。另外，在图17中，对与图16的第5实施方式共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
在图17中，L2为从变焦透镜220到组合透镜10的最后的光学面为止的距离。在图17所示的测定光学系统中，变焦透镜220中的测定光的渐晕由距离L2和透镜的光轴倾斜α来确定。另外，相对于透镜的光轴倾斜α的反射角为2α。
目前，将距离L2设为50mm，并将透镜的轴倾斜α设为60分钟时，来自组合透镜10的最后的光学面的反射光的光轴在变焦透镜220的位置中穿过1.7mm外周。由此，相对于透镜的轴倾斜α，产生由反射角2α引起的渐晕部分V，从而无法测定总长度长的透镜。为了减少渐晕，必须尽可能地减小距离WD。
根据图16所示的本实施方式，由于通过扫描镜44改变测定光的入射角度，因此在相较于图16所示的比较例更宽的范围内不会受到测定光的渐晕的影响就能够扫描曲率中心位置。并且，通过对变焦透镜220使用改变液体透镜等透镜本身的焦点距离的透镜，即使改变变焦透镜220的焦点，通过扫描镜44的角度产生测定光的渐晕的范围也不会改变，因此容易进行测定。并且，改变液体透镜等透镜本身的焦点距离的透镜中，能够通过电控制改变的屈光力的最大值及最小值受到限制。通过组合接合器透镜210和液体透镜等改变透镜本身的焦点距离的透镜，能够调整测定光学系统的可变焦点范围。由此，能够提高焦点距离的电调整精度。
并且，在图16所示的第5实施方式中，从光源22射出的测定光和在组合透镜10反射的测定光由光束分离器124分离，在组合透镜10反射的测定光由设置于与光源22不同的平面上的光电探测器142检测，但是在图16中，可以为去除光束分离器124，在光源22的周围设置光电探测器142的构成。
＜偏心测定装置的第6实施方式＞
图18是表示本发明所涉及的偏心测定装置的第6实施方式的主要构成部分的构成图。另外，在图18中，对与图16所示的第5实施方式的偏心测定装置5共同的部分赋予相同符号，并省略其详细说明。
图18所示的第6实施方式的偏心测定装置6中，在扫描镜44的入射侧设置有变焦透镜220及接合器透镜210，不同于在扫描镜44的出射侧设置有变焦透镜220及接合器透镜210的第5实施方式的偏心测定装置5。
图18所示的第6实施方式的偏心测定装置6在变焦透镜220与组合透镜10之间配置有扫描镜44，在扫描镜44与组合透镜10之间未设置光学部件。
根据第6实施方式的偏心测定装置6，具有通过扫描镜44的角度消除变焦透镜220中的测定光的渐晕的影响的优点。
在第5实施方式的偏心测定装置5、第6实施方式的偏心测定装置6中，可以组合使用了第1实施方式的偏心测定装置1至第4实施方式的偏心测定装置4中所记载的低相干光源的干涉检测。对光源22使用低相干光源，对在组合透镜10反射的测定光和测定光进行合波并干涉检测，从而能够分离是在组合透镜10的哪个光学面反射的反射光。
＜偏心测定方法的第1实施方式＞
图19是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第1实施方式的流程图。
图3所示的控制部60根据存储于存储器64的偏心测定程序来执行图19所示的处理。
在图19中，将指定组合透镜的被测定光学面的参数i设定为1(步骤S10)。参数i表示组合透镜的被测定光学面的面编号。
接着，根据参数i的面编号的被测定光学面(Si)调整参考光的光路长度及物镜(步骤S12)。即，控制部60控制光路长度调整部35，并将参考光的光路长度调整为与在面Si反射回来的测定光的光路长度一致。并且，控制部60经由物镜控制部70控制物镜46的位置，并在具有面Si的设计上的曲率中心位置的扫描面上汇聚测定光。
接着，控制部60经由反射镜控制部52控制扫描镜44的角度(扫描角度)，并使测定光的汇聚位置在扫描面上移动(步骤S14)。
测定部62针对扫描镜44的每个扫描角度获得平衡检波器37的检测输出(步骤S16)，并判别针对扫描面上的每个位置获得的检测输出是否成为最大值(步骤S18)。
当判别为平衡检波器37的检测输出不是最大时(为“否”时)，返回到步骤S14，改变扫描镜44的扫描角度，重复从步骤S14到步骤S18的处理。另一方面，当判别为平衡检波器37的检测输出为最大值时(为“是”时)，转移到步骤S20。
在步骤S20中，测定部62获得平衡检波器37的检测输出成为最大时的扫描镜44的扫描角度。并且，根据获得到的扫描镜44的扫描角度测定实际的曲率中心位置相对于面Si的设计上的曲率中心位置的偏心量(步骤S22)。
接着，判别参数i是否变为N(步骤S24)。另外，N为组合透镜的所有光学面的数量。
当参数i不是N时(为“否”时)，将参数i只加1(步骤S26)，转移到步骤S12，重复执行步骤S12到步骤S24。
当参数i为N时(为“是”时)，视为组合透镜的所有光学面的偏心量的测定结束，从而结束本处理。
＜偏心测定方法的第2实施方式＞
图20是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第2实施方式的流程图。另外，在图20中，在与图19所示的偏心测定方法的第1实施方式共同的步骤中，赋予相同的步骤编号，并省略其详细说明。
第2实施方式的偏心测定方法为与前述第3实施方式的偏心测定装置3对应的方法。
在图20所示的流程图中，代替图19所示的流程图的步骤S16～步骤S20，具有步骤S30～步骤S36。
在步骤S30中，针对扫描镜44的每个扫描角度(扫描面上的测定光的每个汇聚位置)，通过作为摄像部发挥作用的图像传感器140拍摄表示由光束分离器120合成的合波光的二维强度分布的图像，并获得表示二维强度分布的图像。
分析表示所获得的二维强度分布的图像(步骤S32)。根据图像的分析结果判别所获得的图像是否成为干涉条纹图像，并且干涉条纹图像的对比度(鲜明度)是否成为最大(步骤S34)。
并且，当判别为所获得的图像成为干涉条纹图像，并且干涉条纹图像的对比度不是最大时(为“否”时)，返回到步骤S14，改变扫描镜44的扫描角度，重复步骤S14到步骤S34的处理。
另一方面，当判别为所获得的图像成为干涉条纹图像，并且干涉条纹图像的对比度为最大时(为“是”时)，转移到步骤S36。
在步骤S36中，获得干涉条纹图像的对比度成为最大时的扫描镜44的扫描角度。并且，根据所获得到的扫描镜44的扫描角度测定实际的曲率中心位置相对于面Si的设计上的曲率中心位置的偏心量(步骤S22)。
＜偏心测定方法的第3实施方式＞
图21是表示本发明所涉及的偏心测定方法的第3实施方式的流程图。另外，在图21中，在与图19所示的偏心测定方法的第1实施方式共同的步骤中，赋予相同的步骤编号，并省略其详细说明。
第3实施方式的偏心测定方法为与前述第4实施方式的偏心测定装置4对应的方法。
在图21所示的流程图中，代替图19所示的流程图的步骤S12、步骤S16～步骤S20，具有步骤S40～步骤S46。
在步骤S40中，根据参数i的面编号的被测定光学面(Si)来调整物镜。即，控制部60-2(图12)经由物镜控制部70控制物镜46的位置，并在具有面Si的设计上的曲率中心位置的扫描面上汇聚测定光。
对于扫描镜44的每个扫描角度，通过光电探测器142获得与来自经由空间滤波器47、聚光透镜126等入射的面Si的返回光对应的检测输出(步骤S42)。
接着，测定部62-2判别如图13所示那样光电探测器142的检测输出是否超过阈值Th(步骤S44)。当检测输出未超过阈值Th时(“否”时)，返回到步骤S14，继续进行扫描镜44的角度的控制。
当检测输出超过阈值Th时(“是”时)，测定部62-2判断基于光电探测器142的检测输出已达到峰值，转移到步骤S46。
在步骤S46中，从倾斜角传感器54获得光电探测器142的检测输出超过阈值Th时的扫描镜44的角度(扫描角度)。并且，根据获得到的扫描镜44的扫描角度测定实际的曲率中心位置相对于面Si的设计上的曲率中心位置的偏心量(步骤S22)。
在上述例子中，获得了平衡检波器的输出成为最大值的角度，但是可以将所有测定数据存储于存储器中，并从所有测定数据中提取输出成为最大值的角度。并且，在上述例子中，通过固定光学面并改变扫描镜的角度来进行测定，但是也可以固定扫描镜的角度，并改变光学面。并且，也可以固定光学面，并改变扫描镜的角度和变焦透镜的焦点距离，对曲率中心位置进行三维扫描。
[其他]
在本实施方式中，例如，执行包括测定部62、62-2的控制部60、60-2的各种处理的处理部(processing unit)的硬件结构为如下所示的各种处理器(processor)。各种处理器包括：执行软件(程序)并作为各种处理部发挥作用的通用的处理器即CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等能够在制造后变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice：PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等具有为了执行特定的处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电路等。
1个处理部可由这些各种处理器中的1个构成，也可以由相同类型或不同类型的2个以上的处理器(例如，多个FPGA或CPU与FPGA的组合)构成。并且，也可以由1个处理器构成多个处理部。作为由1个处理器构成多个处理部的例子，第1，有如客户机及服务器等计算机为代表，由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器，该处理器作为多个处理部发挥作用的方式。第2，有如下方式：如片上系统(System On Chip；SoC)等为代表，使用通过1个I C(Integrated Circuit：集成电路)芯片来实现包括多个处理部的系统整体的功能的处理器。如此，各种处理部作为硬件结构利用1个以上的上述各种处理器来构成。
此外，这些各种处理器的硬件结构更具体地为组合半导体元件等电路元件而成的电路(circuitry)。
并且，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内能够进行各种变形。
符号说明
1、2-偏心测定装置，10-组合透镜，12-镜筒，14、16、18-透镜，16a、16b-光学面，20-低相干光源，22-光源，30、100-干涉仪，31-第1耦合器，32-第2耦合器，33-第1循环器，34-第2循环器，35-光路长度调整部，35a-准直透镜，35b-光路长度调整镜，35c-反射镜驱动部，36-相位调制部，37-平衡检波器，40、40-2-测定光学系统，41-半反射镜，42-准直透镜，43-图像传感器，44-扫描镜，45-聚光透镜，46-物镜，47-空间滤波器，48-扫描面，50-扫描部，52-反射镜控制部，54-倾斜角传感器，60-控制部，62-测定部，64-存储器，70-物镜控制部，80-显示器，100-干涉仪，124-光束分离器，125-循环器，110-第1准直透镜，120-光束分离器，200-准直透镜，210-接合器透镜，220-变焦透镜，130-反射镜，140-图像传感器，142-光电探测器，CL1-合波光，CL2-合波光，FB1、FB2、FB3、FB4-光纤，FB1a、FB2a-端部，L-低相干光，Lo-基准轴，Lp-光轴，ML1、ML2-测定光，RL1、RL2、RL3-参考光，S10-步骤，S12-步骤，S14-步骤，S16-步骤，S18-步骤，S20-步骤，S22-步骤，S24-步骤，S26-步骤，S30-步骤，S32-步骤，S34-步骤，S36-步骤，S40-步骤，S42-步骤，S44-步骤，S46-步骤，Si-面，θ1、θ2-扫描角度。

Claims (16)

1.一种偏心测定装置，其测定透镜的被测定光学面的偏心量，所述偏心测定装置具备：
光源，射出测定光；
测定光学系统，汇聚所述测定光，且具有第1光学系统和使所述测定光的光路弯曲的弯曲部；
扫描控制部，使用所述弯曲部改变所述测定光的光路的弯曲角度，并扫描所述测定光的汇聚位置；
检测部，检测在所述被测定光学面反射的测定光即反射测定光的强度信息；及
测定部，测定所述被测定光学面的偏心量，
所述检测部在通过所述扫描控制部改变所述弯曲角度时检测多个所述弯曲角度的每一个的所述强度信息，
所述测定部根据多个所述弯曲角度的每一个的所述强度信息及所述弯曲部的弯曲角度信息来测定所述被测定光学面的偏心量。
2.根据权利要求1所述的偏心测定装置，其中，
所述第1光学系统的焦点距离是可变的，
通过改变所述第1光学系统的焦点距离来改变所述测定光的所述汇聚位置。
3.根据权利要求1所述的偏心测定装置，其中，
所述第1光学系统具有第1透镜，
所述第1透镜的焦点距离通过电控制来改变所述第1透镜本身的焦点距离，
通过改变所述第1透镜的焦点距离来改变所述测定光的所述汇聚位置。
4.根据权利要求2或3所述的偏心测定装置，其中，
所述测定光学系统具有改变所述第1光学系统的屈光力的最大值及所述第1光学系统的屈光力的最小值的第2光学系统。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的偏心测定装置，其中，
从所述光源射出的所述测定光经由所述弯曲部入射到所述第1光学系统。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的偏心测定装置，其中，
从所述光源射出的所述测定光经由所述第1光学系统入射到所述弯曲部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的偏心测定装置，其具有使所述测定光成为平行光的准直透镜，
从所述光源射出的所述测定光经由所述准直透镜入射到所述第1光学系统。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的偏心测定装置，其具备将所述测定光的光路和所述反射测定光的光路分开的第1分波部，
所述检测部检测在所述第1分波部射出的所述反射测定光。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的偏心测定装置，其中，
所述检测部检测所述反射测定光的光量作为所述强度信息，
所述测定部使用所述反射测定光的所述光量取最大值时的所述弯曲角度信息来测定所述被测定光学面的偏心量。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的偏心测定装置，其具备：
第2分波部，将参考光从所述测定光分波；及
合波部，对所述反射测定光和所述参考光进行合波，
所述光源为射出低相干光作为所述测定光的低相干光源，
所述检测部检测通过所述合波部合波的合波光的光量作为所述强度信息。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的偏心测定装置，其具备：
第2分波部，将参考光从所述测定光分波；及
合波部，对所述反射测定光和所述参考光进行合波，
所述光源为射出低相干光作为所述测定光的低相干光源，
所述检测部检测通过所述合波部合波的合波光的光量的分布作为所述强度信息。
12.根据权利要求10或11所述的偏心测定装置，其具备光路长度调整部，所述光路长度调整部调整通过所述合波部合波之前的所述反射测定光及所述参考光中的一者的光路长度。
13.一种偏心测定装置，其测定透镜的被测定光学面的偏心量，所述偏心测定装置具备：
低相干光源，射出低相干光作为测定光；
分波部，将所述低相干光分波为测定光和参考光；
测定光学系统，其具有改变所述测定光的汇聚位置的第1光学系统和扫描部；
扫描控制部，控制所述扫描部并改变所述测定光的汇聚位置；
合波部，对在所述被测定光学面反射的测定光即反射测定光和所述参考光进行合波；
检测部，检测通过所述合波部合波的合波光的强度信息；及
测定部，测定所述被测定光学面的偏心量，
所述检测部在通过所述扫描部改变所述测定光的汇聚位置时测定多个所述测定光的汇聚位置的每一个的所述强度信息，
所述测定部根据多个弯曲角度的每一个的所述强度信息及基于所述扫描部的扫描信息来测定所述被测定光学面的偏心量。
14.根据权利要求13所述的偏心测定装置，其具备光路长度调整部，所述光路长度调整部调整通过所述合波部合波之前的所述反射测定光及所述参考光中的一者的光路长度。
15.一种偏心测定装置，其具备：
低相干光源，射出低相干光；
分波部，将所述低相干光分波为测定光和参考光；
测定光学系统，其具有物镜和扫描部，所述物镜使所述测定光汇聚在透镜的多个光学面中、被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，所述扫描部使通过所述物镜汇聚所述测定光的位置在所述扫描面上移动；
合波部，对在所述透镜的光学面反射的所述测定光和所述参考光进行合波；
光路长度调整部，根据所述被测定光学面的位置来调整通过所述合波部合波之前的所述测定光及所述参考光中的一者的光路长度；
相位调制部，对通过所述合波部合波之前的所述测定光及所述参考光中的一者进行相位调制；
检测部，检测通过所述合波部合波的合波光；及
测定部，根据从所述检测部获得的检测输出和基于所述扫描部的扫描信息测定所述被测定光学面的曲率中心位置相对于所述设计上的曲率中心位置的偏心量。
16.一种偏心测定方法，将从低相干光源射出的低相干光分波为测定光和参考光，并使用所述测定光和所述参考光，测定透镜的多个光学面中、所述被测定光学面的曲率中心位置相对于被测定光学面的设计上的曲率中心位置的偏心量，所述偏心测定方法包括：
通过合波部对在所述透镜的光学面反射的所述测定光和所述参考光进行合波而生成合波光的步骤；
根据所述被测定光学面的位置并通过光路长度调整部来调整通过所述合波部合波之前的所述测定光及所述参考光中的一者的光路长度的步骤；
通过相位调制部对通过所述合波部合波之前的所述测定光及所述参考光中的一者进行相位调制的步骤；
通过物镜使所述测定光汇聚在所述被测定光学面的设计上的曲率中心位置所在的扫描面上，并照射到所述透镜的光学面，且通过扫描部使汇聚所述测定光的位置在所述扫描面上移动的同时将所述测定光照射到所述透镜的光学面的步骤；
由检测部获得与通过所述合波部生成的合波光对应的检测输出的步骤；及
由测定部根据通过所述检测部获得的检测输出和基于所述扫描部的扫描信息测定所述被测定光学面的曲率中心位置相对于所述设计上的曲率中心位置的偏心量。
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