JP2021043038A - 偏心測定装置及び偏心測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定が効率的な偏心測定装置を提供すること。【解決手段】偏心測定装置は、光源から照射された光を光軸上に集光する集光光学系と、前記光軸上に配置されており、前記集光光学系が集光した光を選択的に透過するピンホールが形成されているピンホール板と、前記ピンホールを透過した光を参照光と測定光とに分岐するビームスプリッタと、前記参照光を再帰性反射する第１の光学系と、前記測定光を被検体に照射し、前記被検体からの戻り光を集光する第２の光学系と、前記第１の光学系に導かれた前記参照光、及び前記第２の光学系に導かれた前記測定光を撮像する撮像部と、前記ピンホール板、前記ビームスプリッタ、前記第１の光学系、及び前記撮像部を前記光軸に沿って移動させるステージと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、偏心測定装置及び偏心測定方法に関する。

従来、複数のレンズを備える組み上がりレンズ等のレンズ系の偏心測定にオートコリメーション法が用いられている。オートコリメーション法を用いた偏心測定装置では、光源から照射された測定光を被検体であるレンズ系の各被検面の見かけ上の球心位置に照射するために、光源を含む可動部を光軸方向に沿って駆動する必要がある。可動部を駆動するステージにがたつきがあると、可動部と被検体との相対的な位置がずれるため、同一の条件で各被検面を測定することができない。

特許文献１には、被検体を回転させることにより、ステージのがたつきによる影響を低減する技術が開示されている。この技術によれば、被検体を回転させた際に測定光が描く回転軌跡の中心位置を基準として測定結果を補正することにより、各被検面を同一の基準で評価することができる。

特開平５−３１２６７０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、各被検面において被検体を回転させて測定する必要があるため、測定が効率的でなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定が効率的な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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る偏心測定装置は、光源から照射された光を光軸上に集光する集光光学系と、前記光軸上に配置されており、前記集光光学系が集光した光を選択的に透過するピンホールが形成されているピンホール板と、前記ピンホールを透過した光を参照光と測定光とに分岐するビームスプリッタと、前記参照光を再帰性反射する第１の光学系と、前記測定光を被検体に照射し、前記被検体からの戻り光を集光する第２の光学系と、前記第１の光学系に導かれた前記参照光、及び前記第２の光学系に導かれた前記測定光を撮像する撮像部と、前記ピンホール板、前記ビームスプリッタ、前記第１の光学系、及び前記撮像部を前記光軸に沿って移動させるステージと、を備える。

また、本発明の一態様に係る偏心測定装置は、前記参照光の光路上に挿抜可能なシャッターを備える。

また、本発明の一態様に係る偏心測定装置は、前記ピンホールの径は、光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より大きい。

また、本発明の一態様に係る偏心測定装置は、前記ピンホール板を前記光軸と直交する方向に駆動する駆動部を備え、前記ピンホールは、光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より径が大きい第１のピンホールと、径が前記エアリーディスク径以下である第２のピンホールと、を含む。

また、本発明の一態様に係る偏心測定方法は、光源から照射された光を集光光学系により光軸上に集光し、ピンホールが形成されているピンホール板を前記光軸上に配置し、前記集光光学系が集光した光を選択的に透過し、前記ピンホールを透過した光をビームスプリッタにより参照光と測定光とに分岐し、前記参照光を第１の光学系により再帰性反射し、前記測定光を第２の光学系により被検体に照射して前記被検体からの戻り光を集光し、前記第１の光学系に導かれた前記参照光、及び前記第２の光学系に導かれた前記測定光を撮像部により撮像し、前記ピンホール板、前記ビームスプリッタ、前記第１の光学系、及び前記撮像部をステージにより前記光軸に沿って移動し、前記ステージを移動して撮像された前記被検体の複数の撮像結果に基づいて、前記被検体の偏心を算出する。

また、本発明の一態様に係る偏心測定方法は、前記ピンホールは、光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より径が大きい第１のピンホールと、径が前記エアリーディスク径以下である第２のピンホールと、を含み、前記第１のピンホールに透過され、前記ビームスプリッタに分岐された前記参照光が前記撮像部上に形成する第１のスポット中心位置を記録し、前記第２のピンホールに透過され、前記ビームスプリッタに分岐された前記参照光が前記撮像部上に形成する第２のスポット中心位置を前記第１のスポット中心位置に一致させる。

本発明によれば、測定が効率的な偏心測定装置及び偏心測定方法を提供することができる。

図１は、実施の形態１に係る偏心測定装置の構成を示す模式図である。 図２は、ピンホールの位置と被検レンズとの関係を説明するための図である。 図３は、図１に示す偏心測定装置が実行する処理を示すフローチャートである。 図４は、撮像部が撮像する画像の一例を表す図である。 図５は、実施の形態２に係る偏心測定装置の構成を示す模式図である。 図６は、図５に示すピンホール板を点光源側から見た拡大図である。 図７は、図５に示す偏心測定装置が実行する処理を示すフローチャートである。 図８は、第１のピンホールが光を透過する様子を表す図である。 図９は、第１のピンホールに透過され、ビームスプリッタに分岐された参照光が撮像部上に形成するスポットを表す図である。 図１０は、光軸上に第２のピンホールを配置した様子を表す図である。 図１１は、第２のピンホールに透過され、ビームスプリッタに分岐された参照光が撮像部上に形成するスポットを表す図である。 図１２は、第２のピンホールが光を透過する様子を表す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る偏心測定装置及び偏心測定方法の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、偏心測定装置及び偏心測定方法一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態１）
〔偏心測定装置の構成〕
図１は、実施の形態１に係る偏心測定装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る偏心測定装置１は、光源としての点光源２と、コリメータレンズ３と、集光光学系としてのアキシコンレンズ４と、ピンホール板５と、ビームスプリッタ６と、第１の光学系としてのコリメータレンズ７及びコーナーキューブ８と、シャッター９と、モーター１０と、第２の光学系としての対物レンズ１１と、リレーレンズ１２と、撮像部１３と、ステージとしての自動ステージ１４と、を備える。偏心測定装置１は、被検体としての被検レンズ２０の偏心測定に用いられる。

点光源２は、所定の波長の光を出射する。点光源２は、例えばレーザダイオードであってよいが特に限定されない。

コリメータレンズ３は、点光源２からの光を略平行光とする。

アキシコンレンズ４は、点光源２から照射されてコリメータレンズ３により平行光とされた光を光軸Ｏ上に集光する。アキシコンレンズ４は、点光源２側の面が平面であり、この平面と反対側の面が円錐面である。そして、アキシコンレンズ４を透過した光は、円錐面の中心軸からの距離によらず同一の角度で屈折されるため、円錐面の頂点から光軸Ｏ上の所定の範囲にライン状に集光される。

ピンホール板５は、光軸Ｏ上に配置されている。ピンホール板５には、ピンホール５ａが形成されており、アキシコンレンズ４が集光した光を選択的に透過する。換言すると、ピンホール板５は、アキシコンレンズ４が光軸Ｏ上にライン状に集光した光のうち、光軸Ｏ上の所定の位置に集光された光のみを選択的に透過する。ピンホール５ａの径は、点光源２から照射された光の波長とアキシコンレンズ４の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より大きいことが好ましく、例えばエアリーディスク径の２倍の大きさである。なお、アキシコンレンズ４の光学特性とは、アキシコンレンズ４の屈折率やアキシコンレンズ４の円錐面の光軸に対する傾斜角等を指す。

また、ピンホール５ａの径が大きくなると、被写界深度が大きくなるため、見かけ上の球心位置が近接した被検面を別々に測定することができなくなる。そのため、ピンホール５ａの径は、例えばエアリーディスク径の２倍以下とされていることが好ましい。

ビームスプリッタ６は、ピンホール５ａを透過した光を参照光と測定光とに分岐する。

コリメータレンズ７は、ビームスプリッタ６からの光を略平行光とする。

コーナーキューブ８は、コーナーキューブ８に入射した光軸と逆にたどるように参照光を反射（再帰性反射）する。コーナーキューブ８は、例えば９０％以上の反射率で参照光を反射する。そして、コーナーキューブ８により反射された参照光は、ピンホール５ａと共役な点Ｐに集光される。ただし、参照光を反射する構成として、コリメータレンズ７及びコーナーキューブ８に替えて、参照光を再帰性反射する構成を配置してもよい。具体的には、例えば凸レンズと平面ミラーとの組み合わせを配置してもよい。

シャッター９は、参照光の光路上に挿抜可能である。ただし、偏心測定装置１がシャッターを備えていなくてもよい。その場合、適宜参照光の光路に遮光部材を配置すればよい。

モーター１０は、シャッター９を駆動し、シャッター９を参照光の光路上に挿抜する。

対物レンズ１１は、ピンホール５ａ及びビームスプリッタ６を透過した測定光を被検レンズ２０に照射し、被検レンズ２０の戻り光を集光する。

リレーレンズ１２は、コーナーキューブ８により反射された参照光、及び被検レンズ２０により反射された測定光を集光する。ピンホール板５と共役な点Ｐに集光された参照光、及び測定光は、リレーレンズ１２により撮像部１３上にスポット像を形成する。ただし、撮像部１３をピンホール板５と共益な点Ｐに直接配置できる場合には、リレーレンズ１２を省略してもよい。

撮像部１３は、コーナーキューブ８に導かれた参照光、及び被検レンズ２０に導かれた測定光を撮像する。撮像部１３は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。

自動ステージ１４は、ピンホール板５、ビームスプリッタ６、コリメータレンズ７、コーナーキューブ８、シャッター９、モーター１０、リレーレンズ１２、及び撮像部１３を含む可動部１５を光軸Ｏに沿って移動させるステージである。

被検レンズ２０は、照射された測定光の一部を反射する。被検レンズ２０は、複数のレンズからなり、通常は全ての面を測定してから偏心を求める。ここでは、簡単のために被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃを例にとって説明する。被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、測定光が照射されるとその一部を反射する。被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃにおいて反射した光は、入射した光と略同一の光路をたどるが、被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃの偏心量に応じて若干異なる光路を進み、ピンホール５ａと共役な点Ｐに集光される。被検レンズ２０は、通常可視光領域の波長において反射率を低くするため、反射防止コーティングがなされている。そのため、被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃにおいて反射される光の光強度は小さい。

〔ピンホールの位置〕
次に、ピンホール５ａの位置について説明する。図２は、ピンホールの位置と被検レンズとの関係を説明するための図である。図２に示すように、光軸Ｏに沿った方向のピンホール５ａの位置をＺとする。また、ピンホール５ａから対物レンズ１１の主点までの距離をＡ、対物レンズ１１の主点から被検面の見かけ上の球心位置Ｐまでの距離をＢとする。

図２の（ａ）に示す位置Ｚ＝Ｚ１の場合、アキシコンレンズ４が光軸Ｏ上にライン状に集光した光のうち、１／Ａ１＋１／Ｂ１＝１／Ｆが成り立つ測定光のみがピンホール５ａに透過され、この測定光は被検面２０ａの見かけ上の球心位置Ｐ１に集光される。換言すると、ピンホール板５を位置Ｚ＝Ｚ１となるように調整すると、測定光が被検面２０ａの見かけ上の球心位置Ｐ１に集光するように照射される。その結果、測定光の一部は、被検面２０ａにより反射されて撮像部１３に入射する。

続いて、図２の（ｂ）に示す位置Ｚ＝Ｚ２の場合、アキシコンレンズ４が光軸Ｏ上にライン状に集光した光のうち、１／Ａ２＋１／Ｂ２＝１／Ｆが成り立つ測定光のみがピンホール板５に透過され、この測定光は被検面２０ｂの見かけ上の球心位置Ｐ２に集光される。換言すると、ピンホール板５を位置Ｚ＝Ｚ２となるように調整すると、測定光が被検面２０ｂの見かけ上の球心位置Ｐ２に集光するように照射される。その結果、測定光の一部は、被検面２０ｂに反射されて撮像部１３に入射する。

続いて、図２の（ｃ）に示す位置Ｚ＝Ｚ３の場合、アキシコンレンズ４が光軸Ｏ上にライン状に集光した光のうち、１／Ａ３＋１／Ｂ３＝１／Ｆが成り立つ測定光のみがピンホール板５に透過され、この測定光は被検面２０ｃの見かけ上の球心位置Ｐ３に集光される。換言すると、ピンホール板５を位置Ｚ＝Ｚ３となるように調整すると、測定光が被検面２０ｃの見かけ上の球心位置Ｐ３に集光するように照射される。その結果、測定光の一部は、被検面２０ｃに反射されて撮像部１３に入射する。

以上説明したように、光軸Ｏに沿った方向におけるピンホール板５の位置Ｚを変化させることにより、アキシコンレンズ４が光軸Ｏ上にライン状に集光した光のうち、被検面２０ａ、２０ｂ、又は２０ｃのいずれかの見かけ上の球心位置Ｐ１〜Ｐ３に集光する測定光を選択することにより、被検面２０ａ、２０ｂ、又は２０ｃのいずれかの面からの反射光を選択して撮像部１３により撮像することが可能となる。

なお、見かけ上の球心位置とは、目的の被検面の前方（光源側）にあるレンズにおける光の屈折を考慮した球心位置である。すなわち、目的の被検面の前方にレンズがある場合、目的の被検面の見かけ上の球心位置に集光する光を照射することにより、その前方にあるレンズで測定光が屈折し、目的の被検面の実際の球心位置に光を集光することができる。見かけ上の球心位置は、目的の被検面の曲率半径とその前方にあるレンズの各面の曲率半径、各レンズの屈折率、各面の間隔から算出することができる。

〔偏心測定方法〕
次に、偏心測定装置１を用いた偏心測定方法を説明する。図３は、図１に示す偏心測定装置が実行する処理を示すフローチャートである。図３に示すように、被検レンズ２０の各被検面（被検面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の見かけ上の球心位置を計算する（ステップＳ１）。上述したように各被検面の見かけ上の球心位置は、被検レンズ２０の設計データに基づく光線追跡等により算出することができる。

続いて、初期設定として変数ｉ＝１に設定する（ステップＳ２）。

そして、ｉ＞Ｎであるか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、Ｎは、被検レンズ２０の被検面の数である。被検面の数は、ここでは３として説明するが、特に限定されない。

ｉ＞Ｎではない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ピンホール板５を通過した測定光がｉ番目の被検面の見かけ上の球心位置に集光されるように可動部１５を移動する（ステップＳ４）。

続いて、モーター１０を駆動させ参照光の光路上からシャッター９を退避させる（ステップＳ５）。また、参照光の光強度に応じて撮像部１３のシャッター速度等を調整する。

そして、撮像部１３により参照光のスポット中心位置を記録する（ステップＳ６）。このとき、撮像部１３には、参照光と測定光との双方が入射するが、上述した通り、コーナーキューブ８の反射率が９０％以上であるのに対して、被検レンズ２０の被検面からの反射光は十分弱いため、撮像部１３のシャッター速度を参照光の明るさに合わせて調整することにより、参照光のみを選択的に観察することができる。

続いて、モーター１０を駆動させ参照光の光路上にシャッター９を挿入する（ステップＳ７）。また、測定光の光強度に応じて撮像部１３のシャッター速度等を調整する。

そして、撮像部１３により測定光のスポット中心位置を記録する（ステップＳ８）。このとき、参照光はシャッター９により遮光されているため、測定光のみを選択的に観察することができる。

その後、変数ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）し（ステップＳ９）、ステップＳ３に戻り処理を繰り返す。

ステップＳ３において、ｉ＞Ｎである場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、被検レンズ２０の各被検面の見かけ上の偏心量を算出する（ステップＳ１０）。

被検レンズ２０の各被検面の実際の偏心量を算出する（ステップＳ１１）。

図４は、撮像部が撮像する画像の一例を表す図である。図４は、ｉ番目の被検面に対してそれぞれ撮像された参照光と測定光とを重ねて表示した画像Ｉｍｉを表す。図４に示すように、撮像部１３により、ｉ番目の被検面に対して撮像された参照光のスポット中心位置ＰＲｉ（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ）と、ｉ番目の被検面に対して撮像された測定光のスポット中心位置ＰＭｉ（Ｍｘｉ，Ｍｙｉ）と、が記録される。なお、参照光のスポット中心位置ＰＲｉ（Ｒｘｉ，Ｒｙｉ）及び測定光のスポット中心位置ＰＭｉ（Ｍｘｉ，Ｍｙｉ）は、撮像部１３上における位置をピクセルで表す。

〔スポット光の大きさ〕
次に、撮像部１３上におけるスポット像の大きさについて説明する。アキシコンレンズ４を透過した光のＮＡは、光軸Ｏ方向の位置によらず一定であるため、ピンホール５ａを透過するスポットの大きさ（エアリーディスク直径）は、１．２２×λ／ＮＡとなる。λは点光源２が照射する光の波長（ｎｍ）であり、開口数ＮＡは、アキシコンレンズ４で屈折した光と光軸Ｏとのなす角をθとしてＮＡ＝ｓｉｎθである。ピンホール５ａの大きさは、エアリーディスク直径の２倍であるから、ピンホール５ａが配置されている位置に集光された光全体がピンホール５ａに透過される。

ピンホール５ａを通過した光は、対物レンズ１１により被検面の見かけ上の球心位置に集光するように照射され、一部が被検面において反射される。被検面において反射された光は、ピンホール５ａと共役な点Ｐの近傍に集光される。このとき、対物レンズ１１により被検面の球心位置にできるスポットの大きさは、エアリーディスク径のＢ／Ａ倍である。そして、被検面において反射され、点Ｐの近傍にできるスポットの大きさは、さらにＡ／Ｂ倍される。従って、測定光は、被検面との間を往復することにより１倍とされ、エアリーディスク径と同じ大きさに集光される。また、撮像部１３上でのスポット像は、さらにリレーレンズ１２の焦点距離と撮像部１３の位置とにより定まる観察倍率に拡大される。以上説明したように、撮像部１３上で観察されるスポットの大きさは、被検面によらず同じ大きさになる。

参照光のスポットの大きさも同様に、往復することにより点Ｐにおいて１倍とされる。

〔偏心量の計算方法〕
次に、偏心量の計算方法について説明する。偏心は、被検面の横ずれによって生じる測定光のスポットの横ずれであるので、被検面に入射する光の入射条件にはよらず、Ａ／Ｂ倍となる。また、撮像部１３上での倍率は、スポット像と同様にさらにリレーレンズ１２の焦点距離と撮像部１３の位置とにより定まる観察倍率に拡大される。

観察倍率をβとすると、ｉ番目の被検面におけるＸ軸成分とＹ軸成分との見かけ上の偏心量Δｘｉ、Δｙｉは、以下のように表すことができる。
Δｘｉ＝（Ｍｘｉ−Ｒｘｉ）×画素サイズ／（β×（Ａ／Ｂ）×２）
Δｙｉ＝（Ｍｙｉ−Ｒｙｉ）×画素サイズ／（β×（Ａ／Ｂ）×２）
なお、反射の場合、被検面の傾きに対して２倍の感度となるため２で割る必要がある。また、画素サイズとは、撮像部１３の１画素（ピクセル）の大きさを表す。

各被検面の見かけ上の偏心量を計算した後、従来の偏心計算アルゴリズムに基づいて、各被検面の実際の偏心量、各レンズの偏心量等を用途に応じて算出することができる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、光源を駆動するオートコリメーション法と異なり、点光源２と被検レンズ２０との位置関係が変化しないため、各被検面を同一の条件で評価することができる。従って、被検レンズ２０を回転させる必要も無いため、測定が効率的になる。さらに、被検レンズ２０を回転駆動させる構成も不要であるため、装置を簡易にすることができ、装置の製造コストを抑えることができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る偏心測定装置の構成を示す模式図である。図５に示すように、本実施の形態２に係る偏心測定装置１Ａは、ピンホール板５Ａを光軸Ｏと直交する方向に駆動する駆動部としてのＸＹステージ１６Ａを備える。ピンホール板５Ａ及びＸＹステージ１６Ａ以外の構成は、実施の形態１と同様であるから適宜説明を省略する。

図６は、図５に示すピンホール板を点光源側から見た拡大図である。図６に示すように、ピンホール板５Ａは、第１のピンホール５Ａａと、第２のピンホール５Ａｂと、を有する。

第１のピンホール５Ａａは、エアリーディスク径より径が大きいことが好ましい。第１のピンホール５Ａａの径がエアリーディスク径より大きいと、ピンホール板５Ａが配置されている位置に集光された光全体が第１のピンホール５Ａａに透過される。さらに、自動ステージ１４には、ピッチ、ヨー、走り平行度等の走り誤差があるため、走り誤差が生じた場合にもピンホール板５Ａが配置されている位置に集光された光全体が第１のピンホール５Ａａに透過されることが好ましい。具体的には、第１のピンホール５Ａａの径は、例えばエアリーディスク径の２倍の大きさである。

アキシコンレンズ４を透過した光のエアリーディスク直径が５０μｍであるとし、第１のピンホール５Ａａの径がエアリーディスク径の２倍の１００μｍであるとする。このとき、自動ステージ１４の光軸と直交する方向への走り誤差が±１０μｍであったとすると、（第１のピンホール５Ａａの直径１００μｍ−エアリーディスク径５０μｍ−走り誤差２０μｍ）／２＝１５μｍの余裕があるため、自動ステージ１４を移動させても、アキシコンレンズ４が集光した光全体が第１のピンホール５Ａａに透過される。そのため、スポット像が欠けてしまうことを防止することができる。

第２のピンホール５Ａｂは、径がエアリーディスク径以下であることが好ましい。第２のピンホール５Ａｂの径は、例えばエアリーディスク径の半分である。第２のピンホール５Ａｂの径が小さいほど、被写界深度を小さくすることができ、光軸Ｏに沿った方向の被検面の分解能が向上する。また、エアリーディスク径より第２のピンホール５Ａｂが小さいと、第２のピンホール５Ａｂの全域を光が通過し、スポット像の中心を第２のピンホール５Ａｂの中心とみなすことができる。

ＸＹステージ１６Ａは、ピンホール板５Ａを光軸Ｏと直交する方向に駆動し、光軸Ｏと第１のピンホール及び第２のピンホールとの位置を調整する。

〔偏心測定方法〕
次に、偏心測定装置を用いた偏心測定方法を説明する。図７は、図５に示す偏心測定装置が実行する処理を示すフローチャートである。図７に示すように、実施の形態１と同様にステップＳ１〜Ｓ５を行った後、ＸＹステージ１６Ａを操作して、光軸Ｏ上に第１のピンホール５Ａａを配置する（ステップＳ２１）。

図８は、第１のピンホールが光を透過する様子を表す図である。図８に示すように、光軸Ｏ上に第１のピンホール５Ａａを配置すると、第１のピンホール５Ａａがエアリーディスク径より十分大きいため、第１のピンホール５Ａａが配置されている位置に集光された光のスポットＳＰ全体が第１のピンホール５Ａａに透過される。

そして、撮像部１３を用いて、第１のピンホール５Ａａに透過され、ビームスプリッタ６に分岐された参照光が撮像部１３上に形成する第１のスポット中心位置を記録する（ステップＳ２２）。

図９は、第１のピンホールに透過され、ビームスプリッタに分岐された参照光が撮像部上に形成するスポットを表す図である。図８のスポットＳＰ全体が第１のピンホール５Ａａに透過されるため、図９に示すように、撮像部１３上に形成されるスポットＳＰ１は、外周が欠けておらず円形である。従って、スポットＳＰ１の中心である第１のスポット中心位置Ｃ１は、参照光の光軸Ｏと一致している。

続いて、ＸＹステージ１６Ａを操作して、光軸Ｏ上に第２のピンホール５Ａｂを配置する（ステップＳ２３）。図１０は、光軸上に第２のピンホールを配置した様子を表す図である。図１０に示すように、光軸Ｏ上に第２のピンホール５Ａｂを配置すると、第２のピンホール５Ａｂよりエアリーディスク径の方が大きく、第２のピンホール５Ａｂの中心と光軸Ｏ（スポットＳＰの中心）とが一致していない。

図１１は、第２のピンホールに透過され、ビームスプリッタに分岐された参照光が撮像部上に形成するスポットを表す図である。第２のピンホール５Ａｂに透過され、ビームスプリッタ６に分岐された参照光が撮像部１３上に形成するスポットＳＰ２の中心である第２のスポット中心位置がＣ２である。

その後、撮像部１３を用いて、第２のピンホール５Ａｂに透過され、ビームスプリッタ６に分岐された参照光が撮像部１３上に形成する第２のスポット中心位置Ｃ２を、ステップＳ２２において記録した第１のスポット中心位置Ｃ１に一致させる（ステップＳ２４）。具体的には、第２のスポット中心位置Ｃ２の第１のスポット中心位置Ｃ１からのずれ量を測定し、このずれ量を補償するようにＸＹステージ１６Ａを移動する。すると、第１のスポット中心位置Ｃ１と参照光の光軸Ｏとが一致しているため、第２のスポット中心位置Ｃ２と参照光の光軸Ｏとが一致する。

図１２は、第２のピンホールが光を透過する様子を表す図である。第２のスポット中心位置Ｃ２と参照光の光軸Ｏとが一致すると、第２のピンホール５Ａｂの中心と第２のピンホール５Ａｂが配置されている位置に集光された光のスポットＳＰの中心とが一致する。その結果、光軸Ｏ上にエアリーディスク径より径が小さい第２のピンホール５Ａｂを配置する際に、光軸Ｏの中心と第２のピンホール５Ａｂの中心とがずれ、測定の精度が低下することを防止することができる。

その後、実施の形態１と同様にステップＳ７〜Ｓ１１の処理を行う。

以上説明したように、実施の形態２によれば、エアリーディスク径以下の第２のピンホール５Ａｂを透過した光により測定を行うことにより、被写界深度を小さくすることができ、目的の被検面のみを測定することができる。

なお、上述した実施の形態２では、ピンホール板５Ａに大きさの異なる２つのピンホール（第１のピンホール５Ａａ、第２のピンホール５Ａｂ）が形成されている例を説明したが、これに限られない。ピンホール板５Ａに替えて、虹彩絞りや液晶等の電子的に制御される絞り等のピンホールの径を変更することができる構成を配置してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ 偏心測定装置
２ 点光源
３、７ コリメータレンズ
４ アキシコンレンズ
５、５Ａ ピンホール板
５ａ ピンホール
５Ａａ 第１のピンホール
５Ａｂ 第２のピンホール
６ ビームスプリッタ
８ コーナーキューブ
９ シャッター
１０ モーター
１１ 対物レンズ
１２ リレーレンズ
１３ 撮像部
１４ 自動ステージ
１５ 可動部
１６Ａ ＸＹステージ
２０ 被検レンズ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 被検面

Claims (6)

1. 光源から照射された光を光軸上に集光する集光光学系と、
   前記光軸上に配置されており、前記集光光学系が集光した光を選択的に透過するピンホールが形成されているピンホール板と、
   前記ピンホールを透過した光を参照光と測定光とに分岐するビームスプリッタと、
   前記参照光を再帰性反射する第１の光学系と、
   前記測定光を被検体に照射し、前記被検体からの戻り光を集光する第２の光学系と、
   前記第１の光学系に導かれた前記参照光、及び前記第２の光学系に導かれた前記測定光を撮像する撮像部と、
   前記ピンホール板、前記ビームスプリッタ、前記第１の光学系、及び前記撮像部を前記光軸に沿って移動させるステージと、
   を備える偏心測定装置。
2. 前記参照光の光路上に挿抜可能なシャッターを備える請求項１に記載の偏心測定装置。
3. 前記ピンホールの径は、光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より大きい請求項１又は２に記載の偏心測定装置。
4. 前記ピンホール板を前記光軸と直交する方向に駆動する駆動部を備え、
   前記ピンホールは、
   光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より径が大きい第１のピンホールと、
   径が前記エアリーディスク径以下である第２のピンホールと、
   を含む請求項１又は２に記載の偏心測定装置。
5. 光源から照射された光を集光光学系により光軸上に集光し、
   ピンホールが形成されているピンホール板を前記光軸上に配置し、前記集光光学系が集光した光を選択的に透過し、
   前記ピンホールを透過した光をビームスプリッタにより参照光と測定光とに分岐し、
   前記参照光を第１の光学系により再帰性反射し、
   前記測定光を第２の光学系により被検体に照射して前記被検体からの戻り光を集光し、
   前記第１の光学系に導かれた前記参照光、及び前記第２の光学系に導かれた前記測定光を撮像部により撮像し、
   前記ピンホール板、前記ビームスプリッタ、前記第１の光学系、及び前記撮像部をステージにより前記光軸に沿って移動し、
   前記ステージを移動して撮像された前記被検体の複数の撮像結果に基づいて、前記被検体の偏心を算出する偏心測定方法。
6. 前記ピンホールは、
   光源から照射された光の波長と前記集光光学系の光学特性とによって定まるエアリーディスク径より径が大きい第１のピンホールと、
   径が前記エアリーディスク径以下である第２のピンホールと、
   を含み、
   前記第１のピンホールに透過され、前記ビームスプリッタに分岐された前記参照光が前記撮像部上に形成する第１のスポット中心位置を記録し、
   前記第２のピンホールに透過され、前記ビームスプリッタに分岐された前記参照光が前記撮像部上に形成する第２のスポット中心位置を前記第１のスポット中心位置に一致させる請求項５に記載の偏心測定方法。

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