JP2014115077A - レンズの面ズレ・面倒れを測定するレンズ測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定光学系の誤差によらず、より迅速かつ正確に表裏２つのレンズ面のズレ量を得られる測定装置を提供する。
【解決手段】
光源部２３から発せられた光を平行光に整えるコリメートレンズ５３と、高可干渉光Ｉを被検光Ｒ２と基準光Ｒ１とに分岐させる基準板３３と、被検光Ｒ２を、再び被検レンズ１０を通過して平行光に戻るように再帰的に反射するヌルミラー３８と、被検レンズ１０に対して、ヌルミラー３８を光軸Ｐ０（回転軸Ｑ０）の周りに１８０度回転させる回転機構３７と、基準光Ｒ１と被検光Ｒ２との干渉縞を撮像する撮像部２４と、干渉縞を解析して、被検レンズ１０を通過することによる波面収差を算出する干渉縞解析部４４と、ヌルミラー３８が所定位置のときに算出された波面収差と、ヌルミラー３８を１８０度回転させたときに算出される波面収差に基づいて、被検レンズ１０の表裏２つのレンズ面のズレを算出するズレ量算出手段４５と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、表裏２つのレンズ面の相対的なズレ量を測定する測定方法及び装置に関し、さらに詳しくは、表裏２つのレンズ面の、光軸に垂直な方向への平行移動によるズレ量（面ズレ）及び相対的な回転によるズレ量（面倒れ）を測定する方法及び装置に関する。

デジタルカメラや光ピックアップ等の光学機器に用いられるレンズは、例えばモールド成形により製造される。モールド成形では対になる金型により、ガラスや樹脂を成形する。このため、成形品の形状精度は、金型の精度及び金型の噛みあわせ精度による。

レンズの場合、金型の内面（キャビティ部分）の面精度によって、表裏２つのレンズ面の形状によって光学性能が決定される。但し、金型の噛み合わせ精度が悪いと、表裏２つのレンズ面が相対的に位置ズレを起こしていたり、相対的に傾いていたりすることがあり、面形状が高精度に成形されていた倍でもレンズの光学性能を劣化させ、波面収差が発生する要因となる。

とはいえ、金型の噛み合わせ精度は数μｍ程度のものであり、従来のレンズ製品では問題にならなかった。しかし、例えば青色レーザー光を用いる光ピックアップ用のレンズ等、近年では、従来のレンズ製品と比較してさらに高精度が求められるようになってきた。

こうしたことから、金型の噛み合わせ精度を高精度に調節したり、あるいは製品を検品するために、被検体であるレンズ（以下、被検レンズという）の透過波面を測定することにより、表裏２つのレンズ面の相対的なズレ量を測定する装置が知られている（特許文献１，２）

特開２０１０−２８１７９２号公報 特開２００８−２４９４１５号公報

特許文献１，２に記載されている測定装置は、被検レンズの透過波面を測定するものであるため、波面測定を行うための光学系（以下、測定光学系という）の光軸等が被検レンズに対して精度良く調節されていることが前提となる。

しかしながら、一定以上に高精度に、測定光学系の光軸等を調節することは難しいという問題がある。このため、ある程度の精度になると、レンズ面のズレによる波面収差と、測定系の光軸等の誤差によって生じる擬似的な波面収差との区別は困難となり、それ以上には高精度にレンズ面のズレ量を算出することができない。その結果、金型のかみ合わせ精度の校正も一定以上の精度には調節できず、レンズの成形精度を向上させることが難しくなる。

また、測定光学系の光軸等を極めて高精度に調節可能であるとしても、繰り返して調節することが必要であるため、相応の時間を要する。このため、多数の製品の検査、特に製品の全数検査を行うことが困難であるという問題もある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり測定光学系の誤差によらず、より迅速かつ正確に表裏２つのレンズ面のズレ量を得られる測定装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズ測定装置は、高可干渉性光を発する光源と、前記光源から発せられた高可干渉性光を平行光に整えて、検査対象である被検レンズに入射させるコリメート手段と、平行光に整えられた前記高可干渉光を、前記被検レンズに入射させる被検光と、前記被検レンズを通過しない基準光とに分岐させる分岐手段と、前記分岐手段から入射し、前記被検レンズを通過した前記被検光を、入射方向に反射するとともに、再度前記被検レンズを通過した後に平行光となるように再帰的に反射する再帰反射手段と、前記再帰反射手段と前記被検レンズの相対的な位置関係を、光軸の周りに１８０度回転させる回転手段と、前記基準光と、前記被検レンズ及び前記再帰反射手段を経て前記被検レンズの情報を担持した前記被検光との干渉縞を撮像する撮像手段であり、前記回転手段により、前記再帰反射手段と前記被検レンズの位置関係が所定状態で第１干渉縞を撮像し、前記再帰反射手段と前記被検レンズの位置関係が前記所定状態に対して１８０度された状態で第２干渉縞を撮像する撮像手段と、前記干渉縞を解析することにより、前記被検レンズを通過することによる波面収差を算出する干渉縞解析手段であり、前記第１干渉縞、前記第２干渉縞についてそれぞれ前記波面収差を算出する干渉縞解析手段と、前記第１干渉縞から算出された前記波面収差と、前記第２干渉縞から得られた前記波面収差とに基づいて、前記被検レンズの表裏２つのレンズ面のズレを算出するズレ算出手段と、を備えることを特徴とする。

前記ズレ算出手段は、前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に垂直な方向にシフトしたことによる面ズレの量を算出することが好ましい。

前記ズレ算出手段は、前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に対して回転したことによる面倒れの量を算出することが好ましい。

前記干渉縞解析手段は、前記干渉縞がツェルニケ多項式を各項とする式で表されるように、前記干渉縞に基づいて前記式の各項の係数を算出することにより、前記被検レンズの波面収差を算出し、前記ズレ算出手段は、前記ズレのない基準レンズによる波面収差の態様を、前記式で表した場合の前記係数として予め記憶しており、前記干渉縞解析手段によって算出された前記被検レンズによる波面収差を表す前記係数と、前記基準レンズによる波面収差を表す前記係数とに基づいて、前記ズレによる波面収差を算出することが好ましい。

前記ズレ算出手段は、前記第１干渉縞から算出された波面収差に基づいて算出した前記ズレと、前記第２干渉縞から算出された波面収差に基づいて算出した前記ズレを平均した値を、前記被検レンズの前記ズレとして算出することが好ましい。

前記ズレ算出手段は、前記係数に基づいてコマ収差を算出し、算出した前記コマ収差から前記ズレを算出することが好ましい。

前記ズレ算出手段は、前記コマ収差として、３次コマ収差と、５次コマ収差を算出することが好ましい。

前記被検レンズの所定方向をｘ、前記ｘ方向に垂直な方向をｙ、前記３次コマ収差の前記ｘ方向成分をＣ_３ｘ、前記ｙ方向成分をＣ_３ｙ、前記５次コマ収差の前記ｘ方向成分をＣ_５ｘ、前記ｙ方向成分をＣ_５ｙ、前記ズレのうち前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に垂直な方向にシフトしたことによる面ズレΔの前記ｘ方向成分をΔｘ、前記ｙ方向成分をΔｙ、前記ズレのうち前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に対して回転したことによる面倒れΩの前記ｘ方向成分をΩｘ、前記ｙ方向成分をΩｙとするときに、前記ズレ算出手段は、シュミレーションにより既知の係数εを用いて、下記数式に基づいて前記前記面ズレΔ及び前記面倒れΩを算出することが好ましい。
Ｃ_３ｘ＝ε_１１・Δｘ＋ε_１２・Ωｘ
Ｃ_３ｙ＝ε_２１・Δｙ＋ε_２２・Ωｙ
Ｃ_５ｘ＝ε_３１・Δｘ＋ε_３２・Ωｘ
Ｃ_５ｙ＝ε_４１・Δｙ＋ε_４２・Ωｙ

前記光源、前記コリメート手段、前記分岐手段、及び前記再帰反射手段を含んで形成される干渉計は、フィゾー型干渉計であることが好ましい。

前記被検レンズは、少なくとも表裏一方のレンズ面が非球面に形成された非球面レンズであることことが好ましい。

本発明によれば、測定光学系の誤差によらず、より迅速かつ正確に、表裏２つのレンズ面のズレ量を得ることができる。

被検レンズの態様を示す説明図である。 被検レンズが正確に形成されている場合の例を示す説明図である。 面ズレの態様を示す説明図である。 面倒れの態様を示す説明図である。 ヌルミラーを用いる測定装置の構成を示す説明図である。 測定光学系の構成を示す説明図である。 顕微干渉計を用いる測定装置の構成を示す説明図である。 第１干渉計の構成を示す説明図である。 第２干渉計の構成を示す説明図である。

［第１実施形態］
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、モールド整形により形成された被検レンズ１０は、非球面レンズであり、回転対称である。また、表裏に第１レンズ面１１と第２レンズ面１２を有する。以下では、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２は、ともに非球面であるとする。

また、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２の間には、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２から横方向（ｘｙ面内）に張り出した鍔状のコバ部１３を有する。第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２が形成されたコバ部１３の表面（以下、コバ面という）は、各々第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２を縁取るように円環状の平面で形成される。コバ部１３は被検レンズ１０の外形となり、光ピックアップ等の装置に組み込まれるときに、外形及びコバ面が位置合わせに利用される。また、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２はコバ部１３の中央に形成される。

図２に示すように、コバ部１３の中央に定められ、被検レンズ１０の外形の中心点を通り、コバ面に垂直な回転対称軸Ｌ０は、被検レンズ１０の設計上の光軸である。また、第１レンズ面１１の中心における曲率円１６の中心Ｃ１を通り、第１レンズ面１１の中心を通る軸Ｌ１は、第１レンズ面１１の光軸である。同様に、第２レンズ面１２の中心における曲率円１７の中心Ｃ２を通り、第２レンズ面１２の中心を通る軸Ｌ２は、第２レンズ面１２の光軸である。被検レンズ１０が正確に製造された場合、被検レンズ１０の外形中心である光軸Ｌ０と、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１、第２レンズ面１２の光軸Ｌ２は全て一致する。

しかし、被検レンズ１０の成形精度により、第１レンズ面１１と第２レンズ面１２は、相対的にズレが生じることがある。この相対的なズレには、以下に説明するように、面ズレと面倒れの２種類がある。

図３に示すように、光軸Ｌ０に対して垂直な面内で、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１，第２レンズ面１２の光軸Ｌ２が平行移動したシフトズレが面ズレである。面ズレは、被検レンズ１０の成形時に、金型の中心が一致しないことによって生じる。面ズレにより、光軸Ｌ１，Ｌ２が光軸Ｌ０に対してシフトすると、後述する被検レンズ１０の波面測定においては、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との相対的なズレの総量Δ（以下、面ズレ量Δという）に応じた波面収差（具体的にはコマ収差）が発生する。面ズレ量Δは、光軸Ｌ０に対する光軸Ｌ１のシフト量δ１と、光軸Ｌ０に対する光軸Ｌ２のシフト量δ２の和である。

なお、図３では、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１と第２レンズ面１２の光軸Ｌ２のシフトが所定の断面方向に沿って生じている例を模式的に説明したが、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１のシフトズレと、第２レンズ面１２の光軸Ｌ２のシフトズレは、多くの場合それぞれ異なる方向に生じる。光軸Ｌ０上の点（被検レンズ１０の中央の点）を原点として直交するｘｙ平面を定め（図１参照）、光軸Ｌ１，Ｌ２のシフトは各々ベクトルで表す。この場合、光軸Ｌ１のズレ量δ１のｘ方向成分をδ１ｘ、ｙ方向成分をδ１ｙとする。同様に、光軸Ｌ２のズレ量δ２のｘ方向成分をδ２ｘ、ｙ方向成分をδ２ｙとし、面ズレ量Δについても、ｘ方向成分をΔｘ、ｙ方向成分をΔｙとする。このとき、面ズレ量Δのｘ方向成分ΔｘはΔｘ＝δ１ｘ＋δ２ｘ、ｙ方向成分ΔｙはΔｙ＝δ１ｙ＋δ２ｙで表される。後述するように各方向の面ズレ量Δｘ，Δｙは各々個別に算出される。

図４に示すように、光軸Ｌ０に対して、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１，第２レンズ面１２の光軸Ｌ２が回転したズレが面倒れである。面倒れは、被検レンズ１０の成形時に、金型（特に各レンズ面を形成する部分）が相対的に傾いていることにより生じる。面倒れにより、光軸Ｌ１，Ｌ２が光軸Ｌ０に対して回転すると、後述する被検レンズ１０の波面測定においては、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との相対的なズレの総量Ω（以下、面倒れ量Ωという）に応じた波面収差（具体的にはコマ収差）が発生する。面倒れ量Ωは、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２のなす角である。面ズレの場合とは異なり、光軸Ｌ０に対する光軸Ｌ１の回転量ω１と、光軸Ｌ０に対する光軸Ｌ２の回転量ω２の和ではない。

なお、図４では、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１と第２レンズ面１２の光軸Ｌ２の回転が、ともに被検レンズ１０の所定断面に沿って生じている例を模式的に説明したが、第１レンズ面１１の光軸Ｌ１の回転と、第２レンズ面１２の光軸Ｌ２の回転は、多くの場合それぞれ異なる方向に生じる。前述の面ズレの場合に定めたｘｙ座標系において、光軸Ｌ０に沿ってｚ軸を定め、光軸Ｌ１，Ｌ２の回転量ω１，ω２のｘ，ｙ，ｚ各方向成分を（ω１ｘ，ω１ｙ，ω１ｚ），（ω２ｘ，ω２ｙ，ω２ｚ）とすると、面倒れ量Ωは、光軸Ｌ１，Ｌ２のなす角なので、Ω＝ｃｏｓ^−１｛(ω１ｘ・ω２ｘ＋ω１ｙ・ω２ｙ＋ω１ｚ・ω２ｚ)／ｓｑｒｔ（ω１ｘ^２＋ω１ｙ^２＋ω１ｚ^２）／ｓｑｒｔ（ω１ｘ^２＋ω１ｙ^２＋ω１ｚ^２）｝で表される。但し、ｓｑｒｔは平方根を意味する。後述するように、被検レンズ１０の波面測定では、面倒れ量Ω＝（Ωｘ，Ωｙ）が直接算出される。

また、図３及び図４では、面ズレ及び面倒れを各々個別に説明したが、被検レンズ１０では、面ズレ及び面倒れがともに生じる。以下に説明する測定装置では、波面測定により、被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れをともに算出する。

図５に示すように、測定装置２１は、可動部２２、光源部２３、撮像部２４、制御部２５を備える。測定装置２１は、被検レンズ１０の透過波面の態様を干渉縞として撮像し、得られた透過波面の、ツェルニケ（Zernike）モード各成分の比率に基づいて被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れを測定する。

可動部２２は、再帰反射部３１、レンズ保持部３２、基準板３３等を備える。可動部２２は、測定装置２１が備える測定光学系５１（図６参照）のうち、制御部２５によって位置や傾き等を調節される部材だけを示している。測定光学系全体の構成は後述する。

再帰反射部３１は、ステージ３６、回転機構３７、ヌルミラー３８を有する。ステージ３６は、再帰反射部３１を撮像部２４の撮像光軸Ｐ０に対して垂直な面内の２方向に自在に移動させるとともに、撮像光軸Ｐ０に沿って自在に移動させる。ステージ３６は、撮像光軸Ｐ０に垂直な面内での移動により、ヌルミラー３８の反射光軸を撮像光軸Ｐ０に一致させる。また、ステージ３６は、撮影光軸Ｐ０に沿って再帰反射部３１を移動させることにより、被検レンズ１０を交換するとき等に撮像部２４から遠ざかる向きに退避したり、ヌルミラー３８と撮像部２４間の光路長を調節したりする。

回転機構３７は、ステージ３６上に設けられ、被検レンズ１０側にヌルミラー３８が取り付けられる。回転機構３７は、ステージ３６に対して所定の回転軸Ｑ０の周りに回転自在である。回転機構３７は、回転軸Ｑ０がステージ３６の中央に位置するように設けられ、ステージ３６の移動によって、回転軸Ｑ０と撮像光軸Ｐ０とが一致される。したがって、回転機構３７は、撮像光軸Ｐ０の周りに回転自在であり、被検レンズ１０の波面測定時には、制御部２５の制御に基づいて、ヌルミラー３８を撮像光軸Ｐ０のまわりに１８０度回転させる。

ヌルミラー３８は、被検レンズ１０を通過した光を再び被検レンズ１０に向けて反射する再帰反射手段である。また、撮像光軸Ｐ０に沿って平行光が被検レンズ１０に入射された場合、ヌルミラー３８によって再帰的に反射して再び被検レンズ１０を通過した反射光は、再び平行光となって出射される。ヌルミラー３８の反射面（再帰反射面３８ａ：図６参照）は、ヌルミラー３８が上述の特性を有するように、被検レンズ１０の第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２に応じて形状が定められている。したがって、ヌルミラー３８は、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２を有する被検レンズ１０に専用のミラーである。ヌルミラー３８は、回転機構３７上に交換可能に設けられており、測定装置２１を用いてレンズ面の形状が異なる他の被検レンズの面ズレ及び面倒れを測定するときには、その被検レンズに対応するヌルミラーが用いられる。

レンズ保持部３２は、光軸Ｌ０が撮像光軸Ｐ０に一致するように被検レンズ１０を保持する保持部材であり、コバ部１３で被検レンズ１０を保持し、第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２の全面が露呈される開口を有している。また、レンズ保持部３２は、撮像光軸Ｐ０に垂直な面内で移動自在に設けられており、制御部２５の制御に基づいて、被検レンズ１０の波面測定を行う測定位置と、撮像光軸Ｐ０上から被検レンズ１０を退避させた退避位置とに被検レンズ１０を移動させる。レンズ保持部３２は、退避位置にあるときに、レンズ交換機構（図示しない）によって、保持する被検レンズ１０を、波面測定を終えた被検レンズ１０から次に波面測定を行う被検レンズ１０に交換される。そして、この新たな被検レンズ１０を保持すると、この被検レンズ１０を測定位置に移動させる。

基準板３３は、基準板保持部４１によって保持され、光源部２３から撮像光軸Ｐ０に沿って入射される光Ｉを、基準光Ｒ１と被検光Ｒ２に分岐する分岐手段である（図６参照）。基準光Ｒ１は、光源部２３から入射する光を基準板３３によって撮像光軸Ｐ０に沿って反射した反射光である。被検光Ｒ２は、基準板３３を透過する透過光であり、被検レンズ１０を通過しヌルミラー３８によって再帰反射された後に、再び被検レンズ１０及び基準板３３を経て、基準光Ｒ１と干渉する。

基準板保持部４１は、基準板３３を撮像光軸Ｐ０に沿って移動自在に保持する保持部材であり、制御部２５の制御に基づいて、基準板３３を移動させる。また、基準板保持部４１は、例えばピエゾ素子等を内蔵しており、撮像光軸Ｐ０に沿って基準板３３の位置を微調節することが可能である。

撮像部２４は、基準板３３によって分岐された基準光Ｒ１と被検光Ｒ２による干渉縞を撮像する。撮像部２４は、１つの被検レンズ１０について、０度縞画像４２と１８０度縞画像４３の２種類の干渉縞の画像（以下、縞画像という）を撮像する。０度縞画像４２は、ヌルミラー３８を基準となる所定角度の位置（以下、基準位置という）において撮像した干渉縞画像である。１８０度縞画像４３は、０度縞画像４２を撮像するときのヌルミラー３８の向きを回転機構３７によって撮像光軸Ｐ０のまわりに１８０度回転させた位置（以下、回転位置という）において撮像した干渉縞画像である。０度縞画像４２と１８０度縞画像４３を制御部２５に入力される。なお、以下では、ヌルミラー３８を基準位置にした場合の測定を０度測定、回転位置にした場合の測定を１８０度測定という。

制御部２５は、測定装置２１を統括的に制御する制御装置であり、例えば、キーボードやマウス等の入力デバイス、０度縞画像４２や１８０度縞画像，波面測定の結果等を表示する表示デバイス、被検レンズ１０の波面測定や測定装置２１の各部の制御に必要なデータを記憶する記憶デバイス等（いずれも図示しない）を有するいわゆるコンピュータである。制御部２５は、ステージ３６，回転機構３７，レンズ保持部３２，基準板保持部４１を動作を制御する。また、これらの動作を制御することにより、ヌルミラー３８を基準位置と回転位置とで切り替えたり、波面測定時の光路長等を調節する。また、制御部２５は、干渉縞解析部４４とズレ量算出部４５を備える。

干渉縞解析部４４は、撮像部２４で撮像された０度縞画像４２及び１８０度縞画像４３に写し出された干渉縞を解析することにより、被検レンズ１０の波面の態様をツェルニケモードで表す。

ズレ量算出部４５は、干渉縞解析部４４によって解析された波面収差に基づいて、被検レンズ１０の面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出する。また、ズレ量算出部４５は、被検レンズ１０が正確に形成されているときに、被検レンズ１０及びヌルミラー３８によって得られる干渉縞のデータ（以下、基準縞データという）を予め記憶している。基準縞データは、コンピュータシミュレーションにより求められる。

ズレ量算出部４５は、０度縞画像４２に基づく波面収差のデータ（以下、０度波面データという）と基準縞データとの差Ｄ０を算出し、被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れによって発生した波面収差を、ツェルニケモードの各成分として算出する。同様に、干渉縞解析部４４は、１８０度縞画像４３に基づく波面収差のデータ（以下、１８０度波面データという）と基準縞データとの差Ｄ１８０から、被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れによって発生した波面収差を、ツェルニケモードの各成分として算出する。

そして、ズレ量算出部４５は、差Ｄ０に基づいて、０度測定時の面ズレ量Δ０及び面倒れ量Ω_０を算出する。同様に、差Ｄ１８０に基づいて、１８０度測定時の面ズレ量Δ_１８０及び面倒れ量Ω_１８０を算出する。さらにズレ量算出部４５は、０度測定時の面ズレ量Δ０及び面倒れ量Ω_０と、１８０度測定時の面ズレ量Δ_１８０及び面倒れ量Ω_１８０を用いて、測定装置２１の誤差によらない、正確な面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωの値を算出する。

図６に示すように、測定装置２１の測定光学系５１は、いわゆるフィゾー型干渉計であり、光源部２３、ビームスプリッタ５２、コリメートレンズ５３、基準板３３、ヌルミラー３８を有し、被検レンズ１０は基準板３３とヌルミラー３８との間に配置される。

光源部２３は、高可干渉性のレーザー光を発生するレーザー光源５４とビーム径拡大レンズ５６を有する。レーザー光源５４が出射するレーザー光は、ビーム径拡大レンズ５６によって収束されてビームスプリッタ５２に入射する。ビームスプリッタ５２に入射したレーザー光は、ビームスプリッタ５２の半透膜５２ａによってヌルミラー３８の方向に反射されることにより、ビーム径が拡大され、コリメートレンズ５３に入射する。

こうしてコリメートレンズ５３に入射するレーザー光は、コリメートレンズ５３によって、撮像光軸Ｐ０に垂直な方向に波面が整えられ、平行光Ｉとして基準板３３に入射する。

基準板３３は、くさび型の板状部材であり、撮像光軸Ｐ０に垂直な基準面３３ａと、撮像光軸Ｐ０に対して傾斜した傾斜面３３ｂとを有する。基準面３３ａには半透膜が設けられており、基準板３３に入射する平行光Ｉは、一部が基準面３３ａで反射され、平行光Ｉの入射方向に進む反射光Ｒ１となる。また、基準面３３ａを透過した平行光Ｉは、被検レンズ１０を通ってヌルミラー３８で反射され、再び被検レンズ１０を通って基準板３３に入射する。このヌルミラー３８での反射光のうち一部が基準面３３ａを透過する反射光Ｒ２となる。

反射光Ｒ１と反射光Ｒ２は干渉する。この反射光Ｒ１と反射光Ｒ２とが合わさった干渉光は、コリメートレンズ５３をを通過することによってビームスプリッタ５２側に収束され、ビームスプリッタ５２を透過し、撮像部２４に入射する。

撮像部２４は、撮像レンズ５８と撮像素子５９とを有する。撮像レンズ５８は、ビームスプリッタ５２から入射する干渉光を撮像素子５９の撮像面に応じた径で入射させる。撮像素子５９は、こうして入射される干渉光の干渉縞を、縞画像として撮像する。

上述のように、基準面３３ａによる反射光Ｒ１と、被検レンズ１０の情報（第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２による波面収差）を担持した反射光Ｒ２による干渉縞を撮像することにより、測定光学系５１は被検レンズ１０の波面収差の態様を撮像する。

なお、平行光Ｉの一部は傾斜面３３ｂでも反射されるが、傾斜面３３ｂでの反射光Ｒ３は、傾斜面３３ｂが撮像光軸Ｐ０に対して傾斜していることによって、撮像光軸Ｐ０から逸れる。このため、縞画像の撮像には影響しない。

上述のように構成される測定装置２１は、以下に説明するように用いられ、被検レンズ１０の面ズレ量Δ（Δｘ，Δｙ）及び面倒れ量Ω（Ωｘ，Ωｙ）を算出する。

まず、測定装置２１のキャリブレーションを行う。ヌルミラー３８の光軸と回転機構３７の回転軸Ｑ０が一致するように、ヌルミラー３８を回転機構３７上に設置する。測定装置２１の場合、回転機構３７上の保持構造により、ヌルミラー３８の光軸と回転軸Ｑ０が自動的に一致する。

また、ステージ３６によって、回転軸Ｑ０と撮像光軸Ｐ０が一致するように、回転機構３７及びヌルミラー３８を移動させる。このとき、レンズ保持部３２には、面ズレ及び面倒れがなく正確な形状に形成された基準レンズ（図示しない）を保持させ、基準レンズによる縞画像を撮像し、基準レンズの透過波面を測定する。基準レンズの光軸Ｌ０（＝Ｌ１，Ｌ２）は、レンズ保持部材３２の機械的精度で、撮像光軸Ｐ０に一致する。

ヌルミラー３８の光軸及び回転機構３７の回転軸Ｑ０が、基準レンズの光軸及び撮像光軸Ｐ０からズレている場合、基準レンズの波面収差の態様が変化する。このため、測定装置２１は、基準レンズの波面収差を測定することにより、ヌルミラー３８の光軸及び回転機構３７の回転軸Ｑ０と撮像光軸Ｐ０の位置ズレの方向及び量を算出し、軸Ｑ０と撮像光軸Ｐ０が一致するように調節を行う。

具体的には、基準レンズによる縞画像を撮像すると、干渉縞解析部４４は、基準レンズによる縞画像をツェルニケモードで展開し、各項の係数を決定する。ズレ量算出部４５は、干渉縞解析部４４で得られたツェルニケモード各項の係数と、基準縞データとの差Ｄを算出することにより、ヌルミラー３８（再帰反射部３１）の光軸と撮像光軸Ｐ０の相対的な位置ズレにより発生した波面収差を算出する。そして、ズレ量算出部４５は、差Ｄに基づいて、基準レンズの位置ズレの方向及び量を算出する。そして、制御部２５は、ズレ量算出部４５が算出したヌルミラー３８の位置ズレの方向及び量に応じてステージ３６を駆動し、ヌルミラー３８の光軸及び回転機構３７の回転軸Ｑ０と撮像光軸Ｐ０を一致させる。

被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れの測定は、上述のキャリブレーションの完了後に行う。このため、以下ではヌルミラー３８の光軸と撮像光軸Ｐ０は一致しているものとする。但し、レンズ保持部３２による基準レンズの配置は機械精度によるものであるため、僅かな誤差はある。

被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れを測定するときには、レンズ保持部３２に被検レンズ１０を保持させ、被検レンズ１０を測定位置に移動させる。そして、ヌルミラー３８の角度を基準位置にセットし、被検レンズ１０の波面測定を行い、０度縞画像４２を得る。

干渉縞解析部４４は、得られた０度縞画像４２に写し出された干渉縞を、被検レンズ１０の透過波面をツェルニケモード多項式を各項とする式でフィッティングし、各項の係数を決定する。ツェルニケモード多項式を各項とする式は、次数ｊのツェルニケ多項式をＺｊ、各項の係数をＡ０_ｊとすると、０度縞画像４２を式Ｆ＝Σ（Ａ０_ｊ・Ｚ_ｊ）で表される。したがって、干渉縞解析部４４は、フィッティングにより決定した各項の係数Ａｊを０度波面データとしてズレ量算出部４５に入力する。

ズレ量算出部４５は、基準縞データとして、被検レンズ１０が正確に形成されている場合の各項の係数（以下、α_ｊとする）を予め記憶しているので、ズレ量算出部４５は、０度波面データＡ０_ｊと基準縞データα_ｊとの差Ｄ０_ｊを算出する。被検レンズ１０が正確に形成されている場合、この差は０となる。一方、被検レンズ１０に面ズレや面倒れがある場合には、０度波面データＡ０_ｊと基準縞データα_ｊの差Ｄ０_ｊは、面ズレ量や面倒れ量に応じた値になる。また、面ズレや面倒れは、コマ収差として現れるので、面ズレや面倒れは、３次コマ収差を表すツェルニケモードＺ_７，Ｚ_８の係数Ａ０_７，Ａ０_８、及び５次コマ収差を表すツェルニケモードＺ_１４，Ｚ_１５の係数Ａ０_１４，Ａ０_１５に現れる。

このため、ズレ量算出部４５は、算出した差Ｄ０_７，Ｄ０_８，Ｄ０_１４，Ｄ０_１５に基づいて、面ズレ量Δ＝（Δｘ，Δｙ）、及び面倒れ量Ω＝（Ωｘ，Ωｙ）を算出する。

ズレ量算出部４５は、面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを次のように算出する。。まず、差Ｄ０_７，Ｄ０_８，Ｄ０_１４，Ｄ０_１５と、３次コマ収差Ｃ_３＝（Ｃ_３ｘ，Ｃ_３ｙ）及び３次コマ角度θ_３，５次コマ収差Ｃ_５＝（Ｃ_５ｘ，Ｃ_５ｙ）及び５次コマ角度θ_５とは、下記式（１）〜（４）で示す関係にある。したがって、ズレ量算出部４５は、（１）〜（４）の関係式に基づいて、３次コマ収差Ｃ_３及び５次コマ収差Ｃ_５を算出する。

｜Ｃ_３｜＝ｓｑｒｔ｛（Ｄ０_７ ^２＋Ｄ０_８ ^２）／８｝・・・（１）
θ_３ ＝ｔａｎ^−１（Ｄ０_７／Ｄ０_８） ・・・（２）
｜Ｃ_５｜＝ｓｑｒｔ｛（Ｄ０_１４ ^２＋Ｄ０_１５ ^２）／８｝・・・（３）
θ_３ ＝ｔａｎ^−１（Ｄ０_１５／Ｄ０_１４） ・・・（４）

また、面ズレ量Δ＝（Δｘ，Δｙ）及び面倒れ量Ω＝（Ωｘ，Ωｙ）と、３次コマ収差Ｃ_３＝（Ｃ_３ｘ，Ｃ_３ｙ）、５次コマ収差Ｃ_５＝（Ｃ_３ｘ，Ｃ_３ｙ）とは、下記（５）〜（８）で示す関係にある。また、係数εは、シミュレーションにより既知量である。このため、ズレ量算出部４５は、（５）〜（８）に基づいて、面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出する。

Ｃ_３ｘ＝ε_１１・Δｘ＋ε_１２・Ωｘ ・・・（５）
Ｃ_３ｙ＝ε_２１・Δｙ＋ε_２２・Ωｙ ・・・（６）
Ｃ_５ｘ＝ε_３１・Δｘ＋ε_３２・Ωｘ ・・・（７）
Ｃ_５ｙ＝ε_４１・Δｙ＋ε_４２・Ωｙ ・・・（８）

なお、ここでは０度測定時の説明をしたが、１８０度測定時も同様である。１８０度測定時の係数Ａは、Ａ１８０_７，Ａ１８０_８，Ａ１８０_１４，Ａ１８０_１５とする。また、差Ｄは、Ｄ１８０_７，Ｄ１８０_８，Ｄ１８０_１４，Ｄ１８０_１５とする。

上述のようにして、０度測定による面ズレ量Δ_０及び面倒れ量Ω_０と、１８０度測定による面ズレ量Δ_１８０及び面倒れ量Ω_１８０を算出すると、ズレ量算出部４５は、面ズレ量Δ_０及びΔ_１８０を用いて、ヌルミラー３８や被検レンズ１０の配置誤差の除かれた、正確な面ズレ量Δを算出する。また、ズレ量算出部４５は、面倒れ量Ω_０及びΩ_１８０を用いて、ヌルミラー３８や被検レンズ１０の配置誤差の除かれた、正確な面倒れ量Ωを算出する。

ヌルミラー３８の光軸ズレによる面ズレ量Δ_０，Δ_１８０への寄与をＧａ、被検レンズ１０のレンズ保持部材３２への配置誤差の寄与をＧｂ等と、測定装置２１の機械的誤差を表すと、測定した面ズレ量Δ_０，Δ_１８０と、真の面ズレ量Δと、各種誤差Ｇａ，Ｇｂ，・・・との間には、下記の関係がある。すなわち、波面測定に基づいて得られる真の面ズレ量Δは、被検レンズ１０を回転させても変化がないが、機械的な誤差は、被検レンズ１０の反転により、０度測定と１８０度測定とで表れ方も反転し、下記式で符号が反転する。

Δ_０＝Δ＋Ｇａ＋Ｇｂ＋・・・
Δ_１８０＝Δ−Ｇａ−Ｇｂ−・・・

このため、ズレ量算出部４５は、０度測定時の面ズレ量Δ_０と１８０度測定時の面ズレ量Δ_１８０を平均し、真の面ズレ量Δ＝（Δ_０＋Δ_１８０）／２を算出する。これにより、ヌルミラー３８や被検レンズ１０の配置誤差の影響が除かれた、正確な面ズレ量Δを算出する。

同様に、ヌルミラー３８の光軸ズレによる面倒れ量Ω_０，Ω_１８０への寄与をＨａ、被検レンズ１０のレンズ保持部材３２への配置誤差の寄与をＨｂ等と、測定装置２１の機械的誤差を表すと、測定した面倒れ量Ω_０，Ω_１８０と、真の面倒れ量Ωと、各種誤差Ｈａ，Ｈｂ，・・・との間には、下記の関係がある。したがって、波面測定に基づいて得られる真の面倒れ量Ωは、被検レンズ１０を回転させても変化がないが、機械的な誤差は、被検レンズ１０の反転により、０度測定と１８０度測定とで表れ方も反転し、下記式で符号が反転する。

Ω_０＝Ω＋Ｈａ＋Ｈｂ＋・・・
Ω_１８０＝Ω−Ｈａ−Ｈｂ−・・・

このため、ズレ量算出部４５は、０度測定時の面倒れ量Ω_０と１８０度測定時の面倒れ量Ω_１８０を平均し、真の面倒れ量Ω＝（Ω_０＋Ω_１８０）／２を算出する。これにより、ヌルミラー３８や被検レンズ１０の配置誤差の影響が除かれた、正確な面倒れ量Ωを算出する。

上述のように、測定装置２１は、０度測定で得た面ズレ量Δ_０及び面倒れ量Ω_０と、１８０度測定で得た面ズレ量Δ_０及び面倒れ量Ω_１８０を用いて、測定装置２１の機械的な誤差を除いた、真の面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出する。このため、従来の同種の測定装置と比較して、より正確に面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出することができる。また、同様の理由から、キャリブレーション時に０度測定及び１８０度測定を行うことによって、測定装置２１は、従来の同種測定装置と比較して、より正確にキャリブレーションを行うことができる。

さらに、測定装置２１は、真の面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出するので、ヌルミラー３８の光軸や被検レンズ１０の配置は概ね所定位置にあれば良い。したがって、測定装置２１は、厳密なキャリブレーションを行わなくても正確な面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出することができる。これにより、素早く被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れを測定することができる。特に、複数の被検レンズ１０を測定する場合にも、測定装置２１の可動部分（可動部２２）の動作による誤差等を含まずに、迅速かつ正確に面ズレ及び面倒れを測定することができる。

なお、上述の第１実施形態では、フィゾー型干渉計を測定光学系５１を例に説明したが、これに限らない。測定光学系５１をマイケルソン型干渉計等で構成しても良い。

なお、上述の第１実施形態では、０度測定及び１８０度測定のために、ヌルミラー３８を回転させる例を説明したが、これに限らない。例えば、ヌルミラー３８を固定しておいて、被検レンズ１０を回転させても良い。この場合、レンズ保持部３２に保持する被検レンズ１０を１８０度回転させる回転機構を設ければ良い。また、被検レンズ１０に対して、測定光学系５１の全体を回転させるようにしても良い。この場合、測定光学系５１の全体を回転させる回転機構を設けるとともに、測定光学系５１の回転によってレンズ保持部３２と測定光学系５１が物理的に干渉しないように、測定装置２１からレンズ保持部３２が出入りする部分として、１８０度より大きい角度の空間を設けておけば良い。

また、上述の第１実施形態では、再帰反射部３１として、ステージ３６上に回転機構３７を設け、回転機構３７上にヌルミラー３８を配置した例を説明したが、回転機構３７の配置これに限らない。回転機構３７は、０度測定と１８０度測定のために、ヌルミラー３８を回転させることができれば良い。したがって、ステージ３６と回転機構３７を入れ替え、回転機構３７上にステージ３６とヌルミラー３８を配置し、回転機構３７によって、ステージ３６とヌルミラー３８の全体を回転させても良い。

なお、上述の第１実施形態では、ヌルミラー３８を用いて被検レンズ１０の透過波面を測定する測定装置２１を例に説明したが、これに限らない。被検レンズ１０の第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２からの反射光を利用して第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２の波面測定を行っても良い。この例を以下に第２実施形態として説明する。但し、第１実施形態の測定装置２１と同様の部材の説明は省略する。

［第２実施形態］
図７に示すように、測定装置６０は、レンズ保持部３２に保持された被検レンズ１０に対して、第１レンズ面１１の波面測定を行う第１干渉計６１、第１干渉計６１の全体を回転軸Ｑ１のまわりに回転自在に保持する第１回転機構６２、第１干渉計６１及び第１回転機構６２の位置調節を行うステージ６３、第２レンズ面１２の波面測定を行う第２干渉計６４、第２干渉計６４の全体を回転軸Ｑ２のまわりに回転自在に保持する第２回転機構６５、第２干渉計６４及び第２回転機構６５の位置調節を行うステージ６６を備える。

図８に示すように、第１干渉計６１は、第１レンズ面１１の中心近傍の微小領域からの反射光を利用した干渉縞を撮像し、第１レンズ面１１の波面測定を行う、いわゆる顕微干渉計であり、光源部７１、対物レンズユニット７２、第１撮像部７３、第２撮像部７４等を備える。

光源部７１は、低可干渉性光源７１ａとコリメートレンズ７１ｂとを有する。低可干渉性光源７１ａは、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等、低可干渉性光を発生する光源である。低可干渉性光源７１ａが発した低可干渉性光は、コリメートレンズ７１ｂによって平行光に整えられる。したがって、光源部７１は、低可干渉性の平行光をビームスプリッタ７６に入射させる。ビームスプリッタ７６に入射した低可干渉性光は、半透膜７６ａで反射され、対物レンズユニット７２に入射する。

対物レンズユニット７２は、対物レンズ７２ａ、ハーフミラー７２ｂ、微小反射鏡７２ｃを有する。対物レンズ７２ａは、対物レンズユニット７２に入射された低可干渉性光を第１レンズ面１１の中心近傍の微小領域に収束させる。また、対物レンズ７２ａの前方（被検レンズ１０側）には、ハーフミラー７２ｂが設けられる。ハーフミラー７２ｂは、対物レンズ７２ａによって収束される低可干渉性光を、被検光と基準光に分岐させる分岐手段である。

低可干渉性光のうち、被検光となる成分は、ハーフミラー７２ｂを透過し、第１レンズ面１１の中心近傍の微小領域に収束される。そして、第１レンズ面１１によって反射されることによって、第１レンズ面１１による波面収差の情報を担持する。その後、ハーフミラー７２ｂを通過し、対物レンズ７２ａによって平行光に整えられ、対物レンズユニット７２から出射される。

一方、低可干渉性光のうち、基準光となる成分は、ハーフミーラ７２ｂで反射され、微小反射鏡７２ｃに入射する。微小反射鏡７２ｃは、対物レンズ７２ａの被検レンズ１０側のレンズ面中央に設けられ、基準光を反射する。基準光は、微小反射鏡７２ｃに反射されると、再びハーフミラー７２ｂで反射され、対物レンズ７２ａによって平行光に整えられ、対物レンズユニット７２から出射される。

なお、対物レンズユニット７２には、上述のようにして基準光が対物レンズユニット７２から出射されるように、ハーフミラー７２ｂの位置を調節する調節機構（例えばピエゾ素子等）を備えている。ハーフミラー７２ｂの位置調節は、制御部２５が調節機構を制御することによって行われる。

対物レンズユニット７２から出射される基準光及び被検光は、ビームスプリッタ７６を透過し、ビームスプリッタ７７に入射する。そして、ビームスプリッタ７７の半透膜７７ａによって反射され、第１撮像部７３に入射する。

第１撮像部７３は、第１撮像素子７３ａと撮像レンズ７３ｂを有する。第１撮像部７３に入射した基準光および被検光は、撮像レンズ７３ｂによって第１撮像素子７３ａの撮像面に入射される。第１撮像素子７３ａは、基準光と被検光による干渉縞を撮像する。そして、０度測定時には０度縞画像４２を、１８０度測定時には１８０度縞画像４３を各々制御部２５に入力する。

一方、ビームスプリッタ７７を透過した光は、第２撮像部７４に入射する。第２撮像部７４は、測定装置６０のアラインメントを行うときに用いられる。ここで言う測定装置６０のアラインメントは、第１干渉計６１の回転軸Ｑ１と第２干渉計６４の回転軸Ｑ２を一致させるアラインメントであり、被検レンズ１０の代わりに、例えば基準レンズや真球等のアラインメント用素子の波面測定によって行われる。

第２撮像部７４は、第２撮像素子７４ａと撮像レンズ７４ｂを有する。第２撮像素子７４ａの中心（撮像光軸）は、第１干渉計６１の回転軸Ｑ１と一致するように配置されており、基準光とアラインメント用素子による被検光が撮像レンズ７４ｂを介して入射される。第２撮像素子７４ａは、基準光と被検光による干渉縞を撮像し、アラインメント時の０度縞画像及び１８０度縞画像を制御部２５に入力する。

図９に示すように、第２干渉計６４は、第２レンズ面１２の中心近傍の微小領域からの反射光を利用した干渉縞を撮像し、第２レンズ面１２の波面測定を行う顕微干渉計である。したがって、第２干渉計６４は、第１干渉計６１の構成と同様であり、光源部８１、対物レンズユニット８２、第１撮像部８３、第２撮像部８４、ビームスプリッタ８６，８７等を備える。

光源部８１は、低可干渉性光源８１ａとコリメートレンズ８１ｂを有する。対物レンズ８２は、対物レンズ８２ａ、ハーフミラー８２ｂ、微小反射鏡８２ｃを有する。第１撮像部８３は、第１撮像素子８３ａと撮像レンズ８３ｂを有し、第２撮像部８４は、第２撮像素子８４ａと撮像レンズ８４ｂを有する。ビームスプリッタ８６は半透膜８６ａを、ビームスプリッタ８７は半透膜８７ａを有する。これらの第２干渉計６４の各部は、第１干渉計６１の対応箇所と同様の作用であるため、説明を省略する。

上述のように構成される測定装置６０は、以下に説明するように用いられ、被検レンズ１０の面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出する。

まず、測定装置６０のキャリブレーションを行う。レンズ保持部３２にアラインメント用素子を保持させ、第１干渉計６２を用いて、アラインメント用素子の上面（第１干渉計６２側の面）の波面測定を行う。この波面測定は、第１回転機構６２によって、第１干渉計６２を基準位置にして行う０度測定と、第１干渉計６２を１８０度回転させた回転位置にして行う１８０度測定との２度の波面測定を行う。

そして、測定装置６０は、干渉縞解析部４４及びズレ量算出部４５によって、０度測定時及び１８０度測定時の各々の面ズレ量Δ_０Ｕ，Δ_１８０Ｕ及び面倒れ量Ω_０Ｕ，Ω_１８０Ｕを算出する。添字「Ｕ」は、第１干渉計６２側の上面の測定データであることを示す。

次に、第２干渉計６４を用いて、アラインメント用素子の下面（第２干渉計６４側の面）の波面測定を行う。この波面測定は、第２回転機構６５によって、第２干渉計６４を基準位置にして行う０度測定と、第２干渉計６４を１８０度回転させた回転位置にして行う１８０度測定との２度の波面測定を行う。

そして、測定装置６０は、干渉縞解析部４４及びズレ量算出部４５によって、０度測定時及び１８０度測定時の各々の面ズレ量Δ_０Ｌ，Δ_１８０Ｌ及び面倒れ量Ω_０Ｌ，Ω_１８０Ｌを算出する。添字「Ｌ」は、第２干渉計６２側の下面の測定データであることを示す。

こうして、アラインメント用素子の上下面について、面ズレ量Δ_０Ｕ，Δ_１８０Ｕ，Δ_０Ｌ，Δ_１８０Ｌと面倒れ量Ω_０Ｕ，Ω_１８０Ｕ，Ω_０Ｌ，Ω_１８０Ｌを算出すると、ズレ量算出部４５はこれらの値に基づいて、第１干渉計６２の回転軸Ｑ１と第２干渉計６４の回転軸Ｑ２のズレを算出する。回転軸Ｑ１と回転軸Ｑ２のズレには、被検レンズ１０の場合と同様に、これらの軸に垂直な面内方向への平行移動によるシフトズレと、回転によるズレがある。シフトズレ量をＳ＝（Ｓｘ，Ｓｙ）、回転ズレをＴ＝（Ｔｘ，Ｔｙ）とすると、シフトズレ量Ｓ、回転ズレ量Ｔと、算出した面ズレ量Δ_０Ｕ，Δ_１８０Ｕ，Δ_０Ｌ，Δ_１８０Ｌ及び面倒れ量Ω_０Ｕ，Ω_１８０Ｕ，Ω_０Ｌ，Ω_１８０Ｌは、前述の（５）〜（８）と同様の関係があり、その係数はシミュレーションによって既知量である。このため、ズレ量算出部４５は、（５）〜（８）と同様の関係と同様の式から、シフトズレ量Ｓ及び回転ズレ量Ｔを算出する。制御部４５は、これらを打ち消す方向にステージ６３，６６を移動させる。これにより、第１干渉計６２の回転軸Ｑ１と第２干渉計６４の回転軸Ｑ２が正確に一致する。

被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れの測定は、上述のキャリブレーションの後に行う。測定装置６０で被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れを測定するときには、キャリブレーション時と同様に、被検レンズ１０の第１レンズ面１１及び第２レンズ面１２の各々について、面ズレ量Δ_０Ｕ，Δ_１８０Ｕ，Δ_０Ｌ，Δ_１８０Ｌ及び面倒れ量Ω_０Ｕ，Ω_１８０Ｕ，Ω_０Ｌ，Ω_１８０Ｌが算出される。そして、ズレ量算出部４５は、面ズレ量Δ_０Ｕ，Δ_１８０Ｕ，Δ_０Ｌ，Δ_１８０Ｌ及び面倒れ量Ω_０Ｕ，Ω_１８０Ｕ，Ω_０Ｌ，Ω_１８０Ｌに基づいて、面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωを算出する。このとき、機械的な誤差等は第１実施形態と同様にキャンセルされるので、ここで算出する面ズレ量Δ及び面倒れ量Ωは、真の面ズレ量Δ及び真の面倒れ量Ωである。

上述のように、測定装置６０は、０度測定と１８０度測定の２種類の波面測定の結果を用いることによって、キャリブレーションを正確に行うことができる。さらに、キャリブレーション後に、回転軸Ｑ１，Ｑ２間のシフトズレＳ’及び回転ズレＴ’が残っていたとしても、被検レンズ１０の面ズレ及び面倒れの測定では、これらの寄与が除かれた真の面ズレΔ及び面倒れΩを算出することができる。

なお、上述の第１，第２実施形態では、表裏両面が非球面に形成された被検レンズ１０を例に説明するが、本発明は、片面が非球面のレンズや、両面が球面レンズの面ズレ及び面倒れも好適に測定することができる。但し、球面レンズの場合には球面がレンズ面の形状がどのような向きにも回転対称であるため、面倒れはない。

なお、上述の第１，第２実施形態では、測定対象がレンズである例を説明したが、測定対象は必ずしもレンズである必要はない。例えば、レンズやプリズムの機能を複合的に有する光学素子であっても良い。

１０ 被検レンズ
１１ 第１レンズ面
１２ 第２レンズ面
１３ コバ部
１６，１７ 曲率円
２１，６０ 測定装置
２２ 可動部
２３，７１，８１ 光源部
２４ 撮像部
２５ 制御部
３１ 再帰反射部
３２ レンズ保持部
３３ 基準板
３６，６３，６６ ステージ
３７ 回転機構
３８ ヌルミラー
３８ａ 再帰反射面
４１ 基準板保持部
４２ ０度縞画像
４３ １８０度縞画像
４４ 干渉縞解析部
４５ ズレ量算出部
５１ 測定光学系
５２ ビームスプリッタ
５２ａ 半透膜
５３，７１ｂ，８１ｂ コリメートレンズ
５４ レーザー光源
５６ ビーム径拡大レンズ
３３ａ 基準面
３３ｂ 傾斜面
５８ 撮像レンズ
５９ 撮像素子
６１ 第１干渉計
６２ 第１回転機構
６４ 第２干渉計
６５ 第２回転機構
７１ａ，８１ａ 低可干渉性光源
７２，８２ 対物レンズユニット
７２ａ，８２ａ 対物レンズ
７２ｂ，８２ｂ ハーフミラー
７２ｃ，８２ｃ 微小反射鏡
７３，８３ 第１撮像部
７３ａ，８３ａ 第１撮像素子
７３ｂ，７４ｂ，８３ｂ，８４ｂ 撮像レンズ
７４，８４ 第２撮像部
７４ａ，８４ａ 第２撮像素子
７６，７７，８６，８７ ビームスプリッタ
７６ａ，７７ａ，８６ａ，８７ａ 半透膜

Claims (10)

1. 高可干渉性光を発する光源と、
   前記光源から発せられた高可干渉性光を平行光に整えて、検査対象である被検レンズに入射させるコリメート手段と、
   平行光に整えられた前記高可干渉光を、前記被検レンズに入射させる被検光と、前記被検レンズを通過しない基準光とに分岐させる分岐手段と、
   前記分岐手段から入射し、前記被検レンズを通過した前記被検光を、入射方向に反射するとともに、再度前記被検レンズを通過した後に平行光となるように再帰的に反射する再帰反射手段と、
   前記再帰反射手段と前記被検レンズの相対的な位置関係を、光軸の周りに１８０度回転させる回転手段と、
   前記基準光と、前記被検レンズ及び前記再帰反射手段を経て前記被検レンズの情報を担持した前記被検光との干渉縞を撮像する撮像手段であり、前記回転手段により、前記再帰反射手段と前記被検レンズの位置関係が所定状態で第１干渉縞を撮像し、前記再帰反射手段と前記被検レンズの位置関係が前記所定状態に対して１８０度された状態で第２干渉縞を撮像する撮像手段と、
   前記干渉縞を解析することにより、前記被検レンズを通過することによる波面収差を算出する干渉縞解析手段であり、前記第１干渉縞、前記第２干渉縞についてそれぞれ前記波面収差を算出する干渉縞解析手段と、
   前記第１干渉縞から算出された前記波面収差と、前記第２干渉縞から得られた前記波面収差とに基づいて、前記被検レンズの表裏２つのレンズ面のズレを算出するズレ算出手段と、
   を備えることを特徴とするレンズ測定装置。
2. 前記ズレ算出手段は、前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に垂直な方向にシフトしたことによる面ズレの量を算出することを特徴とする請求項１記載のレンズ測定装置。
3. 前記ズレ算出手段は、前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に対して回転したことによる面倒れの量を算出することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ測定装置。
4. 前記干渉縞解析手段は、前記干渉縞がツェルニケ多項式を各項とする式で表されるように、前記干渉縞に基づいて前記式の各項の係数を算出することにより、前記被検レンズの波面収差を算出し、
   前記ズレ算出手段は、前記ズレのない基準レンズによる波面収差の態様を、前記式で表した場合の前記係数として予め記憶しており、前記干渉縞解析手段によって算出された前記被検レンズによる波面収差を表す前記係数と、前記基準レンズによる波面収差を表す前記係数とに基づいて、前記ズレによる波面収差を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ測定装置。
5. 前記ズレ算出手段は、前記第１干渉縞から算出された波面収差に基づいて算出した前記ズレと、前記第２干渉縞から算出された波面収差に基づいて算出した前記ズレを平均した値を、前記被検レンズの前記ズレとして算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ測定装置。
6. 前記ズレ算出手段は、前記係数に基づいてコマ収差を算出し、算出した前記コマ収差から前記ズレを算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ測定装置。
7. 前記ズレ算出手段は、前記コマ収差として、３次コマ収差と、５次コマ収差を算出することを特徴とする請求項６記載のレンズ測定装置。
8. 前記被検レンズの所定方向をｘ、前記ｘ方向に垂直な方向をｙ、前記３次コマ収差の前記ｘ方向成分をＣ_３ｘ、前記ｙ方向成分をＣ_３ｙ、前記５次コマ収差の前記ｘ方向成分をＣ_５ｘ、前記ｙ方向成分をＣ_５ｙ、前記ズレのうち前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に垂直な方向にシフトしたことによる面ズレΔの前記ｘ方向成分をΔｘ、前記ｙ方向成分をΔｙ、前記ズレのうち前記被検レンズの２つのレンズ面が所定光軸に対して回転したことによる面倒れΩの前記ｘ方向成分をΩｘ、前記ｙ方向成分をΩｙとするときに、
   前記ズレ算出手段は、シュミレーションにより既知の係数εを用いて、下記数式に基づいて前記前記面ズレΔ及び前記面倒れΩを算出することを特徴とする請求項７記載のレンズ測定装置。
   Ｃ_３ｘ＝ε_１１・Δｘ＋ε_１２・Ωｘ
   Ｃ_３ｙ＝ε_２１・Δｙ＋ε_２２・Ωｙ
   Ｃ_５ｘ＝ε_３１・Δｘ＋ε_３２・Ωｘ
   Ｃ_５ｙ＝ε_４１・Δｙ＋ε_４２・Ωｙ
9. 前記光源、前記コリメート手段、前記分岐手段、及び前記再帰反射手段を含んで形成される干渉計は、フィゾー型干渉計であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズ測定装置。
10. 前記被検レンズは、少なくとも表裏一方のレンズ面が非球面に形成された非球面レンズであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のレンズ測定装置。

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