JPH05231986A - 光学系の光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサとして単一の一次元受光センサを用い
るだけですむとともに、可動部を設けなくてすむ光学系
の光学特性測定装置を提供する。 【構成】 光源部１及び２の合計六つの光源から順次発
した光束は、マスク３及び４により傾斜角度が二種類の
六つのスリット状の光束となって、被検レンズ７に向か
う。各スリット状の光束は、集光レンズ６より被検レン
ズ７に対して集光して、合計四つの集光位置に集束す
る。被検レンズ７通過後の各光束もスリット状となり、
その傾斜角度は元の傾斜角度と実質的に一致し、投影レ
ンズにより一次元受光センサ１０上に投影する。一次元
受光センサ１０の出力信号に基づいて、被検レンズ７の
光学特性を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、眼鏡レンズその他の光
学系の光学特性、すなわち、光学系の球面屈折力、円柱
屈折力及び主径線方向、並びに必要に応じてプリズム屈
折力及びその基底方向を、測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から光学系の光学特性測定装置とし
て種々の装置が提供されており、例えば、特開昭５８ー
７３７号公報に記載された装置及び特開昭５７ー１９９
９３３号公報に記載された装置が提供されている。

【０００３】特開昭５８ー７３７号公報に記載された装
置では、可動部を有していないため、可動部を有する他
の装置に比べて測定精度が良い等の利点がある。しかし
ながら、センサとして、二次元の受光位置に応じた出力
信号を出力する二次元受光センサ（例えば、ＰＩＮフォ
トダイオード）を用いているので、高価であった。

【０００４】一方、特開昭５７ー１９９９３３号公報に
は、二つの一次元受光センサを用いた装置と一つの一次
元受光センサを用いた装置の二種類の装置が記載されて
いる。前者の装置では、可動部を有していないため、可
動部を有する他の装置に比べて測定精度が良い等の利点
がある。しかしながら、センサとして、二つの一次元受
光センサが用いられているので、センサの数のみならず
その駆動回路の数も増えて高価であるとともに、そのア
ライメント等に手数を要して製造が困難となりひいては
測定精度の向上の妨げになっていた。また、後者の装置
では、一つの一次元受光センサしか用いていないもの
の、該一次元受光センサを可動部とするなどにより可動
部を有しており、したがって、測定精度が良くなかっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたもので、センサとして単一の一次元受光
センサを用いるだけですむとともに、可動部を設けなく
てすむ光学系の光学特性測定装置を提供しようとするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第一の態様による光学系の光学特性測定装
置は、被検光学系に向けて六つ以上のスリット状の光束
を照射する照射手段と、前記六つ以上のスリット状の光
束を前記被検光学系に対して集束させる集束光学系と、
一次元の受光位置に応じた出力信号を出力する一次元受
光センサと、該一次元受光センサ上に前記被検光学系を
通過した各光束を投影させる投影光学系と、前記一次元
受光センサの出力信号に基づいて、前記六つ以上のスリ
ット状の光束に基づく各光束の前記一次元受光センサ上
の投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データを得る投
影位置データ抽出手段と、該各投影位置データに基づい
て前記被検光学系の屈折力を得る演算手段とを備えた構
成としたものである。そして、前記六つ以上のスリット
状の光束の傾斜角度を二種類以上の所定の角度にし、前
記六つ以上のスリット状の光束の前記集束光学系による
前記被検光学系に対する各集束位置を４箇所以上として
おく。

【０００７】前記照射手段は前記六つ以上のスリット状
の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段は、
前記六つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射されて
いるかを判別する判別信号を得る判別手段を含むととも
に、前記判別信号及び前記一次元受光センサの出力信号
に基づいて前記各投影位置データを得てもよい。

【０００８】前記六つ以上のスリット状の光束は互いに
幅の異なるものを含み、前記投影位置データ抽出手段
は、前記一次元受光センサの出力信号に基づいて前記六
つ以上のスリット状の光束の幅を判別する判別信号を得
る判別手段を含むとともに、前記判別信号及び前記一次
元受光センサの出力信号に基づいて前記各投影位置デー
タを得てもよい。

【０００９】前記各投影位置データに基づいて前記被検
光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備えてい
てもよい。

【００１０】前記各集束位置を４箇所とし、該各集束位
置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度をなす
ように定めておいてもよい。

【００１１】前記六つ以上のスリット状の光束のうちの
少なくとも一つの傾斜角度が前記一次元受光センサに対
して直交する角度であり、前記六つ以上のスリット状の
光束のうちの他の傾斜角度が前記一次元受光センサに対
して直交する角度に対して３０゜乃至６０゜の範囲の角
度であってもよい。

【００１２】また、本発明の第二の態様による光学系の
光学特性測定装置は、被検光学系に向けて八つ以上のス
リット状の光束を照射する照射手段と、前記八つ以上の
スリット状の光束を前記被検光学系に対して集束させる
集束光学系と、前記被検光学系の後面付近に配置され、
前記八つ以上のスリット状の光束のうちの少なくとも二
つのスリット状の光束である第一グループのスリット状
の光束に基づく光束を制限するとともに、前記八つ以上
のスリット状の光束のうちの残りであって少なくとも二
つのスリット状の光束である第二グループのスリット状
の光束に基づく光束を制限しない絞り手段と、一次元の
受光位置に応じた出力信号を出力する一次元受光センサ
と、該一次元受光センサ上に前記被検光学系及び前記絞
り手段を通過した各光束を投影させる投影光学系と、前
記一次元受光センサの出力信号に基づいて、前記八つ以
上のスリット状の光束に基づく各光束の前記一次元受光
センサ上の投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データ
を得る投影位置データ抽出手段と、該各投影位置データ
に基づいて前記被検光学系の屈折力を得る演算手段とを
備えた構成としたものである。そして、前記第一グルー
プのスリット状の光束の傾斜角度を二種類以上の所定の
角度にし、前記第二グループのスリット状の光束の傾斜
角度を二種類以上の所定の角度にし、前記八つ以上のス
リット状の光束の前記集束光学系による前記被検光学系
に対する各集束位置を４箇所以上としておく。

【００１３】前記照射手段は前記八つ以上のスリット状
の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段は、
前記八つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射されて
いるかを判別する判別信号を得る判別手段を含むととも
に、前記判別信号及び前記一次元受光センサの出力信号
に基づいて前記各投影位置データを得てもよい。

【００１４】前記八つ以上のスリット状の光束は互いに
幅の異なるものを含み、前記投影位置データ抽出手段
は、前記一次元受光センサの出力信号に基づいて前記八
つ以上のスリット状の光束の幅を判別する判別信号を得
る判別手段を含むとともに、前記判別信号及び前記一次
元受光センサの出力信号に基づいて前記各投影位置デー
タを得てもよい。

【００１５】前記各投影位置データに基づいて前記被検
光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備えてい
てもよい。

【００１６】前記各集束位置を４箇所とし、該各集束位
置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度をなす
ように定めておいてもよい。

【００１７】

【作用】前記特開昭５８ー７３７号公報からもわかるよ
うに、被検光学系のあるスポット的な箇所を通過した光
線は被検光学系の光学特性に応じた二次元の位置（例え
ば、被検光学系が円柱屈折力を有していれば、それに応
じたいわゆるねじれた位置）に投影されるものである。
すなわち、被検光学系のあるスポット的な箇所を通過し
た光線の二次元の投影位置は被検光学系の光学特性の情
報を有しているという性質がある。したがって、その光
線の二次元の投影位置を知れば、被検光学系の光学特性
を得ることができるのである。

【００１８】そこで、その光線の二次元の投影位置を検
出するために２次元受光センサを用いたのが、前記特開
昭５８ー７３７号公報記載の装置であった。

【００１９】これに対して、本発明では、一つの一次元
受光センサしか用いていない。それにもかかわらず、本
発明によって被検光学系の光学特性を得ることができる
のは、前記性質に加えて、本件発明者により見い出され
た次の新たな知見が応用されていることによる。

【００２０】すなわち、本発明の第一の態様では、前記
性質に加えて、被検光学系が円柱屈折力を有していて
も、被検光学系の円柱屈折力と被検光学系の厚み（レン
ズの厚み等）の両方が大きくない限り、被検光学系に向
けてスリット状の光束を照射してこのスリット状の光束
を被検光学系に対して集束させると、被検光学系を通過
した後の光束もスリット状となりその傾斜角度は元の傾
斜角度と実質的に一致する、との新たな知見が応用され
ている。つまり、たとえ前記集束を行わなかったとして
も、前記被検光学系における前記スリット状の光束の集
束位置を通ることになる、前記スリット状の光束の一部
である光線（以下、基準光線という）の二次元の投影位
置に対して、前記スリット状の光束の残りの部分による
線状の投影が前記基準光線の二次元の投影位置から前記
スリット状の光束の傾斜方向にあたかも補助線を引いた
如くなり、その補助線の如き線状の投影が一次元受光セ
ンサ上に延び、このため、一次元受光センサから、前記
基準光線の二次元の投影位置のうちの前記傾斜方向に対
応する成分の一次元の情報が得られることとなる。した
がって、照射するスリット状の光束の数、各スリット状
の光束の被検光学系に対する集束位置の個数、各スリッ
ト状の光束の傾斜角度の種類の数を適当に定めることに
よって、一つの一次元受光センサを何ら移動させること
なく固定したままで、被検光学系の光学特性を得ること
ができるのである。

【００２１】ところが、本件発明者のその後の研究によ
り、本発明の第一の態様では、被検光学系の円柱屈折力
又は被検光学系の厚みが比較的小さい場合（例えば、被
検光学系が通常の眼鏡レンズである場合）には、十分な
精度で被検光学系の光学特性を得ることができるもの
の、被検光学系の円柱屈折力と被検光学系の厚みの両方
が大きい場合には、十分な精度で被検光学系の光学特性
を得ることができないことが判明した。その原因は、被
検光学系に向けてスリット状の光束を照射してこのスリ
ット状の光束を被検光学系に対して集束させると、被検
光学系を通過した後の光束もスリット状となるが、その
傾斜角度は元の傾斜角度と完全には一致せず、その傾斜
角度は元の傾斜角度に対してわずかにねじれるためであ
ることが判明した。

【００２２】そこで、本件発明者が更に研究したとこ
ろ、そのねじれ角は被検光学系の円柱屈折力と被検光学
系の厚みに依存することが判明し、そのねじれ角と被検
光学系の円柱屈折力及び被検光学系の厚み等との間に所
定の関係があることが判明した。さらに、本件発明者
は、被検光学系に向けてスリット状の光束を照射してこ
のスリット状の光束を被検光学系に対して集束させる場
合において、被検光学系の後面付近でそのスリット状の
光束に基づく光束を制限する場合とそのスリット状の光
束に基づく光束を制限しない場合とでは、基準光線の二
次元の投影位置が、被検光学系の厚みに依存する所定の
関係に従って異なることを見い出した。

【００２３】本発明の第二の態様では、これらの知見が
前述の性質に加えて応用されることによって、被検光学
系の円柱屈折力又は被検光学系の厚みが比較的小さい場
合のみならず、被検光学系の円柱屈折力と被検光学系の
厚みの両方が大きい場合にも、十分な精度で被検光学系
の光学特性を得ることができるのである。すなわち、被
検光学系に向けてスリット状の光束を照射してこのスリ
ット状の光束を被検光学系に対して集束させると、基準
光線の二次元の投影位置に対して、前記スリット状の光
束の残りの部分による線状の投影が前記基準光線の二次
元の投影位置から前記スリット状の光束の傾斜方向に対
して前記ねじれ角の分だけねじれた方向にあたかも補助
線を引いた如くなり、その補助線の如き線状の投影が一
次元受光センサ上に延び、このため、一次元受光センサ
から、前記基準光線の二次元の投影位置のうちの前記ね
じれた方向に対応する成分の一次元の情報が得られるこ
ととなる。前記ねじれ角は被検光学系の円柱屈折力と被
検光学系の厚みに所定の関係で依存してしまうが、被検
光学系に向けてスリット状の光束を照射してこのスリッ
ト状の光束を被検光学系に対して集束させる場合におい
て、被検光学系の後面付近でそのスリット状の光束に基
づく光束を制限する場合とそのスリット状の光束に基づ
く光束を制限しない場合とでは、基準光線の二次元の投
影位置が被検光学系の厚みに依存する所定の関係に従っ
て異なる。したがって、照射するスリット状の光束の
数、各スリット状の光束に基づく各光束が被検光学系の
後面付近で制限されるか否か、各スリット状の光束の被
検光学系に対する集束位置の個数、各スリット状の傾斜
角度の種類の数を適当に定めることによって、一つの一
次元受光センサを何ら移動させることなく固定したまま
で、被検光学系の円柱屈折力又は被検光学系の厚みが比
較的小さい場合のみならず被検光学系の円柱屈折力と被
検光学系の厚みの両方が大きい場合にも、被検光学系の
光学特性を得ることができるのである。

【００２４】以上述べた測定原理によって、本発明によ
れば、センサとして単一の一次元受光センサを用いるだ
けですむとともに、可動部を設けなくてすみ、したがっ
て、安価で測定精度も良くなる。

【００２５】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。

【００２６】図１は本発明の一実施例に係る光学特性測
定装置の光学系を示す構成図である。この実施例は、被
検光学系の円柱屈折力又は被検光学系の厚みが比較的小
さいこと（例えば、被検光学系が通常の眼鏡レンズであ
ること）を前提とするものである。

【００２７】図１において、Ｏは測定光軸で、説明の便
宜上、該測定光軸Ｏに対して垂直な図１の紙面内の方向
をＹ軸（その矢印の向きは測定光軸Ｏを原点とした正の
向きを示すものとする）とし、測定光軸Ｏに対して垂直
でかつ紙面に垂直な方向をＸ軸（図１の紙面奥の向き
（他の図面においては矢印の向き）が測定光軸Ｏを原点
とした正の向きを示す）とする。測定光軸Ｏ上において
ＸＹ平面内に光源部１が配置されている。図１における
ＩＩ−ＩＩ矢視方向から見た光源部１を図２に示してあ
る。光源部１は四つのＬＥＤ等の光源１ａ、１ｃ、１ｂ
及び１ｄを有しており、これらが測定光軸Ｏを中心とす
る仮想的な同心円Ｕ１上にあって９０゜ずつの角度をな
すように配置されている。なお、光源１ａ及び１ｂはＹ
軸上に配置され、光源１ｃ及び１ｄはＸ軸上に配置され
ている。

【００２８】測定光軸Ｏ上において光源部１から所定距
離だけ離して、スリット開口３ａを有するマスク３が配
置されている。図１におけるＩＶ−ＩＶ矢視方向から見
たマスク３を図４に示してある。スリット開口３ａはＸ
軸に沿って配置され、スリット開口３ａの中心が測定光
軸Ｏと一致している。

【００２９】測定光軸Ｏ上においてマスク３から光源部
１とは反対側に所定距離だけ離して、ハーフミラー等か
らなる光路分割器５が配置されている。

【００３０】また、図１において、２は二つの光源２ｃ
及び２ｄを有する光源部、４はスリット開口４ａを有す
るマスクである。該光源部２及びマスク４と前記光源部
１及びマスク３とはそれぞれ、光学的に等価な位置関係
にある、すなわち、前記光路分割器５を介して後述の集
光レンズ６に対して同じ位置にある。図１におけるＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ矢視方向から見た光源部２を図３に示してあ
る。光源部２の光源２ｃ及び２ｄは測定光軸Ｏを中心と
する仮想的な同心円Ｕ２（その直径は前記同心円Ｕ１の
直径と同一である）上に配置されている。光源２ｃ及び
２ｄはＸ軸上に配置されており、光源２ｃ及び２ｄと前
記光源部１の光源１ｃ及び１ｄとはそれぞれ光学的に等
価な位置関係にある。また、図１におけるＶ−Ｖ矢視方
向から見たマスク４を図５に示してある。マスク４のス
リット開口４ａは、前記マスク３のスリット開口３ａと
はその傾斜角度が４５゜異なっており、Ｘ軸に対して４
５゜傾斜している。スリット開口４ａの中心も測定光軸
Ｏと一致している。

【００３１】さらに、図１において、７は被検光学系と
しての被検レンズ、８は該被検レンズ７を保持するレン
ズホルダーであり、レンズホルダー８に被検レンズ７を
保持させたときに、被検レンズ７の後面がレンズホルダ
ー８のホルダー面と一致するようになっている。

【００３２】なお、前記各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１
ｄ、２ｃ及び２ｄはそれぞれ独立して点灯及び消灯でき
るようになっている。図１に示す実施例では、前記各光
源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄはできるだけ
点光源に近い方が望ましいので、例えば、これらの直前
にそれぞれ対応するピンホールを有するマスクを置いて
もよいし、又は、レンズホルダー８のホルダー面付近
に、前記各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにそれぞれ対応
する位置に小さな開口を有する絞りを置いてもよい。

【００３３】以上の説明から明かなように、図１に示す
実施例では、前記光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及
び２ｄ、マスク３及び４、光路分割器５、後述の図６に
示す光源駆動回路１２、並びに、後述の図６に示す演算
制御回路１１の、点灯制御信号を光源駆動回路１２に供
給する機能が、被検レンズ７に向けて六つのスリット状
の光束を照射する照射手段を構成している。図１に示す
実施例の場合には、前記六つのスリット状の光束は、各
光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄからそれぞ
れ発した合計六つの光束に対応している。そして、図１
に示す実施例では、マスク３のスリット開口３ａによっ
て光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに基づく四つのスリット
状の光束の傾斜角度が０゜（説明の便宜上、Ｘ軸を傾斜
角度の基準とする）となり、マスク４のスリット開口４
ａによって光源２ｃ、２ｄに基づく二つのスリット状の
光束の傾斜角度が４５゜となり、前記六つのスリット状
の光束の傾斜角度が二種類となっている。

【００３４】図１において、６は測定光軸Ｏ上において
前記光路分割器５と被検レンズ７との間に配置された集
光レンズである。該集光レンズ６によって、光源１ａ、
１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄとレンズホルダー８の
ホルダー面とが共役となっている。したがって、図１に
示す実施例では、集光レンズ６が、前記六つのスリット
状の光束を前記被検レンズ７に対して集束させる集束光
学系を構成している。なお、集光レンズ６の前側焦点面
がマスク３及び４と一致している。

【００３５】図１に示す実施例の場合には、前述の各光
源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄの配置等によ
って、各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄに
基づく六つのスリット状の光束の、集光レンズ６による
被検レンズ７に対する各集束位置は、図７及び図８に示
すようになっている。図７は、被検レンズ７がないとし
た場合における、図１におけるＥ−Ｅ方向から見たレン
ズホルダー８のホルダー面の位置におけるＸＹ平面（以
下、集束ＸＹ平面という）上の、各光源１ａ、１ｂ、１
ｃ及び１ｄに基づく各スリット状の光束の集束光束１
ａ’、１ｂ’、１ｃ’及び１ｄ’を示している。図８
は、同じく、被検レンズ７がないとした場合における、
前記集束ＸＹ平面上の、各光源２ｃ及び２ｄに基づく各
スリット状の光束の集束光束２ｃ’及び２ｄ’を示して
いる。光源１ａから発した光束のうちの、マスク３の位
置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ（すなわち、スリット
開口３ａの中心）を通過した光線（以下、光源１ａによ
る基準光線という）は、集束ＸＹ平面上のＡＡ点を通過
している。光源１ｂから発した光束のうちの、マスク３
の位置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ（すなわち、スリ
ット開口３ａの中心）を通過した光線（以下、光源１ｂ
による基準光線という）は、集束ＸＹ平面上のＢＢ点を
通過している。光源１ｃから発した光束のうちの、マス
ク３の位置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ（すなわち、
スリット開口３ａの中心）を通過した光線（以下、光源
１ｃによる基準光線という）は、集束ＸＹ平面上のＣＣ
点を通過している。光源１ｄから発した光束のうちの、
マスク３の位置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ（すなわ
ち、スリット開口３ａの中心）を通過した光線（以下、
光源１ｄによる基準光線という）は、集束ＸＹ平面上の
ＤＤ点を通過している。光源２ｃから発した光束のうち
の、マスク４の位置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ（す
なわち、スリット開口４ａの中心）を通過した光線（以
下、光源２ｃによる基準光線という）は、集束ＸＹ平面
上のＣＣ点を通過している。光源２ｄから発した光束の
うちの、マスク３の位置のＸＹ平面における測定光軸Ｏ
（すなわち、スリット開口４ａの中心）を通過した光線
（以下、光源２ｄによる基準光線という）は、集束ＸＹ
平面上のＤＤ点を通過している。そして、ＡＡ点、ＣＣ
点、ＢＢ点及びＤＤ点は、測定光軸Ｏを中心とする仮想
的な同心円Ｕ０上にあり、かつ、それぞれＹ軸、Ｘ軸、
Ｙ軸、Ｘ軸上にあって９０゜ずつの角度をなしている。
同心円Ｕ０の直径ｍは設計上の定数であり、前記同心円
Ｕ１の直径（すなわち、前記同心円Ｕ２の直径）等によ
り一義的に定まる値である。なお、以上の説明から明か
なように、光源１ｃによる基準光線と光源２ｃによる基
準光線とは同一であり、光源１ｄによる基準光線と光源
２ｄによる基準光線とは同一である。

【００３６】また、図１において、１０は一次元の受光
位置に応じた出力信号を出力する一次元受光センサで、
例えば、一次元ＣＣＤを用いることができる。図１にお
けるＦ−Ｆ方向から見た一次元受光センサ１０を図９乃
至図１４に示してある。一次元受光センサ１０の線状の
受光面（図示せず）は、図１中右側を向いてＹ軸に一致
している。また、一次元受光センサ１０の受光面の中央
が測定光軸Ｏに一致している。なお、説明の便宜上、一
次元受光センサ１０の受光面を含むＸＹ平面（以下、受
光ＸＹ平面という）上における位置をＸＹ座標として示
す場合に、図９乃至図１４において測定光軸Ｏを原点と
して、Ｘ軸方向の右側をＸ座標の正、Ｘ軸方向の左側を
Ｘ座標の負、Ｙ軸方向の上側をＹ座標の正、Ｙ軸方向の
下側を負とする。

【００３７】さらに、図１において、９は測定光軸Ｏ上
において前記被検レンズ７と前記一次元受光センサ１０
との間に配置された投影レンズである。該投影レンズ９
の前側焦点面がレンズホルダー８のホルダー面と一致
し、投影レンズ９の後側焦点面が一次元受光センサ１０
の受光面と一致している。したがって、図１に示す実施
例では、投影レンズ９が、一次元受光センサ１０の受光
面上に前記被検レンズ７を通過した前記各光束を投影さ
せる投影光学系を構成している。

【００３８】そして、図６に示すように、前記光源１
ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄはこれらを点灯及
び消灯させる光源駆動回路１２に接続されている。該光
源駆動回路１２は、マイクロコンピュータ等からなる演
算制御回路１１から点灯制御信号を受けるように、これ
に接続されている。演算制御回路１１は、センサ駆動回
路１３にデータ取り込み開始信号を供給するように、こ
れに接続されている。センサ駆動回路１３は、一次元受
光センサ１０を駆動するように、これに接続されてい
る。一次元受光センサ１０は、その出力信号をＡ／Ｄ変
換又は二値化等する信号処理回路１４に接続されてい
る。信号処理回路１４は、その出力信号が演算制御回路
１１に入力されるように、これに接続されている。そし
て、測定が開始すると、まず、演算制御回路１１が点灯
制御信号を光源駆動回路１２に送って光源１ａのみを点
灯させる。その後、演算制御回路１１がデータ取り込み
開始信号をセンサ駆動回路１３に送って一次元受光セン
サ１０を駆動し、一次元受光センサ１０から受光位置に
応じた出力信号を得て、この出力信号を信号処理回路１
４で処理した後に測定データとして演算制御回路１１の
内部メモリに取り込む。すなわち、光源１ａに基づく光
束の一次元受光センサ上１０の投影位置に応じた投影位
置データが演算制御回路１１の内部メモリに取り込まれ
る。この取り込みが終了すると、演算制御回路１１は再
び点灯制御信号を光源駆動回路１２に送って今度は光源
１ｂのみを点灯して、前述と同様にして測定データとし
て投影位置データを取り込む。以下、同様に、順次光源
１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄを点灯していき、その都度演
算制御回路１１の内部メモリに測定データとして投影位
置データを取り込む。そして、演算制御回路１１はこの
ようにして取り込まれた六つの投影位置データに基づい
て後述の演算を行って被検レンズ７の光学特性である、
球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸方向（一つの主径
線方向）θ、プリズム屈折力Ｐ及びその基底方向φを得
る。得られた光学特性は表示装置１５により表示され
る。

【００３９】以上の説明から明らかなように、本実施例
では、演算制御回路１１は、一次元受光センサ１０の出
力信号に基づいて前記六つのスリット状の光束に基づく
各光束の一次元受光センサ１０上の各投影位置データに
それぞれ応じた投影位置データを得る投影位置データ抽
出手段としての機能を担っている。特に、本実施例で
は、前記点灯制御信号又は前記データ取り込み開始信号
が前記六つの光束のうちのいずれの光束が照射されてい
るかの判別信号に相当しており、その判別信号を出力す
る判別手段としての機能を演算制御回路１１が担ってい
る。また、演算制御回路１１は、前記判別信号及び一次
元受光センサ１０の出力信号に基づいて被検レンズ７の
光学特性を得る演算手段としての機能も担っている。

【００４０】次に、演算制御回路１１の演算により、被
検レンズ７の光学特性を求めることができる理由を説明
する。

【００４１】第一に、被検レンズ７の光学特性のうち、
球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ及び円柱軸方向θを求める
ことができる理由を説明する。

【００４２】前記図１に示す実施例によれば、被検レン
ズ７が球面屈折力Ｓ及び円柱屈折力Ｃを有しプリズム屈
折力Ｐを有していないとすると、例えば、各光源１ａお
よび１ｂに基づく各スリット状の光束の前記受光ＸＹ平
面上の投影光束１ａ”及び１ｂ”は図９に示すようにな
り、各光源１ｃおよび１ｄに基づく各スリット状の光束
の前記受光ＸＹ平面上の投影光束１ｃ”及び１ｄ”は図
１０に示すようになり、各光源２ｃおよび２ｄに基づく
各スリット状の光束の前記受光ＸＹ平面上の投影光束２
ｃ”及び２ｄ”は図１１に示すようになる。

【００４３】なお、各投影光束と前記各集光光束との位
置関係を明らかにするため、図９には前記集束ＸＹ平面
上の前記集束光束１ａ’及び１ｂ’も前記受光ＸＹ平面
上にあるかの如く重ね合わせて示してあり、図１０には
前記集束ＸＹ平面上の前記集束光束１ｃ’及び１ｄ’も
前記受光ＸＹ平面上にあるかの如く重ね合わせて示して
あり、図１１には前記集束ＸＹ平面上の前記集束光束２
ｃ’及び２ｄ’も前記受光ＸＹ平面上にあるかの如く重
ね合わせて示してある。

【００４４】図９に示すように、被検レンズ７の球面屈
折力Ｓ及び円柱屈折力Ｃのために光源１ａによる前記基
準光線は前記ＡＡ点ではなく受光ＸＹ平面上ではＡＡ’
点に投影しており、同様に、光源１ｂによる前記基準光
線は前記ＢＢ点ではなく受光ＸＹ平面上ではＢＢ’点に
投影している。同様に、図１０に示すように、光源１ｃ
による前記基準光線は前記ＣＣ点ではなく受光ＸＹ平面
上ではＣＣ’点に投影しており、光源１ｄによる前記基
準光線は前記ＤＤ点ではなく受光ＸＹ平面上ではＤＤ’
点に投影している。同様に、図１１に示すように、光源
２ｃによる前記基準光線は前記ＣＣ点ではなく受光ＸＹ
平面上ではＣＣ’点に投影しており、光源２ｄによる前
記基準光線は前記ＤＤ点ではなく受光ＸＹ平面上ではＤ
Ｄ’点に投影している。今、説明の便宜上、ＡＡ’点、
ＢＢ’点、ＣＣ’点及びＤＤ’点のＸＹ座標をそれぞれ
符号も含めて、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ
３，ｙ３）及び（ｘ４，ｙ４）とする。なお、このよう
に符号も含めるのは、屈折力の正負、すなわち、被検レ
ンズ７の凹凸を判別するためである。

【００４５】そして、前述のように前記各スリット状の
光束が集光レンズ６によって被検レンズ７に対して集束
すると、被検レンズ７の円柱屈折力と被検レンズ７の厚
みの両方が大きくない限り、被検レンズ７を通過した後
の光束もスリット状となりその傾斜角度は元の傾斜角度
と実質的に一致することから、図９に示すように、投影
光束１ａ”はＡＡ’点からマスク３のスリット開口３ａ
の傾斜角度に従ってＸ軸と平行にあたかも補助線を引い
た如く延びており、投影光束１ｂ”はＢＢ’点からマス
ク３のスリット開口３ａの傾斜角度に従ってＸ軸と平行
にあたかも補助線を引いた如く延びている。同様に、図
１０に示すように、投影光束１ｃ”はＣＣ’点からマス
ク３のスリット開口３ａの傾斜角度に従ってＸ軸と平行
にあたかも補助線を引いた如く延びており、投影光束１
ｄ”はＤＤ’点からマスク３のスリット開口３ａの傾斜
角度に従ってＸ軸と平行にあたかも補助線を引いた如く
延びている。同様に、図１１に示すように、投影光束２
ｃ”はＣＣ’点からマスク４のスリット開口４ａの傾斜
角度に従ってＸ軸と４５゜の方向にあたかも補助線を引
いた如く延びており、投影光束２ｄ”はＤＤ’点からマ
スク４のスリット開口４ａの傾斜角度に従ってＸ軸と４
５゜の方向にあたかも補助線を引いた如く延びている。
説明の便宜上、図９に示すように、投影光束１ａ”がＹ
軸と交差した点（実際には、投影光束１ａ”は幅を有し
ているので、その中心線がＹ軸と交差した点、以下の他
の投影光束についても同様）をＡ１点とし、投影光束１
ｂ”がＹ軸と交差した点をＢ１点とする。同様に、図１
０に示すように、投影光束１ｃ”がＹ軸と交差した点を
Ｃ１点とし、投影光束１ｄ”がＹ軸と交差した点をＤ１
点とする。同様に、図１１に示すように、投影光束２
ｃ”がＹ軸と交差した点をＣ２点とし、投影光束２ｄ”
がＹ軸と交差した点をＤ２点とする。Ａ１点、Ｂ１点、
Ｃ１点及びＤ１点のＹ座標は、それぞれｙ１、ｙ２、ｙ
３及びｙ４となる。Ｃ２点及びＤ２点のＹ座標は、それ
ぞれｙ５及びｙ６としておく。さらに、図１１に示すよ
うに、投影光束２ｃ”がＸ軸と交差した点をＣ３点と
し、投影光束２ｄ”がＸ軸と交差した点をＤ３点とし、
ＣＣ’点からＹ軸と平行に引いた線がＸ軸と交差した点
をＣ４点とし、ＤＤ’点からＹ軸と平行に引いた線がＸ
軸と交差した点をＤ４点とする。

【００４６】そして、図９乃至図１１に示すように、Ａ
Ａ’点とＢＢ’点との間のＹ軸方向の距離をΔ１とし、
ＣＣ’点とＤＤ’点との間のＹ軸方向の距離をΔ２と
し、ＣＣ’点とＤＤ’点との間のＸ軸方向の距離をΔ３
とし、Ｃ２点とＤ２点との間の距離をΔ４とすると、次
の式が成り立つ。

【００４７】 Δ１＝ｙ２−ｙ１ …（１） Δ２＝ｙ４−ｙ３ …（２） Δ３＝ｘ３−ｘ４ …（３） Δ４＝ｙ５−ｙ６ …（４） ところで、前述したように、図１に示す実施例では、集
光レンズ６により各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ
及び２ｄとレンズホルダー８のホルダー面とが共役とな
っており、集光レンズ６の前側焦点面がマスク３及び４
と一致し、投影レンズ９の前側焦点面がレンズホルダー
８のホルダー面と一致し、投影レンズ９の後側焦点面が
一次元受光センサ１０の受光面と一致し、前記集束ＸＹ
平面における前記同心円Ｕ０の直径をｍとしている。し
たがって、投影レンズ９の焦点距離をｆとすると、Δ
１、Δ２及びΔ３は、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ及び
円柱軸方向θを用いて、次のように表せる。

【００４８】 Δ１＝ｍ・ｆ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ） …（５） Δ２＝ｍ・ｆ・（Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ） …（６） Δ３＝ｍ・ｆ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ） …（７） ところで、図１１において、投影光束２ｃ”及び２ｄ”
がＸ軸に対して４５゜傾いているので、線分Ｃ２−Ｏの
長さと線分Ｃ３−Ｏの長さとが等しく、線分Ｄ２−Ｏの
長さと線分Ｄ３−Ｏの長さとが等しく、線分ＣＣ”−Ｃ
４の長さと線分Ｃ３−Ｃ４の長さとが等しく、線分Ｄ
Ｄ”−Ｄ４の長さと線分Ｄ３−Ｄ４の長さとが等しい。
したがって、次の関係が成り立つ。

【００４９】Δ３＝Δ２＋Δ４ …（８） （８）式に（７）式を代入すると、次式が得られる。

【００５０】 Δ２＋Δ４＝ｍ・ｆ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ） …（９） （１）（２）（４）式を（５）（６）（９）式に代入す
ると、次式が得られる。

【００５１】 ｙ２−ｙ１＝ｍ・ｆ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ） …（１０） ｙ４−ｙ３＝ｍ・ｆ・（Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ） …（１１） （ｙ４−ｙ３）＋（ｙ５−ｙ６）＝ｍ・ｆ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ） …（１２） したがって、ｙ１乃至ｙ６は一次元受光センサ１０の出
力信号に基づいて得られる測定データであるので、前記
方程式（１０）（１１）（１２）を演算制御回路１１に
て演算処理することにより、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力
Ｃ及び円柱軸方向θを求めることができるわけである。

【００５２】第二に、演算制御回路１１の演算により、
被検レンズ７の光学特性のうち、プリズム屈折力Ｐ及び
その基底方向φを求めることができる理由を説明する。

【００５３】前記図１に示す実施例によれば、被検レン
ズ７が、前述と同じ球面屈折力Ｓ及び円柱屈折力Ｃを有
し、さらにプリズム屈折力Ｐを有するとすると、例え
ば、前記受光ＸＹ平面上の各投影光束１ａ”、１ｂ”、
１ｃ”、１ｄ”、２ｃ”及び２ｄ”は、図１２乃至図１
４における実線で示すようになる。なお、図１２乃至図
１４中には、プリズム屈折力Ｐの影響を明らかにするた
め、被検レンズ７がプリズム屈折力を有していない場合
における各投影光束１ａ”、１ｂ”、１ｃ”、１ｄ”、
２ｃ”及び２ｄ”（図９乃至図１１に示した投影光束）
を破線で示してある。

【００５４】図１２乃至図１４に示すように、各投影光
束１ａ”、１ｂ”、１ｃ”、１ｄ”、２ｃ”及び２ｄ”
は、プリズム屈折力Ｐのために、図９乃至図１１に示す
場合に比べて、図中に示すベクトルＰ’の分だけ平行移
動している。ベクトルＰ’のＸ成分をＰＸ’とし、ベク
トルＰ’のＹ成分をＰＹ’とする。ベクトルＰ’の方向
φは前記基底方向φと同一である。図９乃至図１１では
被検レンズ７がプリズム屈折力Ｐを有していないとして
いたので、図９中のＡ１点とＢ１点との中点は原点Ｏと
一致し、図１０中のＣ１点とＤ１点との中点も原点Ｏと
一致し、図１１中のＣ２点とＤ２点との中点も原点Ｏと
一致していたが、図９乃至図１１中のそれらの中点であ
る原点ＯがベクトルＰ’により図１２乃至図１４中のＱ
点に移動している。

【００５５】なお、このように被検レンズ７がプリズム
屈折力を有していても、各投影光束１ａ”、１ｂ”、１
ｃ”、１ｄ”、２ｃ”及び２ｄ”が単に平行移動するだ
けであるので、前述のΔ１、Δ２、Δ３及びΔ４の値は
何ら変わらず、したがって、被検レンズ７がプリズム屈
折力を有していても、前述の演算をそのまま行うことに
より、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ及び円柱軸方向θを
求めることができるのである。

【００５６】そして、図１２において、Ｑ点からＸ軸と
平行に引いた直線がＹ軸と交差する点をＭ１点とする
と、Ｍ１点がＡ１点とＢ１点との中点に一致し、線分Ｍ
１−Ｏの長さがＰＹ’に相当していることがわかる。し
たがって、次式が成り立つ。

【００５７】 ＰＹ’＝（ｙ１＋ｙ２）／２ …（１３） 同様に、図１３において、Ｑ点からＸ軸と平行に引いた
直線がＹ軸と交差する点をＭ２点（この点はＭ１点と一
致する）とすると、Ｍ２点がＣ１点とＤ１点との中点に
一致し、線分Ｍ２−Ｏの長さがＰＹ’に相当しているこ
とがわかる。したがって、次式が成り立つ。

【００５８】 ＰＹ’＝（ｙ３＋ｙ４）／２ …（１４） また、図１４において、投影光束２ｃ”及び２ｄ”がＸ
軸と４５゜の角度をなしているので、Ｑ点からＸ軸と平
行に引いた直線がＹ軸と交差する点がＤ２点と一致し、
Ｑ点からＸ軸と４５゜の角度をなす直線がＹ軸と交差す
る点をＭ３点とすると、Ｍ３点がＣ２点とＤ２点との中
点に一致していることがわかる。このため、線分Ｄ２−
Ｑの長さと線分Ｄ２−Ｍ３の長さとは等しく、線分Ｄ２
−Ｑの長さはＰＸ’に相当しているので、結局、線分Ｄ
２−Ｍ３の長さがＰＸ’に相当していることとなる。ま
た、線分Ｄ２−Ｏの長さがＰＹ’に相当している。した
がって、線分Ｍ３ーＯの長さがＰＸ’＋ＰＹ’に相当し
ていることとなる。したがって、次式が成り立つ。

【００５９】 ＰＸ’＋ＰＹ’＝（ｙ５＋ｙ６）／２ …（１５） （１３）式を（１５）式に代入すると、次式が得られ
る。 ＰＸ’＝｛（ｙ５＋ｙ６）／２｝−｛（ｙ１＋ｙ２）／２｝ …（１６） （１４）式を（１５）式に代入すると、次式が得られ
る。 ＰＸ’＝｛（ｙ５＋ｙ６）／２｝−｛（ｙ３＋ｙ４）／２｝ …（１７） ところで、図１に示す実施例では、前述のように投影レ
ンズ９の焦点距離をｆとすると、プリズム屈折力ＰのＸ
成分ＰＸ及びプリズム屈折力ＰのＹ成分ＰＹは、次のよ
うに表せる。

【００６０】 ＰＸ＝ＰＸ’／ｆ …（１８） ＰＹ＝ＰＹ’／ｆ …（１９） さらに、次の関係が成立している。

【００６１】 Ｐ＝（ＰＸ²＋ＰＹ²）^1/2 …（２０） ｔａｎφ＝ＰＹ’／ＰＸ’ …（２１） したがって、式（１３）乃至（２１）から、一次元受光
センサ１０の出力信号に基づいた測定データである、ｙ
１及びｙ２、又は、ｙ３及びｙ４と、ｙ５及びｙ６と
を、用いて演算制御回路１１にて演算処理することによ
り、プリズム屈折力及びその基底方向φを求めることが
できるわけである。

【００６２】以上述べたように、前記図１に示す実施例
に係る光学系の光学特性測定装置では、センサとして単
一の一次元受光センサ１０を用いるだけですむととも
に、可動部を何ら有しておらず、したがって、安価で測
定精度も良くなる。

【００６３】次に、図１５に示す本発明の他の実施例に
係る光学特性測定装置について説明する。図１５におい
て前記図１に示す実施例と同一構成部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。

【００６４】この実施例が前記図１に示す実施例と異な
る所は、図１における光源部２、マスク３、４、光路分
割器５を取り除き、代わりに、マスク３の位置に、マス
ク３、４のスリット開口３ａ、４ａにそれぞれ相当する
二つのＬＣＤ（液晶表示）パターン又は二つのＥＣＤ
（エレクトロクロミック表示）パターンを有するマスク
２３を配置した点である。この場合には、光源部１の光
源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの点灯とマスク２３のいず
れのパターンを有効にするかを制御することにより、前
述の六つのスリット状の光束を順次照射することができ
る。なお、図１５中のマスク２３として、図１６に示す
開口２３ａを有するものを用いることもできる。

【００６５】なお、前述の如き二つの演算を演算制御回
路１１に行わせるようにすると、演算に時間がかかると
か、光学系の配置により前述の各定数等が変化したりす
る。そのため、実際の装置では、装置を作った後、予め
光学特性のわかっているレンズを用いて測定を行い、そ
のときの各光源点灯時の一次元受光センサ１０の出力を
前記既知の光学特性と対応させて演算制御回路１１に記
憶させておくようにすることにより、前述の不都合を解
消できる。例えば、未知数はＣ、Ｓ、θの三つで方程式
は（１０）（１１）（１２）の三つであるから一義的に
定まる。このように一次元受光センサ１０の出力と光学
特性と対応づけるようにしておけば、何ら複雑な手間を
付加することなく、光学系の配置を比較的自由にでき
る。

【００６６】したがって、例えば、集光レンズ６の前側
焦点面がマスク３、４と必ずしも一致していなくてもよ
い。各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ及び２ｄとレ
ンズホルダー８のホルダー面とを共役にしなくてもよ
い。投影レンズ９の前側焦点面とレンズホルダー８のホ
ルダー面とを一致させなくてもよいし、投影レンズ９の
後側焦点面と一次元受光センサ１０の受光面とを一致さ
せなくてもよい。各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２ｃ
及び２ｄの配置も任意に定めることができる。

【００６７】また、被検光学系の円柱屈折力又は被検光
学系の厚みが比較的小さいことを前提とする本発明の第
一の態様では、六つ以上の光束を照射できればよく、そ
の数は限定されるものではない。各光束の傾斜角度も二
種類以上の所定の角度であればよく、三種類以上として
もよいし、その傾斜角度の値も任意に定めることができ
る。さらに、各スリット状の光束の集束光学系による被
検光学系に対する集束位置は、４箇所以上であればよ
く、５箇所以上としてもよいし、仮想的な同心円上にあ
るようにしなくてもよい。

【００６８】以上に、被検光学系の円柱屈折力又は被検
光学系の厚みが比較的小さいことを前提とする場合の本
発明の各実施例について説明した。前記図１乃至図１４
に示す実施例及び図１５及び図１６に示す実施例では、
被検光学系の円柱屈折力又は被検光学系の厚みが比較的
小さい場合には、十分な精度で被検光学系の光学特性を
得ることができるものの、被検光学系の円柱屈折力と被
検光学系の厚みの両方が大きい場合には、十分な精度で
被検光学系の光学特性を得ることができないことが判明
した。その原因は、前記図１乃至図１４に示す実施例に
即して説明すると、例えば図９に示す投影光束１ａ”の
傾斜角度がマスク３のスリット開口３ａの傾斜角度と一
致せずにスリット開口３ａの傾斜角度に対してわずかに
ねじれてしまい、被検レンズ７の円柱屈折力と被検レン
ズ７の厚みの両方が大きい場合には、そのねじれを無視
できなくなるためであることが判明した。

【００６９】次に、たとえ被検光学系の円柱屈折力と被
検光学系の厚みの両方が大きくても被検光学系の光学特
性を十分な精度で得ることができる、本発明の他の実施
例について、説明する。

【００７０】図１７はその実施例に係る光学特性測定装
置の光学系を示す構成図である。

【００７１】図１７において、Ｏは測定光軸で、説明の
便宜上、図１と同様に、該測定光軸Ｏに対して垂直な図
１７の紙面内の方向をＹ軸（その矢印の向きは測定光軸
Ｏを原点とした正の向きを示すものとする）とし、測定
光軸Ｏに対して垂直でかつ紙面に垂直な方向をＸ軸（図
１７の紙面奥の向き（他の図面においては矢印の向き）
が測定光軸Ｏを原点とした正の向きを示す）とする。測
定光軸Ｏ上においてＸＹ平面内に光源部５１が配置され
ている。図１７におけるＧ−Ｇ矢視方向から見た光源部
５１を図１８に示してある。光源部５１は四つのＬＥＤ
等の光源５１ａ、５１ｃ、５１ｂ及び５１ｄを有してお
り、これらが測定光軸Ｏを中心とする仮想的な同心円Ｕ
３上にあって９０゜ずつの角度をなすように配置されて
いる。なお、光源５１ａ及び５１ｂはＹ軸上に配置さ
れ、光源５１ｃ及び５１ｄはＸ軸上に配置されている。
また、光源５１ａ、５１ｂ及び５１ｃは比較的大きな所
定の大きさを有する光源であり、光源５１ｄはほとんど
点光源に近い光源である。なお、前記各光源５１ａ、５
１ｂ、５１ｃ及び５１ｄはそれぞれ独立して点灯及び消
灯できるようになっている。

【００７２】測定光軸Ｏ上において光源部５１から所定
距離だけ離して、スリット開口５３ａ，５３ｂを有する
マスク５３が配置されている。図１７におけるＨ−Ｈ矢
視方向から見たマスク５３を図１９に示してある。スリ
ット開口５３ａはその中心線がＸ軸と一致するように配
置され、スリット開口５３ｂはその中心線がＹ軸と一致
するように配置され、スリット開口５３ａの中心線及び
スリット開口５３ｂの中心線が測定光軸Ｏで互いに交差
している。スリット開口５３ａの幅はスリット開口５３
ｂの幅より大きくされており、それによって後述の一次
元受光センサ６０の出力信号に基づいて該一次元受光セ
ンサ６０上に同時に投影された二つの光束がスリット開
口５３ａ，５３ｂのいずれを通過したものかを判別する
ことができるようになっている。

【００７３】また、図１７において、７は被検光学系と
しての被検レンズ、５８は該被検レンズ７を保持するレ
ンズホルダーであり、レンズホルダー５８に被検レンズ
７を保持させたときに、被検レンズ７の後面がレンズホ
ルダー５８のホルダー面と一致するようになっている。

【００７４】以上の説明から明かなように、図１７に示
す実施例では、前記光源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５
１ｄ、マスク５３、後述の図２２に示す光源駆動回路６
２、並びに、後述の図２２に示す演算制御回路６１の、
点灯制御信号を光源駆動回路６２に供給する機能が、被
検レンズ７に向けて八つのスリット状の光束を照射する
照射手段を構成している。図１７に示す実施例の場合に
は、前記八つのスリット状の光束は、各光源５１ａ、５
１ｂ、５１ｃ及び５１ｄからそれぞれ発してマスク５３
のスリット開口５３ａ及び５３ｂをそれぞれ通過した合
計八つの光束に対応している。そして、図１７に示す実
施例では、光源５１ａ，５１ｂ及び５１ｃから発してマ
スク５３のスリット開口５３ａを通過した三つのスリッ
ト状の光束の傾斜角度が０゜（説明の便宜上、Ｘ軸を傾
斜角度の基準とする）となり、光源５１ａ，５１ｂ及び
５１ｃから発してマスク５３のスリット開口５３ｂを通
過した三つのスリット状の光束の傾斜角度が９０゜とな
り、これらの六つのスリット状の光束の傾斜角度が二種
類となっている。同様に、光源５１ｄから発してスリッ
ト開口５３ａを通過した一つのスリット状の光束の傾斜
角度が０゜となり、光源５１ｄから発してスリット開口
５３ｂを通過した一つのスリット状の光束の傾斜角度が
９０゜となり、これらの二つのスリット状の光束の傾斜
角度が二種類となっている。

【００７５】図１７において、５６は測定光軸Ｏ上にお
いてマスク５３と被検レンズ７との間に配置された集光
レンズである。被検レンズ７をレンズホルダー５８に設
置しない場合に、集光レンズ５６によって光源５１ａ、
５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄとレンズホルダー５８のホル
ダー面とが共役となっている。したがって、図１７に示
す実施例では、集光レンズ５６が、前記八つのスリット
状の光束を前記被検レンズ７に対して集束させる集束光
学系を構成している。なお、集光レンズ５６の前側焦点
面がマスク５３と一致している。図１７に示す実施例で
は、前記八つのスリット状の光束の集光レンズ５６によ
る被検レンズ７に対する集束位置は合計４箇所となって
いる。

【００７６】さらに、レンズホルダー５８のホルダー
面、すなわち、被検レンズ７の後面付近には、絞り５５
が配置されている。図１７におけるＪ−Ｊ矢視方向から
見た絞り５５を図２０に示してある。絞り５５は、光源
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５１ｄにそれぞれ対応する
位置に四つの開口５５ａ、５５ｂ、５５ｃ及び５５ｄを
有している。すなわち、開口５５ａ、５５ｃ、５５ｂ及
び５５ｄは、測定光軸Ｏを中心とする仮想的な同心円Ｕ
４上にあり、かつ、それぞれＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸上
にあって９０゜ずつの角度をなすように配置されてい
る。同心円Ｕ４の直径２ｍ’（その半径はｍ’）は前記
同心円Ｕ３の直径等により一義的に定まる値で設計上の
定数である。そして、開口５５ａ，５５ｂ及び５５ｃは
小さく、これらによって光源５１ａ，５１ｂ及び５１ｃ
から発した各光束の一部のみが通過するようになってい
る。一方、開口５５ｄは大きく、光源５５ｄから発した
光束は「けられる」ことがないようになっている。つま
り、光源５５ｄから発した光束に対しては絞り５５が存
在しないのと等価である。したがって、絞り５５は、光
源５１ａ，５１ｂ及び５１ｃから発してマスク５３のス
リット開口５３ａ及び５３ｂを通過した合計六つのスリ
ット状の光束に基づく各光束を制限し、光源５１ｄから
発してマスク５３の開口５３ａ及び５３ｂを通過した二
つのスリット状の光束に基づく各光束は制限しない。

【００７７】また、図１７において、６０は一次元の受
光位置に応じた出力信号を出力する一次元受光センサで
ある。図１７におけるＫ−Ｋ方向から見た一次元受光セ
ンサ６０を図２１に示してある。一次元受光センサ６０
の線状の受光面（図示せず）は図１７中右側を向いてお
り、その受光面の中心線６０ａはＸ軸に対して４５゜傾
けられている。また、一次元受光センサ６０の受光面の
中央が測定光軸Ｏ上の位置Ｏ６０に一致している。な
お、説明の便宜上、一次元受光センサ６０の受光面を含
むＸＹ平面を受光ＸＹ平面という。

【００７８】さらに、図１７において、５９は測定光軸
Ｏ上において前記被検レンズ７と前記一次元受光センサ
６０との間に配置された投影レンズである。該投影レン
ズ５９の前側焦点面がレンズホルダー５８のホルダー
面、すなわち、絞り５５と一致し、投影レンズ５９の後
側焦点面が一次元受光センサ６０の受光面と一致してい
る。したがって、図１７に示す実施例では、投影レンズ
５９が、一次元受光センサ６０の受光面上に前記被検レ
ンズ７及び絞り５５を通過した前記各光束を投影させる
投影光学系を構成している。

【００７９】そして、図２２に示すように、前記光源５
１ａ、５１ｂ、５１ｃ及び５１ｄはこれらを点灯及び消
灯させる光源駆動回路６２に接続されている。該光源駆
動回路６２は、マイクロコンピュータ等からなる演算制
御回路６１から点灯制御信号を受けるように、これに接
続されている。演算制御回路６１は、センサ駆動回路６
３にデータ取り込み開始信号を供給するように、これに
接続されている。センサ駆動回路６３は、一次元受光セ
ンサ６０を駆動するように、これに接続されている。一
次元受光センサ６０は、その出力信号をＡ／Ｄ変換又は
二値化等する信号処理回路６４に接続されている。信号
処理回路６４は、その出力信号が演算制御回路６１に入
力されるように、これに接続されている。そして、測定
が開始すると、まず、演算制御回路６１が点灯制御信号
を光源駆動回路６２に送って光源５１ａのみを点灯させ
る。その後、演算制御回路６１がデータ取り込み開始信
号をセンサ駆動回路６３に送って一次元受光センサ６０
を駆動し、一次元受光センサ６０から受光位置に応じた
出力信号を得て、この出力信号を信号処理回路６４で処
理した後に測定データとして演算制御回路６１の内部メ
モリに取り込む。すなわち、光源５１ａから発してスリ
ット開口５３ａ及び５３ｂを通過した二つのスリット状
の光束に基づく各光束の一次元受光センサ６０上の投影
位置に応じた投影位置データが演算制御回路６１の内部
メモリに取り込まれる。これら二つの投影位置データ間
の区別は、一次元受光センサ６０の出力信号に基づいて
一次元受光センサ６０の受光幅を判別することによっ
て、行われる。この取り込みが終了すると、演算制御回
路６１は再び点灯制御信号を光源駆動回路６２に送って
今度は光源５１ｂのみを点灯して、前述と同様にして測
定データとして投影位置データを取り込む。以下、同様
に、順次光源５１ｃ及び５１ｄを点灯していき、その都
度演算制御回路６１の内部メモリに測定データとして投
影位置データを取り込む。そして、演算制御回路６１は
このようにして取り込まれた八つの投影位置データに基
づいて後述の演算を行って被検レンズ７の光学特性であ
る、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸方向（一つの
主径線方向）θ、プリズム屈折力Ｐ及びその基底方向φ
を得る。得られた光学特性は表示装置６５により表示さ
れる。

【００８０】以上の説明から明らかなように、本実施例
では、演算制御回路６１は、一次元受光センサ６０の出
力信号に基づいて前記八つのスリット状の光束に基づく
各光束の一次元受光センサ６０上の各投影位置データに
それぞれ応じた投影位置データを得る投影位置データ抽
出手段としての機能を担っている。特に、本実施例で
は、前記点灯制御信号又は前記データ取り込み開始信号
が前記八つの光束のうちのいずれの光源に基づく光束が
照射されているかの判別信号に相当しており、その判別
信号を出力する判別手段としての機能を演算制御回路６
１が担っている。また、演算制御回路６１は同時に照射
された二つのスリット状の光束の幅を判別する機能を担
っている。さらに、演算制御回路６１は、前記判別信号
及び一次元受光センサ６０の出力信号に基づいて被検レ
ンズ７の光学特性を得る演算手段としての機能も担って
いる。

【００８１】次に、演算制御回路６１の演算により、被
検レンズ７の光学特性である、球面屈折力Ｓ、円柱屈折
力Ｃ、円柱軸方向θ、プリズム屈折力Ｐ及びその基底方
向φを求めることができる理由を説明する。

【００８２】前記図１７に示す実施例によれば、被検レ
ンズ７が中心厚ｄ、球面屈折力Ｓ、円柱屈折力Ｃ及びプ
リズム屈折力Ｐを有しているとすると、例えば、光源５
１ａを発してマスク５３のスリット開口５３ａ及び５３
ｂを通過した各スリット状の光束による前記受光ＸＹ平
面上の投影光束８１及び８２、並びに、光源５１ｂを発
してマスク５３のスリット開口５３ａ及び５３ｂを通過
した各スリット状の光束による前記受光ＸＹ平面上の投
影光束８３及び８４は、図２３に示すようになる。ま
た、光源５１ｃを発してマスク５３のスリット開口５３
ａ及び５３ｂを通過した各スリット状の光束による前記
受光ＸＹ平面上の投影光束８５及び８６、並びに、光源
５１ｄを発してマスク５３のスリット開口５３ａ及び５
３ｂを通過した各スリット状の光束による前記受光ＸＹ
平面上の投影光束８７及び８８は、図２４に示すように
なる。なお、図２３及び図２４では、各投影光束８１乃
至８８はその中心線しか示していない。そして、図２３
におけるＡ１点は光源５１ａを発して測定光軸Ｏ上のマ
スク５３の位置であるＯ５３点を通過し更に絞り５５の
開口５５ａを通過した光線（以下、光源５１ａによる基
準光線という）の受光ＸＹ平面上の投影位置を示し、図
２３におけるＡ２点は光源５１ｂを発してＯ５３点を通
過し更に絞り５５の開口５５ｂを通過した光線（以下、
光源５１ｂによる基準光線という）の受光ＸＹ平面上の
投影位置を示し、図２４におけるＡ３点は光源５１ｃを
発してＯ５３点を通過し更に絞り５５の開口５５ｃを通
過した光線（以下、光源５１ｃによる基準光線という）
の受光ＸＹ平面上の投影位置を示し、図２４におけるＡ
４点は光源５１ｄを発してＯ５３点を通過し更に絞り５
５の開口５５ｄを通過した光線（以下、光源５１ｄによ
る基準光線という）の受光ＸＹ平面上の投影位置を示し
ている。

【００８３】なお、各投影光束と前記絞り５５の開口と
の位置関係を明らかにするため、図２３には絞り５５の
開口５５ａ及び５５ｂも前記受光ＸＹ平面上にあるかの
如く重ね合わせて示してあり、図２４には絞り５５の開
口５５ｃ及び５５ｄも前記受光ＸＹ平面上にあるかの如
く重ね合わせて示してある。なお、前記図２１と同様
に、図２３及び図２４における６０ａは前記一次元受光
センサ６０の線状の受光面の中心線を示す。

【００８４】図２３及び図２４に示すように、被検レン
ズ７の光学特性に応じて、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及
びＡ４は絞り５５の開口５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５
５ｄの位置に対してそれぞれずれている。

【００８５】まず、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置が被検レンズ７の光学特性との関係でいかなる情
報を有しているかについて説明する。なお、前記各点Ａ
１，Ａ２，Ａ３及びＡ４のＸＹ座標をそれぞれ符号も含
めて、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ
３）、（Ｘ４，Ｙ４）とする。このように符号も含める
のは、屈折力の正負、すなわち、被検レンズ７の凹凸を
判別するためである。

【００８６】被検レンズ７のＸ軸を含む子午面（メリジ
オナル面）に沿った屈折力をΔＸ、被検レンズ７のＹ軸
を含む子午面に沿った屈折力をΔＹ、被検レンズ７の球
次面（サジタル面）に沿った屈折力をΔとすると、Δ
Ｘ、ΔＹ及びΔは、被検レンズ７の球面屈折力Ｓ、円柱
屈折力Ｃ及び円柱軸方向θを用いて次のように表せる。

【００８７】 ΔＸ＝Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ …（２２） ΔＹ＝Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ …（２３） Δ＝Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ …（２４） そして、今、被検レンズ７が球面屈折力Ｓ及び円柱屈折
力Ｃを有しプリズム屈折力Ｐは有していないとすると、
本実施例では前述の配置関係を有しているとともに、光
源５１ａ，５２ｂ，５３ｂによる各基準光線が絞り５５
の位置のＸＹ平面上で通過する位置は絞り５５の開口５
５ａ，５５ｂ，５５ｃによって規定されるので、前記各
点Ａ１，Ａ２及びＡ３の座標と前記ΔＸ、ΔＹ及びΔと
の間に次の関係が成立する。なお、以下の式におけるｆ
は前記投影レンズ５９の焦点距離を示す。また、以下の
式におけるｍ’は、前述したように、前記同心円Ｕ４の
半径を示す。

【００８８】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝ｍ’・ｆ・Δ …（２５） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ｍ’・ｆ・ΔＹ …（２６） ｜Ｘ３｜＝ｍ’・ｆ・ΔＸ …（２７） 一方、光源５１ｄによる基準光線が絞り５５の位置のＸ
Ｙ平面上で通過する位置は絞り５５の開口５５ｄによっ
て規定されないので、絞り５５の位置のＸＹ平面上の半
径ｍ’の仮想的な同心円Ｕ４上の位置からずれた位置を
通ることになり、したがって、前記点Ａ４の座標と前記
ΔＸ、ΔＹ及びΔとの間に次の関係が成立する。

【００８９】 ｜Ｘ４｜＝ｍ１”・ｆ・ΔＸ …（２８） ｜Ｙ４｜＝ｍ２”・ｆ・Δ …（２９） 次に、式（２８）及び式（２９）におけるｍ１”及びｍ
２”がいかなる値となるかについて、図２５に示す模式
図を用いて説明する。ここで、被検レンズ７の屈折力を
一般的にＤと表すと、前記光源５１ｄによる基準光線
は、図２５に示すように、測定光軸Ｏ上の被検レンズ７
の前面の位置Ｏ７からｍ’だけ離れたＢ１０点に測定光
軸Ｏと平行に入射し、前記屈折力ＤによりＢ１０点で屈
折して被検レンズ７の焦点Ｏ９０に向かうと、考えるこ
とができる。なお、図２５において、ｄは前述したよう
に被検レンズ７の中心厚、ｆｘは被検レンズ７の焦点距
離を示す。したがって、光源５１ｄによる基準光線は、
絞り５５の測定光軸上Ｏの位置Ｏ５５のＸＹ平面上で
は、図２５中のＢ１１点を通過すると考えることがで
き、Ｂ１１点とＯ５５点との間の距離ｍ”は次式で示す
ようになる。

【００９０】 ｍ”＝ｍ’／（１＋ｄＤ） …（３０） したがって、式（３０）から、式（２８）及び式（２
９）におけるｍ１”及びｍ２”は次式のようになること
がわかる。

【００９１】 ｍ１”＝ｍ’／（１＋ｄ・ΔＸ） …（３１） ｍ２”＝ｍ’／（１＋ｄ・Δ） …（３２） （３１）式を（２８）式に代入すると、次式が得られ
る。

【００９２】 ｜Ｘ４｜＝ｍ’・ｆ・ΔＸ／（１＋ｄ・ΔＸ） …（３３） 同様に、（３２）式を（２９）式に代入すると、次式が
得られる。

【００９３】 ｜Ｙ４｜＝ｍ’・ｆ・Δ／（１＋ｄ・Δ） …（３４） ここで、ｍ’及びｆは設計上の定数であるので、説明の
便宜上、式を簡単に表現するため、ｍ’・ｆ＝１とする
と、式（２５）〜（２７）、（３３）、（３４）はそれ
ぞれ次のようになる。もっとも、本発明ではｍ’・ｆ≠
１でもよいことは勿論である。。

【００９４】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝Δ …（３５） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ΔＹ …（３６） ｜Ｘ３｜＝ΔＸ …（３７） ｜Ｘ４｜＝ΔＸ’ …（３８） ｜Ｙ４｜＝Δ’ …（３９） ただし、式（３８）及び式（３９）中のΔＸ’及びΔ’
は次のように定義した。 ΔＸ’＝ΔＸ／（１＋ｄ・ΔＸ） …（４０） Δ’＝Δ／（１＋ｄ・Δ） …（４１） 以上の説明においては、被検レンズ７が球面屈折力Ｓ及
び円柱屈折力Ｃを有しプリズム屈折力Ｐは有していない
とした。しかし、被検レンズ７がプリズム屈折力Ｐも有
しているとすると、前述の図１に示す実施例について説
明したのと同様に、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置は、被検レンズ７がプリズム屈折力Ｐを有してい
ない場合の位置に対して、プリズム屈折力Ｐによってベ
クトルＰ”（そのＸ成分をＸ０とし、Ｙ成分をＹ０とす
る）の分だけ平行移動することとなる。

【００９５】したがって、被検レンズ７が球面屈折力Ｓ
及び円柱屈折力Ｃをのみならずプリズム屈折力Ｐを有し
ている場合には、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の座
標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、
（Ｘ４，Ｙ４）は、その符号も考慮に入れると、次のよ
うに表すことができる。

【００９６】 （Ｘ１，Ｙ１）＝（Δ＋Ｘ０，ΔＹ＋Ｙ０） …（４２） （Ｘ２，Ｙ２）＝（−Δ＋Ｘ０，−ΔＹ＋Ｙ０） …（４３） （Ｘ３，Ｙ３）＝（ΔＸ＋Ｘ０，Δ＋Ｙ０） …（４４） （Ｘ４，Ｙ４）＝（−ΔＸ’＋Ｘ０，−Δ’＋Ｙ０） …（４５） 以上に、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４の位置が被
検レンズ７の光学特性との関係でいかなる情報を有して
いるかについて説明した。

【００９７】次に、前記各投影光束８１乃至８８の傾斜
角度がどのようになるかについて、図２６乃至図２８を
参照して説明する。

【００９８】説明をわかりやすくするために、まず、図
１７に示す光学系において一部を変更したモデルを考え
る。すなわち、光源部５１は測定光軸Ｏ上にのみ光源を
有するとする。また、マスク５３は、図２６に示すよう
に、スリット開口７１のみを有し、該スリット開口７１
は、測定光軸Ｏ上のマスク５３の位置Ｏ５３を通るとと
もに、被検レンズ７の円柱軸方向θと一致するＸ’軸に
対して角度αだけ傾斜しているとする。さらに、絞り５
５は測定光軸Ｏ上の絞り５５の位置Ｏ５５に開口を有し
ているとする。

【００９９】なお、図２６は、このモデルにおけるマス
ク５３の位置Ｏ５３のＸＹ平面と同一の平面を、前記
Ｘ’軸及びこれに直交したＹ’軸による座標系として、
示している。説明の便宜上、この平面をマスクＸ’Ｙ’
平面という。図２６中、前記スリット開口７１はその中
心線のみを示している。

【０１００】そして、被検レンズ７が球面屈折力Ｓ及び
円柱屈折力Ｃを有しプリズム屈折力Ｐは有していないと
すると、前述のモデルによれば、スリット開口７１を通
過したスリット状の光束による受光Ｘ’Ｙ’平面（前記
受光ＸＹ平面と同一の平面であって、前記Ｘ’軸及び
Ｙ’軸による座標系として示した平面）上の投影光束７
１’は図２７に示すようになる。投影光束７１’がＸ’
軸に対してなす角度をα’とする。なお、図２７におい
て投影光束７１’もその中心線のみを示している。この
場合、マスクＸ’Ｙ’平面上のスリット開口７１のうち
のＯ５３点を通過した光線が受光Ｘ’Ｙ’平面上のＯ６
０点を通過することは明らかであるので、スリット開口
７１のうちＯ５３点から距離ａだけ離れたＡ点を通過し
た光線が受光Ｘ’Ｙ’平面上において通過するＡ’点の
位置がわかれば、投影光束７１’がＸ’軸に対してなす
角度をα’がわかり、ひいては、スリット開口７１の傾
斜角度に対する投影光束７１’の傾斜角度のねじれ角ε
＝α’−αを得ることができる。

【０１０１】そこで、本件発明者は、以下に説明するよ
うな仮想的なスリット開口の概念を導入することによっ
て、前記Ａ’点の位置を得た。

【０１０２】すなわち、図２６に示すように、前記Ａ点
を通りＸ’軸に平行な仮想的なスリット開口７２と前記
Ａ点を通りＹ’軸に平行な仮想的なスリット開口７３
が、マスク５３上にあるものと、想定する。このように
想定すると、仮想的なスリット開口７２を通過した仮想
的なスリット状の光束による受光Ｘ’Ｙ’平面上の仮想
的な投影光束７２’と、仮想的なスリット開口７３を通
過した仮想的なスリット状の光束による受光Ｘ’Ｙ’平
面上の仮想的な投影光束７３’との受光Ｘ’Ｙ’平面上
の交点が、前記Ａ’点となる。そして、仮想的なスリッ
ト開口７２はＸ’軸（すなわち、被検レンズ７の円柱軸
方向θ）と平行であるので、仮想的な投影光束７２’
は、被検レンズ７によるねじれの影響を全く受けずに、
図２７に示すように、Ｘ’軸と平行に延びることにな
る。また、仮想的なスリット開口７３はＹ’軸（すなわ
ち、被検レンズ７の円柱軸方向θと直交する方向）と平
行であるので、仮想的な投影光束７３’は、被検レンズ
７によるねじれの影響を全く受けずに、図２７に示すよ
うに、Ｙ’軸と平行に延びることになる。そして、仮想
的なスリット開口７２がＹ’軸と交差する位置をＡｙ点
とすると、仮想的なスリット開口７２のうちのＡｙ点を
通過した仮想的な光線は、Ａｙ点がＹ’軸上にあること
から被検レンズ７によるねじれの影響を全く受けずに、
受光Ｘ’Ｙ’平面上においてＹ’軸上のＡｙ’点を通過
することになる。同様に、仮想的なスリット開口７３が
Ｘ’軸と交差する位置をＡｘ点とすると、仮想的なスリ
ット開口７３のうちのＡｘ点を通過した仮想的な光線
は、Ａｘ点がＸ’軸上にあることから被検レンズ７によ
るねじれの影響を全く受けずに、受光Ｘ’Ｙ’平面上に
おいてＸ’軸上のＡｘ’点を通過することになる。した
がって、マスクＸ’Ｙ’平面上のＡｙ点を通過した仮想
的な光線が通過する受光Ｘ’Ｙ’平面のＡｙ’点の位置
及びマスクＸ’Ｙ’平面上のＡｘ点を通過した仮想的な
光線が通過する受光Ｘ’Ｙ’平面のＡｘ’点の位置を得
れば、前記Ａ’点の位置を得ることができる。

【０１０３】ところで、以上の説明から明らかなよう
に、図２６における線分Ａｙ−Ｏ５３の長さはａ・ｓｉ
ｎαと表すことができ、図２６における線分Ａｘ−Ｏ５
３の長さはａ・ｃｏｓαと表すことができる。また、前
述したように、集光レンズ５６の前側焦点面がマスク５
３と一致しているので、集光レンズ５６の焦点距離をｆ
１とし、測定光軸Ｏ上の集光レンズ５６位置を点Ｏ５６
とすると、線分Ｏ５６−Ｏ５３の長さはｆ１となる。し
たがって、線分Ａｙ−Ｏ５６と測定光軸Ｏとのなす角度
をω１とし、線分Ａｘ−Ｏ５６と測定光軸Ｏとのなす角
度をω２とすると、ｔａｎω１及びｔａｎω２は次のよ
うに表すことができる。

【０１０４】 ｔａｎω１＝ａ・ｓｉｎα／ｆ１ …（４６） ｔａｎω２＝ａ・ｃｏｓα／ｆ１ …（４７） 式（４６）及び式（４７）より、次式が得られる。

【０１０５】 ｔａｎα＝ｔａｎω１／ｔａｎω２ …（４８） ここで、前述したマスクＸ’Ｙ’平面上のＡｙ点を通過
した仮想的な光線について考えると、この光線は、集光
レンズ５６を通過した後に被検レンズ７に対して前記角
度ω１で入射することになるので、図２８に示すよう
に、被検レンズ７の焦点面７０上においてＯ７０点（測
定光軸Ｏ上の焦点面７０の位置）からｆｘ・ｔａｎω１
だけ離れたＢ１点に一旦結像すると考えることができ
る。なお、前記ｆｘは被検レンズ７の焦点距離を示す。
そして、前述したモデルでは、図２８に示すように、Ｂ
１点からＯ５５点（測定光軸Ｏ上の絞り５５の位置）を
通りＯ５９点（測定光軸Ｏ上の投影レンズ５９の位置）
を含むＸ’Ｙ’平面とＢ２点で交わる直線を考えると、
前記Ａｙ点を通過した前記仮想的な光線は、被検レンズ
７を通過した後に結局Ｂ２点に達し、Ｂ２点で屈折して
測定光軸Ｏに平行な経路で受光Ｘ’Ｙ’平面上のＡｙ’
点に達すると考えることができる。なお、図２８におい
て、Ｄは一般的に表した被検レンズ７の屈折力を示し、
ｄは前述したように被検レンズ７の中心厚を示し、点Ｏ
７は測定光軸Ｏ上の被検レンズ７の前面の位置を示して
いる。したがって、線分Ａｙ’−Ｏ６０の長さａｙは、
図２８において三角形Ｂ１−Ｏ５５−Ｏ７０と三角形Ｂ
２−Ｏ５５−Ｏ５９とが相似であることから、次式で示
すようになる。

【０１０６】 ａｙ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｄ）・ｔａｎω１ …（４９） ここでは、前述したマスクＸ’Ｙ’平面上のＡｙ点を通
過した仮想的な光線について考えているので、式（４
９）中の屈折力Ｄは、被検レンズ７のＹ’軸を含む子午
面に沿った屈折力Ｓ＋Ｃを示すことになるので、式（４
９）にＤ＝Ｓ＋Ｃを代入すると、次式が得られる。

【０１０７】 ａｙ＝ｆ・｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝・ｔａｎω１ …（５０） また、前述したマスクＸ’Ｙ’平面上のＡｘ点を通過し
た仮想的な光線について考えると、前記式（４９）を得
た場合と同様にして、次式が得られる。

【０１０８】 ａｘ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｄ）・ｔａｎω２ …（５１） ここでは、前述したマスクＸ’Ｙ’平面上のＡｘ点を通
過した仮想的な光線について考えているので、式（５
１）中の屈折力Ｄは、被検レンズ７のＸ’軸を含む子午
面に沿った屈折力Ｓを示すことになるので、式（５１）
にＤ＝Ｓを代入すると、次式が得られる。

【０１０９】 ａｘ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｓ）・ｔａｎω２ …（５２） 式（５０）及び式（５２）により、前記Ａ’点の位置が
得られた。

【０１１０】また、図２７から明らかなように、次式が
成立している。

【０１１１】 ｔａｎα’＝ａｙ／ａｘ …（５３） 式（５３）に式（５０）及び式（５２）を代入すると、
次式が得られる。

【０１１２】 ｔａｎα’＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］・（ｔａｎ ω１／ｔａｎω２） …（５４） 式（５４）に式（４８）を代入すると、次式が得られ
る。

【０１１３】 ｔａｎα’＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］・ｔａｎα …（５５） この式（５５）により、投影光束７１’がＸ’軸に対し
てなす角度α’が得られた。

【０１１４】ところで、前述したように、スリット開口
７１の傾斜角度に対する投影光束７１’の傾斜角度のね
じれ角εはα’−αで表されるので、次式が成り立つ。

【０１１５】 ｔａｎε＝（ｔａｎα’−ｔａｎα）／（１＋ｔａｎα’・ｔａｎα） …（５６） 式（５６）に式（５５）を代入して整理すると、次式が
得られる。

【０１１６】 ｔａｎε＝ｄ・Ｃ・ｓｉｎα・ｃｏｓα／｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²α ）｝ …（５７） この式（５７）により、前述のモデルにおいて、スリッ
ト開口７１の傾斜角度に対する投影光束７１’の傾斜角
度のねじれ角εがどうなるかがわかった。そして、投影
光束７１’の傾斜角度は被検レンズ７のプリズム屈折力
Ｐに依存しないことは明らかであるので、式（５７）は
被検レンズ７がプリズム屈折力Ｐを有していても成り立
つ。また、前述のモデルにおいては、光源が測定光軸Ｏ
上にあるとしていたが、式（５７）は光源が測定光軸Ｏ
からずれた位置にあっても成り立つ。

【０１１７】したがって、一般的に、被検レンズ７の円
柱軸方向θに対して角度αだけ傾斜しているマスク５３
のスリット開口を通過したスリット状の光束による受光
ＸＹ平面上の投影光束の傾斜角度は、そのスリット開口
の傾斜角度に対して式（５７）で得られるねじれ角εだ
けねじれることがわかる。

【０１１８】これを図１７に示す実施例に適用すると、
Ｘ軸に沿ったスリット開口５３ａを通過した各スリット
状の光束に基づく各投影光束８１，８３，８５，８７の
傾斜角度のＸ軸に対するねじれ角は、図２３及び図２４
にも示すように全て等しく、次式で表されるε１とな
る。なお、以下の説明の便宜上、ｔａｎε１をｑ１と定
義する。

【０１１９】 ｑ１＝ｔａｎε１ ＝ｄ・Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ／｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ）｝ …（５８） 同様に、Ｙ軸に沿ったスリット開口５３ｂを通過した各
スリット状の光束に基づく各投影光束８２，８４，８
６，８８の傾斜角度のＹ軸に対するねじれ角は、図２３
及び図２４にも示すように全て等しく、次式で表される
ε２となる。なお、以下の説明の便宜上、ｔａｎε２を
ｑ２と定義する。

【０１２０】 ｑ２＝ｔａｎε２ ＝ｄ・Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ／｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ）｝ …（５９） 以上に、前記各投影光束８１乃至８８の傾斜角度がどの
ようになるかについて説明した。なお、式（５８）及び
式（５９）からわかるように、被検レンズ７の円柱屈折
力Ｃ又は被検レンズ７の中心厚ｄが小さければε１，ε
２が零に近似でき、したがって、前述の図１に示す実施
例の説明が正しいことが式（５８）及び式（５９）によ
り裏付けられている。

【０１２１】図２３及び図２４に示すように、投影光束
８１乃至８８が一次元受光センサ６０の線状の受光面の
中心線６０ａと交差する位置をそれぞれ、Ｋ１点乃至Ｋ
８点とする。そして、Ｋ１点乃至Ｋ８点のＸ座標及びＹ
座標（中心線６０ａがＸ軸に対して４５゜傾斜している
ので、両者は等しい）をそれぞれ、ｈ１乃至ｈ８とす
る。そうすると、図２３及び図２４に示す幾何学的な関
係、式（４２）乃至（４５）並びに式（５８）及び（５
９）から、以下の式が成立する。

【０１２２】 ｈ１＝ΔＹ＋Ｙ０＋［ｑ１・｛（ΔＹ＋Ｙ０）−（Δ＋Ｘ０）｝］／（１ −ｑ１） …（６０） ｈ２＝Δ＋Ｘ０−［ｑ２・｛（ΔＹ＋Ｙ０）−（Δ＋Ｘ０）｝］／（１− ｑ２） …（６１） ｈ３＝−ΔＹ＋Ｙ０＋［ｑ１・｛（−ΔＹ＋Ｙ０）−（−Δ＋Ｘ０）｝］ ／（１−ｑ１） …（６２） ｈ４＝−Δ＋Ｘ０−［ｑ２・｛（−ΔＹ＋Ｙ０）−（−Δ＋Ｘ０）｝］／ （１−ｑ２） …（６３） ｈ５＝Δ＋Ｙ０＋［ｑ１・｛（Δ＋Ｙ０）−（ΔＸ＋Ｘ０）｝］／（１− ｑ１） …（６４） ｈ６＝ΔＸ＋Ｘ０−［ｑ２・｛（Δ＋Ｙ０）−（ΔＸ＋Ｘ０）｝］／（１ −ｑ２） …（６５） ｈ７＝−Δ’＋Ｙ０＋［ｑ１・｛（−Δ’＋Ｙ０）−（−ΔＸ’＋Ｘ０） ｝］／（１−ｑ１） …（６６） ｈ８＝−ΔＸ’＋Ｘ０−［ｑ２・｛（−Δ’＋Ｙ０）−（−ΔＸ’＋Ｘ０ ）｝］／（１−ｑ２） …（６７） なお、前記ｈ１乃至ｈ８は既に説明したようにして演算
処理回路６１の内部メモリに測定データとして取り込ま
れた投影位置データに相当する。ただし、前記中心線６
０ａがＸ軸に対して４５゜傾斜しているので、中心線６
０ａ上のＫ１点乃至Ｋ８点の一次元の位置はそれぞれｈ
１乃至ｈ８を２^1/2倍したものとなる。

【０１２３】ここで、Ｈ１０を（ｈ１＋ｈ３）／２であ
ると定義すると、式（６０）及び式（６２）より、次式
が得られる。

【０１２４】 Ｈ１０＝（ｈ１＋ｈ３）／２ ＝Ｙ０＋｛ｑ１・（Ｙ０−Ｘ０）｝／（１−ｑ１） …（６８） また、Ｈ１１を（ｈ２＋ｈ４）／２であると定義する
と、式（６１）及び式（６３）より、次式が得られる。

【０１２５】 Ｈ１１＝（ｈ２＋ｈ４）／２ ＝Ｘ０−｛ｑ２・（Ｙ０−Ｘ０）｝／（１−ｑ２） …（６９） Ｈ１をｈ１−Ｈ１０と定義すると、式（６０）及び式
（６８）より、次式が得られる。

【０１２６】 Ｈ１＝ｈ１−Ｈ１０ ＝ΔＹ＋｛ｑ１・（ΔＹ−Δ）｝／（１−ｑ１） …（７０） Ｈ２をｈ２−Ｈ１１と定義すると、式（６１）及び式
（６９）より、次式が得られる。

【０１２７】 Ｈ２＝ｈ２−Ｈ１１ ＝Δ−｛ｑ２・（ΔＹ−Δ）｝／（１−ｑ２） …（７１） Ｈ５をｈ５−Ｈ１０と定義すると、式（６４）及び式
（６８）より、次式が得られる。

【０１２８】 Ｈ５＝ｈ５−Ｈ１０ ＝Δ＋｛ｑ１・（Δ−ΔＸ）｝／（１−ｑ１） …（７２） Ｈ６をｈ６−Ｈ１１と定義すると、式（６５）及び式
（６９）より、次式が得られる。

【０１２９】 Ｈ６＝ｈ６−Ｈ１１ ＝ΔＸ−｛ｑ２・（Δ−ΔＸ）｝／（１−ｑ２） …（７３） Ｈ７をｈ７−Ｈ１０と定義すると、式（６６）及び式
（６８）より、次式が得られる。

【０１３０】 Ｈ７＝ｈ７−Ｈ１０ ＝−Δ’＋｛ｑ１・（−Δ’＋ΔＸ’）｝／（１−ｑ１） …（７４） Ｈ８をｈ８−Ｈ１１と定義すると、式（６７）及び式
（６９）より、次式が得られる。

【０１３１】 Ｈ８＝ｈ８−Ｈ１１ ＝−ΔＸ’−｛ｑ２・（−Δ’＋ΔＸ’）｝／（１−ｑ２） …（７５） 式（７０）乃至（７５）より、以下の式（７６）乃至
（８１）が得られる。

【０１３２】 ΔＹ＝Ｈ１−（Ｈ１−Ｈ２）・｛ｑ１・（１−ｑ２）｝／（１−ｑ１・ｑ２ ） …（７６） Δ＝Ｈ２＋（Ｈ１−Ｈ２）・｛ｑ２・（１−ｑ１）｝／（１−ｑ１・ｑ２） …（７７） Δ＝Ｈ５−（Ｈ５−Ｈ６）・｛ｑ１・（１−ｑ２）｝／（１−ｑ１・ｑ２） …（７８） ΔＸ＝Ｈ６＋（Ｈ５−Ｈ６）・｛ｑ２・（１−ｑ１）｝／（１−ｑ１・ｑ２ ） …（７９） −Δ’＝Ｈ７−（Ｈ７−Ｈ８）・｛ｑ１・（１−ｑ２）｝／（１− ｑ１・ｑ２） …（８０） −ΔＸ’＝Ｈ８＋（Ｈ７−Ｈ８）・｛ｑ２・（１−ｑ１）｝／（１− ｑ１・ｑ２） …（８１） ところで、式（４０）より、次式が得られる。

【０１３３】 ｄ＝１／Δ’−１／Δ …（８２） 式（４１）より、次式が得られる。

【０１３４】 ｄ＝１／ΔＸ’−１／ΔＸ …（８３） さらに、式（５８）に式（２２）及び式（２４）を代入
すると、次式が得られる。

【０１３５】 ｑ１＝ｄ・Δ／（１＋ｄ・ΔＸ） …（８４） 式（５９）に式（２３）及び式（２４）を代入すると、
次式が得られる。

【０１３６】 ｑ２＝ｄ・Δ／（１＋ｄ・ΔＹ） …（８５） 前述のＨ１０，Ｈ１１の定義並びに前述のＨ１，Ｈ２，
Ｈ５〜Ｈ８の定義よりこれらの値は前述の測定データで
あるｈ１〜ｈ８により得られるので、式（７６）〜（８
５）からΔＸ，ΔＹ，Δを求めることができる。

【０１３７】ΔＸ，ΔＹ，Δを求めるための計算の一例
を説明すると、第一に、式（７６）〜（８１）において
ｑ１＝ｑ２＝０を代入し、それらの式に基づいてΔＹ，
Δ，ΔＸ，Δ’，ΔＸ’を求める。第二に、その求めた
ΔＹ，Δ，ΔＸ，Δ’，ΔＸ’に基づいて、式（８２）
又は式（８３）によりｄを求める。第三に、その求めた
ｄに基づいて、式（８４）及び式（８５）によりｑ１及
びｑ２を求める。その求めたｑ１，ｑ２を式（７６）〜
（８１）に代入し、上述の計算を繰り返す。式（５
８），（５９）からわかるように、ｑ１＜＜１，ｑ２＜
＜１であるので、上述の計算を繰り返すことによりｑ１
及びｑ２はある値に収束する。実際には、上述の計算を
二、三回繰り返すことによりｑ１及びｑ２は収束する。
ｑ１及びｑ２が収束したときのΔＸ，ΔＹ，Δが求める
値である。

【０１３８】そして、ΔＸ，ΔＹ，Δが求まれば、式
（２２）〜（２４）により、被検レンズ７の球面屈折力
Ｓ，円柱屈折力Ｃ，円柱軸方向θを求めることができ
る。

【０１３９】ところで、式（６８）及び式（６９）よ
り、次の式（８６）及び式（８７）が得られる。

【０１４０】 Ｙ０＝Ｈ１０−（Ｈ１０−Ｈ１１）・｛ｑ１・（１−ｑ２）｝／（１−ｑ１ ・ｑ２） …（８６） Ｘ０＝Ｈ１１＋（Ｈ１０−Ｈ１１）・｛ｑ２・（１−ｑ１）｝／（１−ｑ１ ・ｑ２） …（８７） ここで、ｑ１，ｑ２は前述のようにして既に求まってい
るので、式（８６）及び式（８７）よりＹ０及びＸ０を
求めることができる。

【０１４１】そして、図１７に示す実施例では、前述の
ように投影レンズ５９の焦点距離をｆとすると、被検レ
ンズ７のプリズム屈折力ＰのＸ成分ＰＸ及びＹ成分ＰＹ
は、次のように表せる。

【０１４２】 ＰＹ＝Ｙ０／ｆ …（８８） ＰＸ＝Ｘ０／ｆ …（８９） さらに、次の関係が成立している。

【０１４３】 Ｐ＝（ＰＸ²＋ＰＹ²）^1/2 …（９０） ｔａｎφ＝ＰＹ／ＰＸ …（９１） したがって、前述のようにして求めたＸ０及びＹ０に基
づいて、式（８８）〜（９１）より、被検レンズ７のプ
リズム屈折力Ｐ及びその基底方向φを求めることができ
る。

【０１４４】図１７に示す実施例では、、一次元受光セ
ンサ６０の出力信号に基づいた測定データである、ｈ１
乃至ｈ８を用いて、演算制御回路６１にて前述したよう
に演算処理することにより、被検レンズ７の球面屈折力
Ｓ、円柱屈折力Ｃ、円柱軸方向θ、プリズム屈折力Ｐ及
びその基底方向φを求めることができるのである。

【０１４５】以上述べたように、前記図１７に示す実施
例に係る光学系の光学特性測定装置では、センサとして
単一の一次元受光センサ６０を用いるだけですむととも
に、可動部を何ら有しておらず、したがって、安価で測
定精度も良くなる。そして、前記図１に示す実施例では
被検レンズ７の円柱屈折力及び被検レンズ７の厚みの両
方が大きい場合には十分な精度で精度で被検レンズ７の
光学特性を得ることができなかったのに対し、図１７に
示す実施例では、マスク５３のスリット開口５３ａに対
する投影光束８１，８３，８４，８５のねじれ角及びマ
スク５３のスリット開口５３ｂに対する投影光束８２，
８４，８６，８８のねじれ角を考慮に入れた上で、絞り
５５を用いて一つのグループのスリット状の光束に基づ
く光束を制限するとともに他のグループのスリット状の
光束に基づく光束を制限しないことによって、前述のね
じれ角の要因である被検レンズ７の厚みに依存しない測
定データとその厚みに依存する測定データの両方を得て
いるので、たとえ被検レンズ７の円柱屈折力及び被検レ
ンズ７の厚みの両方が大きくても、被検レンズ７の光学
特性を十分な精度で得ることができる。

【０１４６】ところで、前記図１７に示す実施例では、
マスク５３のスリット開口５３ａとスリット開口５３ｂ
とが交差しているので、その交点付近を通過した光線が
一次源受光センサ６０上に投影する場合には前述の測定
データの取り込みができなくなり、実用上好ましくな
い。そこで、実際には、前記マスク５３に代えて、例え
ば、図２９に示すマスク６３を用いることが望ましい。
マスク６３には、マスク５３のスリット開口５３ａと全
く同一のスリット開口６３ａと、マスク５３のスリット
開口５３ｂに対応するスリット開口６３ｂ，６３ｃ，６
３ｄ，６３ｅとが、設けられている。スリット開口６３
ａはその中心線がＸ軸と一致するように配置されてい
る。スリット開口６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅは全
てＹ軸と平行に配置され、それらの幅は等しくてスリッ
ト開口６３ａより小さくされている。スリット開口６３
ｂとスリット開口６３ｃとの間隔、スリット開口６３ｃ
とＹ軸との間隔、Ｙ軸とスリット開口６３ｄとの間隔及
びスリット開口６３ｄとスリット開口６３ｅとの間隔
は、全て等しいＥとされている。スリット開口６３ｂ及
び６３ｃは図２９における上部左側領域に並設されてお
り、スリット開口６３ｄ及び６３ｅは図２９における下
部右側領域に並設されている。このマスク６３を用いれ
ば、スリット開口６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅによ
る実際の測定データに基づいて演算することによって、
マスク５３のスリット開口５３ｂによる測定データと同
一の仮想的な測定データを得ることができ、したがっ
て、前述と同様にして被検レンズ７の光学特性を得るこ
とができる。そして、マスク６３を用いれば、マスク６
３上の各スリット開口は交差していないので、前述のよ
うなスリット開口が交差することによって測定データの
取り込みができなくなる場合が生ずるという不都合を解
消することができる。

【０１４７】また、例えば、図１７に示す実施例におい
て、前記マスク５３を図３０に示すように４５゜回転さ
せて配置するとともに、前記一次元受光センサ６０も図
３１に示すように４５゜回転させて配置して一次元受光
センサ６０の線状の受光面の中心線６０ａをＹ軸と一致
させておいてもよい。この場合にも、図１７に示す実施
例と同様に、被検レンズ７の光学特性を得ることができ
る。

【０１４８】次に、図３２に示す本発明の他の実施例に
係る光学特性測定装置について説明する。図３２におい
て前記図１７に示す実施例と同一構成部分には同一符号
を付し、その説明は省略する。

【０１４９】この実施例が前記図１７に示す実施例と異
なる所は、図１７におけるマスク５３を取り除いてマス
ク５３の位置にマスク７３を配置し、更に、光源部７
１、マスク７４及び光路分割器７５を追加した点であ
る。図３２におけるＬ−Ｌ矢視方向から見たマスク７３
を図３３に示してある。マスク７３は図１７に示す実施
例におけるマスク５３のスリット開口５３ａに相当する
スリット開口７３ａを有している。光源部７１及びマス
ク７４と光源部５１及びマスク７３とはそれぞれ、光学
的に等価な位置関係にある、すなわち、光路分割器７５
を介して集光レンズ５６に対して同じ位置にある。図３
２におけるＭ−Ｍ矢視方向から見たマスク７４を図３４
に示してある。マスク７４は図１７に示す実施例におけ
るマスク５３のスリット開口５３ｂに相当するスリット
開口７４ａを有している。図３２におけるＮ−Ｎ矢視方
向から見た光源部７１を図３５に示す。光源部７１は、
光源部５１の光源５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄにそ
れぞれ相当する光源７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを
有している。光源７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄと光
源５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとはそれぞれ光学的
に等価な位置関係にある。

【０１５０】図３２に示す実施例では、各光源５１ａ，
５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７
１ｄを順次点灯させることにより、図１７に示す実施例
において説明した八つの測定データと同一の八つを測定
データを取り込むことができる。したがって、この実施
例の場合にも、図１７に示す実施例と全く同様に、被検
レンズ７の光学特性を得ることができる。なお、図３２
に示す実施例では、そのような測定データの取り込みを
行うように、図２２に示した演算制御回路６１及び光源
駆動回路６２が前述の図１に示す実施例の場合に準じて
変更される。

【０１５１】なお、スリット状の光束の照射方法及び測
定データの取り込みについては、図３２に示す実施例も
図１に示す実施例も同じである。したがって、図３２に
示す実施例を図１７に示す実施例に変形する場合におけ
る変形方法を、図１に示す実施例に適用することによっ
て、図１における光源部２及び光路分割器５を取り除く
ことができる。

【０１５２】ところで、図１７に示す実施例に関して説
明したような演算を演算制御回路６１に行わせるように
すると、演算に時間がかかるとか、光学系の配置により
前述の各定数等が変化したりする。そのため、実際の装
置では、装置を作った後、予め光学特性のわかっている
レンズを用いて測定を行い、そのときの各光源点灯時の
一次元受光センサ６０の出力を前記既知の光学特性と対
応させて演算制御回路６１に記憶させておくようにする
ことにより、前述の不都合を解消できる。このように一
次元受光センサ６０の出力と光学特性と対応づけるよう
にしておけば、何ら複雑な手間を付加することなく、光
学系の配置を比較的自由にできる。

【０１５３】したがって、例えば、集光レンズ５６の前
側焦点面がマスク５３と必ずしも一致していなくてもよ
い。各光源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄとレンズホ
ルダー５８のホルダー面とを共役にしなくてもよい。投
影レンズ５９の前側焦点面とレンズホルダー５８のホル
ダー面とを一致させなくてもよいし、投影レンズ５９の
後側焦点面と一次元受光センサ６０の受光面とを一致さ
せなくてもよい。各光源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１
ｄの配置も任意に定めることができる。一次元受光セン
サ６０の配置も限定されるものではなく、一次元受光セ
ンサ６０の線状の受光面の中心線６０ａが測定光軸Ｏ上
を通らなくてもよい。

【０１５４】また、被検光学系の円柱屈折力と被検光学
系の厚みの両方が大きくても容認する本発明の第二の態
様では、八つ以上のスリット状の光束を照射できればよ
く、その数は限定されるものではない。その八つ以上の
スリット状の光束のうちの少なくとも二つのスリット状
の光束である第一グループのスリット状の光束に基づく
光束が絞り手段により被検光学系の後面付近で制限さ
れ、その八つ以上のスリット状の光束のうちの残りであ
って少なくとも二つのスリット状の光束である第二グル
ープのスリット状の光束が制限されなければよい。した
がって、第一グループのスリット状の光束の数は二つ以
上の任意の数であればよいし、第二グループのスリット
状の光束の数も二つ以上の任意の数であればよい。ま
た、第一グループのスリット状の光束の傾斜角度は二種
類以上の所定の角度であればよく、三種類以上としても
よいし、その傾斜角度の値も任意に定めることができ
る。同様に、第二グループのスリット状の光束の傾斜角
度も二種類以上の所定の角度であればよく、三種類以上
としてもよいし、その傾斜角度の値も任意に定めること
ができる。第一グループのスリット状の光束の傾斜角度
と第二グループのスリット状の光束乃傾斜角度とは、同
じでもよいし異なっていてもよい。さらに、各スリット
状の光束の集束光学系による被検光学系に対する集束位
置は、４箇所以上であればよく、５箇所以上としてもよ
いし、仮想的な同心円上にあるようにしなくてもよい。

【０１５５】

【発明の効果】本発明によれば、センサとして単一の一
次元受光センサを用いるだけですむとともに、可動部を
設けなくてすみ、したがって、構造が簡単で製造が容易
であるとともに、安価で測定精度も良くなる効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光学特性測定装置の光
学系を示す構成図である。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】前記光学特性測定装置の電気回路図である。

【図７】図１におけるＥ−Ｅ方向から見た集束ＸＹ平面
上の集束光束を示す図である。

【図８】図１におけるＥ−Ｅ方向から見た集束ＸＹ平面
上の他の集束光束を示す図である。

【図９】被検レンズにプリズム屈折力がない場合の、図
１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上の投影光
束を示す図である。

【図１０】被検レンズにプリズム屈折力がない場合の、
図１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上の他の
投影光束を示す図である。

【図１１】被検レンズにプリズム屈折力がない場合の、
図１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上のさら
に他の投影光束を示す図である。

【図１２】被検レンズにプリズム屈折力がある場合の、
図１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上の投影
光束を示す図である。

【図１３】被検レンズにプリズム屈折力がある場合の、
図１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上の他の
投影光束を示す図である。

【図１４】被検レンズにプリズム屈折力がある場合の、
図１におけるＦ−Ｆ方向から見た受光ＸＹ平面上のさら
に他の投影光束を示す図である。

【図１５】本発明の他の実施例に係る光学特性測定装置
の光学系の構成図である。

【図１６】本発明のさらに他の実施例に係る光学特性測
定装置のマスクを示す図である。

【図１７】本発明のさらに他の実施例に係る光学特性測
定装置の光学系を示す構成図である。

【図１８】図１７におけるＧ−Ｇ矢視図である。

【図１９】図１７におけるＨ−Ｈ矢視図である。

【図２０】図１７におけるＪ−Ｊ矢視図である。

【図２１】図１７におけるＫ−Ｋ矢視図である。

【図２２】図１７に示す光学特性測定装置の電気回路図
である。

【図２３】図１７におけるＫ−Ｋ方向から見た受光ＸＹ
平面上の投影光束を示す図である。

【図２４】図１７におけるＫ−Ｋ方向から見た受光ＸＹ
平面上の他の投影光束を示す図である。

【図２５】基準光線の通過位置を説明するための図であ
る。

【図２６】投影光束の傾斜角度を説明するためのモデル
によるマスクＸ’Ｙ’平面を示す図である。

【図２７】投影光束の傾斜角度を説明するためのモデル
による受光Ｘ’Ｙ’平面を示す図である。

【図２８】所定の仮想的な光線の投影位置を説明するた
めの図である。

【図２９】本発明のさらに他の実施例に係る光学特性測
定装置に用いられるマスクを示す図である。

【図３０】本発明のさらに他の実施例に係る光学特性測
定装置におけるマスクの配置を示す図である。

【図３１】図３０と同一の光学特性測定装置における一
次元受光センサの配置を示す図である。

【図３２】本発明のさらに他の実施例に係る光学特性測
定装置の光学系を示す構成図である。

【図３３】図３２におけるＬ−Ｌ矢視図である。

【図３４】図３２におけるＭ−Ｍ矢視図である。

【図３５】図３２におけるＮ−Ｎ矢視図である。

【符号の説明】 １ａ〜１ｄ，２ｃ，２ｄ，５１ａ〜５１ｄ，７１ａ〜７
１ｄ 光源 ３，４，５３，６３，７３，７４ マスク ６，５６ 集光レンズ ７ 被検レンズ ９，５９ 投影レンズ １０，６０ 一次元受光センサ ５５ 絞り

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検光学系に向けて六つ以上のスリット
   状の光束を照射する照射手段と、前記六つ以上のスリッ
   ト状の光束を前記被検光学系に対して集束させる集束光
   学系と、一次元の受光位置に応じた出力信号を出力する
   一次元受光センサと、該一次元受光センサ上に前記被検
   光学系を通過した各光束を投影させる投影光学系と、前
   記一次元受光センサの出力信号に基づいて、前記六つ以
   上のスリット状の光束に基づく各光束の前記一次元受光
   センサ上の投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データ
   を得る投影位置データ抽出手段と、該各投影位置データ
   に基づいて前記被検光学系の屈折力を得る演算手段とを
   備えてなり、前記六つ以上のスリット状の光束の傾斜角
   度を二種類以上の所定の角度にし、前記六つ以上のスリ
   ット状の光束の前記集束光学系による前記被検光学系に
   対する各集束位置を４箇所以上としたことを特徴とする
   光学系の光学特性測定装置。
2. 【請求項２】 前記照射手段は前記六つ以上のスリット
   状の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段
   は、前記六つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射さ
   れているかを判別する判別信号を得る判別手段を含むと
   ともに、前記判別信号及び前記一次元受光センサの出力
   信号に基づいて前記各投影位置データを得ることを特徴
   とする請求項１記載の光学系の光学特性測定装置。
3. 【請求項３】 前記六つ以上のスリット状の光束は互い
   に幅の異なるものを含み、前記投影位置データ抽出手段
   は、前記一次元受光センサの出力信号に基づいて前記六
   つ以上のスリット状の光束の幅を判別する判別信号を得
   る判別手段を含むとともに、前記判別信号及び前記一次
   元受光センサの出力信号に基づいて前記各投影位置デー
   タを得ることを特徴とする請求項１記載の光学系の光学
   特性測定装置。
4. 【請求項４】 前記各投影位置データに基づいて前記被
   検光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１記載の光学系の光学特性測定
   装置。
5. 【請求項５】 前記各集束位置を４箇所とし、該各集束
   位置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度をな
   すように定められたことを特徴とする請求項１記載の光
   学系の光学特性測定装置。
6. 【請求項６】 前記六つ以上のスリット状の光束のうち
   の少なくとも一つの傾斜角度が前記一次元受光センサに
   対して直交する角度であり、前記六つ以上のスリット状
   の光束のうちの他の傾斜角度が前記一次元受光センサに
   対して直交する角度に対して３０゜乃至６０゜の範囲の
   角度であることを特徴とする請求項１記載の光学系の光
   学特性測定装置。
7. 【請求項７】 被検光学系に向けて八つ以上のスリット
   状の光束を照射する照射手段と、前記八つ以上のスリッ
   ト状の光束を前記被検光学系に対して集束させる集束光
   学系と、前記被検光学系の後面付近に配置され、前記八
   つ以上のスリット状の光束のうちの少なくとも二つのス
   リット状の光束である第一グループのスリット状の光束
   に基づく光束を制限するとともに、前記八つ以上のスリ
   ット状の光束のうちの残りであって少なくとも二つのス
   リット状の光束である第二グループのスリット状の光束
   に基づく光束を制限しない絞り手段と、一次元の受光位
   置に応じた出力信号を出力する一次元受光センサと、該
   一次元受光センサ上に前記被検光学系及び前記絞り手段
   を通過した各光束を投影させる投影光学系と、前記一次
   元受光センサの出力信号に基づいて、前記八つ以上のス
   リット状の光束に基づく各光束の前記一次元受光センサ
   上の投影位置にそれぞれ応じた各投影位置データを得る
   投影位置データ抽出手段と、該各投影位置データに基づ
   いて前記被検光学系の屈折力を得る演算手段とを備えて
   なり、前記第一グループのスリット状の光束の傾斜角度
   を二種類以上の所定の角度にし、前記第二グループのス
   リット状の光束の傾斜角度を二種類以上の所定の角度に
   し、前記八つ以上のスリット状の光束の前記集束光学系
   による前記被検光学系に対する各集束位置を４箇所以上
   としたことを特徴とする光学系の光学特性測定装置。
8. 【請求項８】 前記照射手段は前記八つ以上のスリット
   状の光束を順次照射し、前記投影位置データ抽出手段
   は、前記八つ以上の光束のうちのいずれの光束が照射さ
   れているかを判別する判別信号を得る判別手段を含むと
   ともに、前記判別信号及び前記一次元受光センサの出力
   信号に基づいて前記各投影位置データを得ることを特徴
   とする請求項７記載の光学系の光学特性測定装置。
9. 【請求項９】 前記八つ以上のスリット状の光束は互い
   に幅の異なるものを含み、前記投影位置データ抽出手段
   は、前記一次元受光センサの出力信号に基づいて前記八
   つ以上のスリット状の光束の幅を判別する判別信号を得
   る判別手段を含むとともに、前記判別信号及び前記一次
   元受光センサの出力信号に基づいて前記各投影位置デー
   タを得ることを特徴とする請求項７記載の光学系の光学
   特性測定装置。
10. 【請求項１０】 前記各投影位置データに基づいて前記
    被検光学系のプリズム屈折力を得る演算手段を更に備え
    ることを特徴とする請求項７記載の光学系の光学特性測
    定装置。
11. 【請求項１１】 前記各集束位置を４箇所とし、該各集
    束位置が仮想的な同心円上にあって９０゜ずつの角度を
    なすように定められたことを特徴とする請求項７記載の
    光学系の光学特性測定装置。