JPH0658841A - 光学系の光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二つの一次元受光センサを固定したままで、
かつ、簡単な演算を用いるだけで、被検光学系の光学特
性を得る。 【構成】 光源部１の合計八つの光源から発した光束
は、マスク２により傾斜角度が互いに９０゜ずれた二種
類の八つのスリット状の光束となって、被検レンズ４に
向かう。各スリット状の光束は、集光レンズ３より被検
レンズ４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４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から所定のねじれ角の
分だけずれ、投影レンズ７及び光路分割器８により二つ
の一次元受光センサ９，１０上に投影する。これらのセ
ンサ９，１０の光学的な傾斜角度は、互いに９０゜ずれ
るとともに前記八つのスリット状の光束の傾斜角度に対
して４５゜ずれている。一次元受光センサ９，１０の出
力信号に基づいて、被検レンズ４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、測定データから被検光学系の光
学特性を得るための演算が複雑であり、したがって、演
算速度が遅いとともに、演算上の誤差が生じひいては測
定精度が必ずしも良くなかった。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、センサとして二つの一次元受光
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、しかも、被検光学系の光学特性を得るための演
算が極めて簡単となる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二つの一次元受光セン
サと、該二つの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、前記二つの
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二つの一次元
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互いに９０゜ずれた
二種類の所定の角度にし、前記二つの一次元受光センサ
の光学的な傾斜角度を互いに９０゜ずらすとともに前記
六つ以上のスリット状の光束の傾斜角度に対して４５゜
ずらし、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三箇所
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二つの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、前記二つの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
記二つの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】前記被検光学系の後面付近に配置されて前
記六つ以上のスリット状の光束に基づく光束を制限する
絞り手段を更に備えていてもよい。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】これに対して、本発明では、二つの一次元
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。

【００１５】すなわち、本発明では、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
は元の傾斜角度に対して、被検光学系の円柱屈折力及び
被検光学系の厚み等に依存する所定のわずかなねじれ角
だけねじれる、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二つの一次元受光センサ上に延
び、このため、二つの一次元受光センサからそれぞれ、
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。
さらに、本件発明者の研究により、前述のように前記ね
じれ角は被検光学系の円柱屈折力及び被検光学系の厚み
等に所定の関係で依存してしまうが、前記照射するスリ
ット状の光束の数を六つ以上とし、その六つ以上のスリ
ット状の光束の傾斜角度を互いに９０゜ずれた二種類の
所定の角度にし、前記二つの一次元受光センサの光学的
な傾斜角度を互いに９０゜ずらすとともに前記六つ以上
のスリット状の光束の傾斜角度に対して４５゜ずらし、
前記六つ以上のスリット状の光束の前記被検光学系に対
する各集束位置を三箇所以上としておけば、前記二つの
一次元受光センサの出力信号に基づく各測定データに対
して、前記ねじれ角に全く依存しない極めて簡単な演算
を施すことにより被検光学系の光学特性を得ることがで
きる、ということが判明した。

【００１６】したがって、本発明によれば、二つの一次
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、しかも、
極めて簡単な演算を用いるだけで被検光学系の光学特性
を得ることができる。

【００１７】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明
を説明する。

【００１８】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。

【００１９】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
Ａ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。
また、光源１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄは比較的大きな所
定の大きさを有している。なお、光源１ａ，１ｂ，１ｃ
及び１ｄ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。

【００２０】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２ａ，２ｂを有するマスク
２が配置されている。図１におけるＢ矢視方向から見た
マスク２を図３に示してある。スリット開口２ａはその
中心線が＋４５゜（説明の便宜上、角度はＸ軸を基準と
して図３中時計方向を正とする。以下同様。）傾斜する
ように配置され、スリット開口２ｂはその中心線が＋１
３５゜傾斜するように配置され、スリット開口２ａの中
心線及びスリット開口２ｂの中心線が測定光軸Ｏで互い
に直交している。スリット開口２ａの幅はスリット開口
２ｂ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９，１０の出力信号に基づいて該一次元
受光センサ９，１０上にそれぞれ同時に投影された二対
の光束がスリット開口２ａ，２ｂ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。

【００２１】また、図１において、４は被検光学系とし
ての被検レンズ、５は該被検レンズ４を保持するレンズ
ホルダーであり、レンズホルダー５に被検レンズ４を保
持させたときに、被検レンズ４の後面がレンズホルダー
５のホルダー面と一致するようになっている。

【００２２】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及び１ｄ、マス
ク２、後述の図７に示す光源駆動回路１２、並びに、後
述の図７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４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１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１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから
それぞれ発してマスク２のスリット開口２ａ及び２ｂ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１に示す実施例では、スリット開口２ａによって
光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄから発してスリット開口
２ａを通過した四つのスリット状の光束の傾斜角度が＋
４５゜となり、スリット開口２ｂによって光源１ａ，１
ｂ，１ｃ及び１ｄから発してスリット開口２ｂを通過し
た四つのスリット状の光束の傾斜角度が＋１３５゜とな
り、前記八つのスリット状の光束の傾斜角度が互いに９
０゜ずれた二種類の角度となっている。

【００２３】図１において、３は測定光軸Ｏ上において
マスク２と被検レンズ４との間に配置された集光レンズ
である。被検レンズ４をレンズホルダー５に設置しない
場合に、集光レンズ３によって光源１ａ、１ｂ、１ｃ及
び１ｄとレンズホルダー５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３が、前記八つのスリット状の光束を前記被検レンズ
４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３の前側焦点面がマスク２と一致してい
る。図１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３による被検レンズ４に対する集束位置
は合計４箇所となっている。

【００２４】さらに、レンズホルダー５のホルダー面、
すなわち、被検レンズ４の後面付近には、絞り６が配置
されている。図１におけるＣ矢視方向から見た絞り６を
図４に示してある。絞り６は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ及
び１ｄにそれぞれ対応する位置に四つの開口６ａ、６
ｂ、６ｃ及び６ｄを有している。すなわち、開口６ａ、
６ｃ、６ｂ及び６ｄは、測定光軸Ｏを中心とする仮想的
な同心円Ｕ２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Ｕ２の直径２ｍ（その半径はｍ）は
前記同心円Ｕ１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６ａ，６ｂ，６ｃ及び６
ｄは小さく、これらによって光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び
１ｄ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。したがって、絞り６は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ
及び１ｄから発してマスク２のスリット開口２ａ及び２
ｂを通過した合計八つのスリット状の光束に基づく各光
束を制限する。この図１に示す実施例のように被検レン
ズ４の後面付近に各光束を制限する絞りを設けることが
望ましいが、本発明では、そのような絞りを設けなくて
もよく、例えば、前記光源１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄの
直前にピンホールを有するマスクを置くとともに前記絞
り６を取り除いてもよい。

【００２５】また、図１において、９，１０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Ｄ方向から見た一次元受光センサ９を図５に示
してある。一次元受光センサ９の線状の受光面（図示せ
ず）は図１中右側を向いており、その受光面の中心線は
Ｙ軸と一致している。一次元受光センサ９の受光面の中
央が測定光軸Ｏ上の位置Ｏ９と一致している。なお、説
明の便宜上、一次元受光センサ９の受光面を含むＸＹ平
面を受光ＸＹ平面という。また、図１におけるＥ矢視方
向から見た一次元受光センサを図６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
中上側を向いており、後述の光路分割器８により前記受
光ＸＹ平面と光学的に等価である平面（この平面も説明
の便宜上、受光ＸＹ平面という。）内に配置されてい
る。そして、図６に示すように、一次元受光センサ１０
の受光面の中心線は図５中のＸ軸と光学的に等価なＸ軸
と一致している。一次元受光センサ１０の受光面の中央
が、後述の光路分割器８によりＯ９点と光学的に等価で
あるＯ１０点と、一致している。なお、図６中のＹ軸
は、図５中のＹ軸と光学的に等価な軸を示している。以
上の説明から明かなように、二つの一次元受光センサ
９，１０の線状の受光面の光学的な傾斜角度＋９０゜，
０゜が、互いに９０゜ずれているとともに、前記八つの
スリット状の光束の傾斜角度＋４５゜，＋１３５゜に対
して４５゜ずれている。

【００２６】さらに、図１において、７は測定光軸Ｏ上
において前記被検レンズ４と前記一次元受光センサ９と
の間に配置された投影レンズであり、８は該投影レンズ
７と前記一次元受光センサ９との間に配置された光路分
割器である。投影レンズ７の前側焦点面がレンズホルダ
ー５のホルダー面、すなわち、絞り６と一致し、投影レ
ンズ７の後側焦点面が一次元受光センサ９，１０の受光
面と一致している。光路分割器８は、前述したように、
一次元受光センサ９の受光ＸＹ平面と一次元受光センサ
１０の受光ＸＹ平面とを光学的に等価にしている。した
がって、図１に示す実施例では、投影レンズ７及び光路
分割器８が、一次元受光センサ９，１０の受光面上に前
記被検レンズ４及び絞り６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。

【００２７】そして、図７に示すように、前記光源１
ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ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１
２は、マイクロコンピュータ等からなる演算制御回路１
１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９，
１０をそれぞれ駆動するように、これらに接続されてい
る。一次元受光センサ９，１０は、それらの出力信号を
Ａ／Ｄ変換又は二値化等する信号処理回路１４にそれぞ
れ接続されている。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９，１０をそれぞれ駆動し、一次元受
光センサ９，１０から受光位置に応じた出力信号をそれ
ぞれ得て、これらの出力信号を信号処理回路１４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から発してスリット
開口２ａ及び２ｂ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９，１０上の投影位置
に応じた合計四つの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。同一の一次元受光センサ
の出力信号に基づいて得られる二つの投影位置データ間
の区別は、当該一次元受光センサの出力信号に基づいて
当該一次元受光センサ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及び１ｄ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１６個の投影位置データ（実際
には後述の如く１２個の投影位置データで十分である）
に基づいて後述の演算を行って被検レンズ４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。

【００２８】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９，１０
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９，１０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１１が担っている。また、演算制御回路１１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１１は、前記判
別信号及び一次元受光センサ９，１０の出力信号に基づ
いて被検レンズ４の光学特性を得る演算手段としての機
能も担っている。

【００２９】次に、演算制御回路１１の演算により、被
検レンズ４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。

【００３０】前記図１に示す実施例によれば、被検レン
ズ４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１ａ
を発してマスク２のスリット開口２ａ及び２ｂ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１ｂを発してマスク２
のスリット開口２ａ及び２ｂ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８に示すようになる。また、光源１ｃを発してマ
スク２のスリット開口２ａ及び２ｂ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１ｄを発してマスク２のスリット
開口２ａ及び２ｂ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９に
示すようになる。なお、図８及び図９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８におけるＡ１点は光源１ａを発して測定光軸Ｏ上の
マスク２の位置であるＯ２点を通過し更に絞り６の開口
６ａを通過した光線（以下、光源１ａ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８におけ
るＡ２点は光源１ｂを発してＯ２点を通過し更に絞り６
の開口６ｂを通過した光線（以下、光源１ｂ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９
におけるＡ３点は光源１ｃを発してＯ２点を通過し更に
絞り６の開口６ｃを通過した光線（以下、光源１ｃ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９におけるＡ４点は光源１ｄを発してＯ２点を通
過し更に絞り６の開口６ｄを通過した光線（以下、光源
１ｄ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。

【００３１】なお、各投影光束と前記絞り６の開口との
位置関係を明らかにするため、図８には絞り６の開口６
ａ及び６ｂ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９には絞り６の開口６ｃ及び６ｄ
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、前述から明かなように、図８及び図９に
おけるＹ軸が前記一次元受光センサ９の線状の受光面の
中心線と一致しており、図８及び図９におけるＸ軸が前
記一次元受光センサ１０の線状の受光面の中心線と一致
している。

【００３２】図８及び図９に示すように、被検レンズ４
の光学特性に応じて、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ
４は絞り６の開口６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄの位置に対
してそれぞれずれている。

【００３３】まず、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置が被検レンズ４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４の凹凸を
判別するためである。

【００３４】被検レンズ４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４のＹ軸
を含む子午面に沿った屈折力をΔＹ、被検レンズ４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４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。

【００３５】 ΔＸ＝Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ …（１） ΔＹ＝Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ …（２） Δ＝Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ …（３） そして、今、被検レンズ４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１ａ，１ｂ，１ｂ，１ｄによる各基準光線が絞り６の
位置のＸＹ平面上で通過する位置は絞り６の開口６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄによって規定されるので、前記各点Ａ
１，Ａ２，Ａ３，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。なお、以下の式におけるｆ
は前記投影レンズ７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Ｕ２の半径
を示す。

【００３６】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝｜Ｙ４｜＝ｍ・ｆ・Δ …（４） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ｍ・ｆ・ΔＹ …（５） ｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜＝ｍ・ｆ・ΔＸ …（６） 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（４）〜（６）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。。

【００３７】 ｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝｜Ｙ３｜＝｜Ｙ４｜＝Δ …（７） ｜Ｙ１｜＝｜Ｙ２｜＝ΔＹ …（８） ｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜＝ΔＸ …（９） 以上の説明においては、被検レンズ４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４がプリズム屈折力Ｐも有
しているとすると、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４
の位置は、被検レンズ４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。

【００３８】したがって、被検レンズ４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。

【００３９】 （Ｘ１，Ｙ１）＝（Δ＋Ｘ０，ΔＹ＋Ｙ０） …（１０） （Ｘ２，Ｙ２）＝（−Δ＋Ｘ０，−ΔＹ＋Ｙ０） …（１１） （Ｘ３，Ｙ３）＝（ΔＸ＋Ｘ０，Δ＋Ｙ０） …（１２） （Ｘ４，Ｙ４）＝（−ΔＸ＋Ｘ０，−Δ＋Ｙ０） …（１３） 以上に、前記各点Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４の位置が被
検レンズ４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。

【００４０】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１０乃至図１３を
参照して説明する。

【００４１】説明をわかりやすくするために、まず、図
１に示す光学系において一部を変更した第一のモデルを
考える。すなわち、光源部１は測定光軸Ｏ上にのみ光源
を有するとする。また、マスク２は、図１０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２の位置Ｏ２を通るととも
に、被検レンズ４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６は
測定光軸Ｏ上の絞り６の位置Ｏ６に開口を有していると
する。

【００４２】なお、図１０は、この第一のモデルにおけ
るマスク２の位置Ｏ２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１０中、前記スリット開口７１はその中
心線のみを示している。

【００４３】そして、被検レンズ４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、前述の第一のモデルによれば、スリット開口７
１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７１’は図１１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１１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Ｏ２点を通過した光線が受光Ｘ’Ｙ’平面上のＯ
９点（Ｏ１０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Ｏ２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’がわかる。

【００４４】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。

【００４５】すなわち、図１０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２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４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４によるねじれの影響を全く受けずに、図１
１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４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４によ
るねじれの影響を全く受けずに、図１１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４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、Ａ
ｘ点がＸ’軸上にあることから被検レンズ４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。

【００４６】ところで、以上の説明から明らかなよう
に、図１０における線分Ａｙ−Ｏ２の長さはａ・ｓｉｎ
αと表すことができ、図１０における線分Ａｘ−Ｏ２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３の前側焦点面がマスク２と一致
しているので、集光レンズ３の焦点距離をｆ１とし、測
定光軸Ｏ上の集光レンズ３位置を点Ｏ３とすると、線分
Ｏ３−Ｏ２の長さはｆ１となる。したがって、線分Ａｙ
−Ｏ３と測定光軸Ｏとのなす角度をω１とし、線分Ａｘ
−Ｏ３と測定光軸Ｏとのなす角度をω２とすると、ｔａ
ｎω１及びｔａｎω２は次のように表すことができる。

【００４７】 ｔａｎω１＝ａ・ｓｉｎα／ｆ１ …（１４） ｔａｎω２＝ａ・ｃｏｓα／ｆ１ …（１５） 式（１４）及び式（１５）より、次式が得られる。

【００４８】 ｔａｎα＝ｔａｎω１／ｔａｎω２ …（１６） 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３を通過した後に被検レンズ４に対して前記角度
ω１で入射することになるので、図１２に示すように、
被検レンズ４の焦点面４０上においてＯ４０点（測定光
軸Ｏ上の焦点面４０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４の焦点距離を示す。そし
て、前述したモデルでは、図１２に示すように、Ｂ１点
からＯ６点（測定光軸Ｏ上の絞り６の位置）を通りＯ７
点（測定光軸Ｏ上の投影レンズ７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４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１２において、Ｄは一
般的に表した被検レンズ４の屈折力を示し、ｄは前述し
たように被検レンズ４の中心厚を示し、点Ｏ４は測定光
軸Ｏ上の被検レンズ４の前面の位置を示している。した
がって、線分Ａｙ’−Ｏ９（Ｏ１０）の長さａｙは、図
１２において三角形Ｂ１−Ｏ６−Ｏ４０と三角形Ｂ２−
Ｏ６−Ｏ９（Ｏ１０）とが相似であることから、次式で
示すようになる。

【００４９】 ａｙ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｄ）・ｔａｎω１ …（１７） 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（１
７）中の屈折力Ｄは、被検レンズ４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（１
７）にＤ＝Ｓ＋Ｃを代入すると、次式が得られる。

【００５０】 ａｙ＝ｆ・｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝・ｔａｎω１ …（１８） 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（１７）を得
た場合と同様にして、次式が得られる。

【００５１】 ａｘ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｄ）・ｔａｎω２ …（１９） 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（１
９）中の屈折力Ｄは、被検レンズ４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（１９）
にＤ＝Ｓを代入すると、次式が得られる。

【００５２】 ａｘ＝ｆ・（１＋ｄ・Ｓ）・ｔａｎω２ …（２０） 式（１８）及び式（２０）により、前記Ａ’点の位置が
得られた。

【００５３】また、図１１から明らかなように、次式が
成立している。

【００５４】 ｔａｎα’＝ａｙ／ａｘ …（２１） 式（２１）に式（１８）及び式（２０）を代入すると、
次式が得られる。

【００５５】 ｔａｎα’＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］・（ｔａｎ ω１／ｔａｎω２） …（２２） 式（２２）に式（１６）を代入すると、次式が得られ
る。

【００５６】 ｔａｎα’＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］・ｔａｎα …（２３） この式（２３）により、前述の第一のモデルにおいて、
スリット開口７１のＸ’軸に対する傾斜角度がαである
場合に投影光束７１’のＸ’軸に対する傾斜角度α’が
どうなるかがわかった。

【００５７】次に、図１に示す光学系において一部を変
更した第二のモデルを考える。すなわち、この第二のモ
デルでは、前述の第一のモデルと同様に、光源部１は測
定光軸Ｏ上にのみ光源を有するとする。また、第二のモ
デルでは、マスク２は、前述の第一のモデルとは異なり
図１に示す場合と同様に（すなわち、図３に示す通り
に）、スリット開口２ａ及び２ｂを有しているとする。

【００５８】そして、被検レンズ４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、前述の第二のモデルによれば、スリット開口２
ａ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２ａ’は図１３に示すようになる。投影光束２
ａ’がＸ軸に対してなす角度を符号も含めてβ１とす
る。また、スリット開口２ｂ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２ｂ’は図１３に示
すようになる。投影光束２ｂ’がＸ軸に対してなす角度
を符号も含めてβ２とする。なお、図１３には、スリッ
ト開口２ａ及び２ｂも受光ＸＹ平面上にあるかの如く重
ね合わせて示してある。ただし、図１３においては、ス
リット開口２ａ及び２ｂ並びに投影光束２ａ’及び２
ｂ’はその中心線のみを示している。さらに、図１３に
は、被検レンズ４の円柱軸方向θと一致する前記Ｘ’軸
も示してある。

【００５９】この第二のモデルによれば、投影光束２
ａ’の傾斜角度β１は、図１３から明らかなように、式
（２３）においてα＝４５゜−θ，α’＝β１−θを代
入して得た次式により求まる。

【００６０】 ｔａｎ（β１−θ）＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］・ ｔａｎ（４５゜−θ） …（２４） 式（２４）を整理すると、次式が得られる。

【００６１】 ｔａｎβ１＝｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ−Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓ θ）｝／｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ−Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）｝ …（２５） また、前記第二のモデルによれば、投影光束２ｂ’の傾
斜角度β２は、図１３から明らかなように、式（２３）
においてα＝−４５゜−θ，α’＝−β２−θを代入し
て得た次式により求まる。

【００６２】 ｔａｎ（−β２−θ）＝［｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ）｝／（１＋ｄ・Ｓ）］ ・ｔａｎ（−４５゜−θ） …（２６） 式（２４）を整理すると、次式が得られる。

【００６３】 ｔａｎβ２＝−｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ＋Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏ ｓθ）｝／｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ＋Ｃ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）｝ …（２７） 式（２５）及び式（２７）により、前述の第二のモデル
において、スリット開口２ａによる投影光束２ａ’のＸ
軸に対する傾斜角度β１がどうなるか及びスリット開口
２ｂによる投影光束２ｂ’のＸ軸に対する傾斜角度β２
がどうなるかがわかった。そして、投影光束２ａ’及び
２ｂ’の傾斜角度β１及びβ２は被検レンズ４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
（２５）及び式（２７）は被検レンズ４がプリズム屈折
力Ｐを有していても成り立つ。また、前述の第一及び第
二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（２５）及び式（２７）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。

【００６４】したがって、図１に示す実施例では、スリ
ット開口２ａ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
する傾斜角度は、図８及び図９にも示すようにすべて等
しく、式（２５）で得られるβ１となる。また、スリッ
ト開口２ｂを通過した各スリット状の光束に基づく各投
影光束８２，８４，８６，８８の傾斜角度のＸ軸に対す
る傾斜角度は、図８及び図９にも示すようにすべて等し
く、式（２７）で得られるβ２となる。

【００６５】ところで、式（２５）から、次式のように
近似できることがわかる。

【００６６】 ｔａｎβ１＝｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ）｝／｛１＋ｄ・（Ｓ＋ Ｃ・ｓｉｎ²θ）｝ …（２８） 同様に、式（２７）から、次式のように近似できること
がわかる。

【００６７】 ｔａｎβ２＝−｛１＋ｄ・（Ｓ＋Ｃ・ｃｏｓ²θ）｝／｛１＋ｄ・（Ｓ ＋Ｃ・ｓｉｎ²θ）｝ …（２９） したがって、式（２８）及び式（２９）から、次式のよ
うに近似できることがわかる。なお、以下の説明の便宜
上、ｔａｎβ１をｑと定義する。

【００６８】 ｑ＝ｔａｎβ１＝−ｔａｎβ２ …（３０） そして、このように近似しても、被検レンズ４の光学特
性を十分な精度で得ることができ、実用上問題がない。

【００６９】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。

【００７０】図８及び図９に示すように、投影光束８１
乃至８８がＹ軸（すなわち、一次元受光センサ９の線状
の受光面の中心線）と交差する位置をそれぞれＨ１点乃
至Ｈ８点とする。そして、Ｈ１点乃至Ｈ８点のＹ座標を
それぞれ、ｈ１乃至ｈ８とする。同様に、投影光束８１
乃至８８がＸ軸（すなわち、一次元受光センサ１０の線
状の受光面の中心線）と交差する位置をそれぞれＫ１点
乃至Ｋ８点とする。そして、Ｋ１点乃至Ｋ８点のＸ座標
をそれぞれ、ｋ１乃至ｋ８とする。そうすると、図８及
び図９に示す幾何学的な関係、式（１０）乃至（１３）
並びに式（３０）から、以下の式が成立する。

【００７１】 ｈ１＝ΔＹ＋Ｙ０−ｑ・（Δ＋Ｘ０） …（３１） ｈ２＝ΔＹ＋Ｙ０＋ｑ・（Δ＋Ｘ０） …（３２） ｈ３＝−ΔＹ＋Ｙ０−ｑ・（−Δ＋Ｘ０） …（３３） ｈ４＝−ΔＹ＋Ｙ０＋ｑ・（−Δ＋Ｘ０） …（３４） ｈ５＝Δ＋Ｙ０−ｑ・（ΔＸ＋Ｘ０） …（３５） ｈ６＝Δ＋Ｙ０＋ｑ・（ΔＸ＋Ｘ０） …（３６） ｈ７＝−Δ＋Ｙ０−ｑ・（−ΔＸ＋Ｘ０） …（３７） ｈ８＝−Δ＋Ｙ０＋ｑ・（−ΔＸ＋Ｘ０） …（３８） ｋ１＝Δ＋Ｘ０−（１／ｑ）・（ΔＹ＋Ｙ０） …（３９） ｋ２＝Δ＋Ｘ０＋（１／ｑ）・（ΔＹ＋Ｙ０） …（４０） ｋ３＝−Δ＋Ｘ０−（１／ｑ）・（−ΔＹ＋Ｙ０） …（４１） ｋ４＝−Δ＋Ｘ０＋（１／ｑ）・（−ΔＹ＋Ｙ０） …（４２） ｋ５＝ΔＸ＋Ｘ０−（１／ｑ）・（Δ＋Ｙ０） …（４３） ｋ６＝ΔＸ＋Ｘ０＋（１／ｑ）・（Δ＋Ｙ０） …（４４） ｋ７＝−ΔＸ＋Ｘ０−（１／ｑ）・（−Δ＋Ｙ０） …（４５） ｋ８＝−ΔＸ＋Ｘ０＋（１／ｑ）・（−Δ＋Ｙ０） …（４６） なお、前記ｈ１乃至ｈ８は並びにｋ１乃至ｋ８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。

【００７２】式（３１）及び式（３２）より、次式が得
られる。

【００７３】 （ｈ１＋ｈ２）／２＝ΔＹ＋Ｙ０ …（４７） 式（３３）及び式（３４）より、次式が得られる。

【００７４】 （ｈ３＋ｈ４）／２＝−ΔＹ＋Ｙ０ …（４８） 式（３５）及び式（３６）より、次式が得られる。

【００７５】 （ｈ５＋ｈ６）／２＝Δ＋Ｙ０ …（４９） 式（３７）及び式（３８）より、次式が得られる。

【００７６】 （ｈ７＋ｈ８）／２＝−Δ＋Ｙ０ …（５０） 式（３９）及び式（４０）より、次式が得られる。

【００７７】 （ｋ１＋ｋ２）／２＝Δ＋Ｘ０ …（５１） 式（４１）及び式（４２）より、次式が得られる。

【００７８】 （ｋ３＋ｋ４）／２＝−Δ＋Ｘ０ …（５２） 式（４３）及び式（４４）より、次式が得られる。

【００７９】 （ｋ５＋ｋ６）／２＝ΔＸ＋Ｘ０ …（５３） 式（４５）及び式（４６）より、次式が得られる。

【００８０】 （ｋ７＋ｋ８）／２＝−ΔＸ＋Ｘ０ …（５４） 式（４７）及び式（４８）より、次式が得られる。

【００８１】 ΔＹ＝｛（ｈ１＋ｈ２）／４｝−｛（ｈ３＋ｈ４）／４｝ …（５５） Ｙ０＝｛（ｈ１＋ｈ２）／４｝＋｛（ｈ３＋ｈ４）／４｝ …（５６） 式（４９）及び式（５０）より、次式が得られる。

【００８２】 Δ＝｛（ｈ５＋ｈ６）／４｝−｛（ｈ７＋ｈ８）／４｝ …（５７） Ｙ０＝｛（ｈ５＋ｈ６）／４｝＋｛（ｈ７＋ｈ８）／４｝ …（５８） 式（５１）及び式（５２）より、次式が得られる。

【００８３】 Δ＝｛（ｋ１＋ｋ２）／４｝−｛（ｋ３＋ｋ４）／４｝ …（５９） Ｘ０＝｛（ｋ１＋ｋ２）／４｝＋｛（ｋ３＋ｋ４）／４｝ …（６０） 式（５３）及び式（５４）より、次式が得られる。

【００８４】 ΔＸ＝｛（ｋ５＋ｋ６）／４｝−｛（ｋ７＋ｋ８）／４｝ …（６１） Ｘ０＝｛（ｋ５＋ｋ６）／４｝＋｛（ｋ７＋ｋ８）／４｝ …（６２） ｈ１乃至ｈ８及びｋ１乃至ｋ８が前述したように測定デ
ータであるので、式（５５），（５７），（５９），
（６１）からΔＸ，ΔＹ，Δを求めることができる。そ
して、ΔＸ，ΔＹ，Δが求まれば、式（１）〜（３）に
より、被検レンズ４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。

【００８５】また、式（５６），（５８），（６０），
（６２）からＸ０及びＹ０を求めることができる。そし
て、図１に示す実施例では、前述のように投影レンズ７
の焦点距離をｆとすると、被検レンズ４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。

【００８６】 ＰＹ＝Ｙ０／ｆ …（６３） ＰＸ＝Ｘ０／ｆ …（６４） さらに、次の関係が成立している。

【００８７】 Ｐ＝（ＰＸ²＋ＰＹ²）^1/2 …（６５） ｔａｎφ＝ＰＹ／ＰＸ …（６６） 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（６３）〜（６６）より、被検レンズ４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。

【００８８】図１に示す実施例では、一次元受光センサ
９，１０の出力信号に基づいた測定データである、ｈ１
乃至ｈ８及びｋ１乃至ｋ８を用いて、演算制御回路１１
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４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。

【００８９】そして、式（２５），（２７），（３０）
からわかるように、スリット開口２ａ，２ｂを通過した
各スリット状の光束に基づく各投影光束８１乃至８８の
傾斜角度は被検レンズ４の厚みｄや円柱屈折力Ｃ等に依
存して複雑に変化するが、式（４７）乃至（６６）から
はｑが消去されている。したがって、その傾斜角度の変
化に依存しない前述したような極めて簡単な演算を各測
定データに施すことによって、被検レンズ４の光学特性
を得ることができる。

【００９０】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、二つの一次元受
光センサ９，１０を固定したままで被検レンズ４の光学
特性を得ることができ、しかも、極めて簡単な演算を用
いるだけで被検レンズ４の光学特性を得ることができ、
したがって、測定精度が良くなるとともに演算速度（ひ
いては、測定速度）も速くなる。

【００９１】ところで、前記図１に示す実施例では、マ
スク２のスリット開口２ａとスリット開口２ｂ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元受
光センサ９，１０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２に代えて、例えば、図１
４に示すマスク２０を用いることが望ましい。マスク２
０には、マスク２のスリット開口２ａと全く同一のスリ
ット開口２０ａと、マスク２のスリット開口２ｂに対応
するスリット開口２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２
０ｆ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｉとが、設けられている。
スリット開口２０ａはその中心線が＋４５゜傾斜するよ
うに配置されている。スリット開口２０ｂ乃至２０ｉは
全て平行で＋１３５゜傾斜するように配置され、それら
の幅は等しくてスリット開口２０ａより小さくされてい
る。スリット開口２０ｂとスリット開口２０ｃとの間
隔、スリット開口２０ｃと原点Ｏを通り＋１３５゜傾斜
した線２１との間隔、線２１とスリット開口２０ｄとの
間隔、スリット開口２０ｄとスリット開口２０ｅとの間
隔、スリット開口２０ｆとスリット開口２０ｇとの間
隔、スリット開口２０ｇと線２１との間隔、線２１とス
リット開口２０ｈとの間隔、スリット開口２０ｈとスリ
ット開口２０ｉとの間隔は、全て等しいＥとされてい
る。スリット開口２０ｂ乃至２０ｅは図１４における上
部右側領域に並設されており、スリット開口２０ｆ乃至
２０ｉは図１４における下部左側領域に並設されてい
る。このマスク２０を用いれば、スリット開口２０ｂ乃
至２０ｉ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２のスリット開口２ｂ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４の光学特性を
得ることができる。そして、マスク２０を用いれば、マ
スク２０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。

【００９２】ところで、前記式（５３），（５５），
（５６），（５９），（６０）からΔＸ，ΔＹ，Δ，Ｘ
０，Ｙ０を求めることができ、したがって、被検レンズ
４の光学特性を求めることができるのは明らかである。
そして、これらの式中には、測定データｈ７，ｈ８，ｋ
７，ｋ８が含まれていない。したがって、これらの式に
基づく演算により被検レンズ４の光学特性を求める場合
には、測定データｈ７，ｈ８，ｋ７，ｋ８は不要である
ので、図１に示す実施例において前記光源１ｄを取り除
いてもよい。この場合には、被検レンズ４に対して六つ
のスリット状の光束を照射することとなり、該六つのス
リット状の光束の集光レンズ３による被検レンズ４に対
する各集束位置が三箇所となる。

【００９３】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。

【００９４】この実施例が前記図１に示す実施例と異な
る所は、図１におけるマスク２を取り除いてマスク２の
位置にマスク３２を配置し、更に、光源部３１、マスク
３３及び光路分割器３４を追加した点である。図１５に
おけるＦ矢視方向から見たマスク３２を図１６に示して
ある。マスク３２は図１に示す実施例におけるマスク２
のスリット開口２ａに相当するスリット開口３２ａを有
している。光源部３１及びマスク３３と光源部１及びマ
スク３２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３４を介して集光レンズ３に
対して同じ位置にある。図１５におけるＧ矢視方向から
見たマスク３３を図１７に示してある。マスク３３は図
１に示す実施例におけるマスク２のスリット開口２ｂに
相当するスリット開口３３ａを有している。図１５にお
けるＨ矢視方向から見た光源部３１を図１８に示す。光
源部３１は、光源部１の光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに
それぞれ相当する光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ
を有している。光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと
光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとはそれぞれ光学的に等価
な位置関係にある。

【００９５】図１５に示す実施例では、各光源１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを順
次点灯させることにより、図１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１に示す実施例と全く同様に、被検レンズ４の光
学特性を得ることができる。なお、図１５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７に示した演算制御回路１１及び光源駆動回路１２が
変更される。

【００９６】ところで、図１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９，１０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。このように
一次元受光センサ９，１０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。

【００９７】したがって、例えば、集光レンズ３の前側
焦点面がマスク２と必ずしも一致していなくてもよい。
各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとレンズホルダー５のホ
ルダー面とを共役にしなくてもよい。投影レンズ７の前
側焦点面とレンズホルダー５のホルダー面とを一致させ
なくてもよいし、投影レンズ７の後側焦点面と一次元受
光センサ９，１０の受光面とを一致させなくてもよい。
各光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配置も任意に定めるこ
とができる。一次元受光センサ９，１０の配置も限定さ
れるものではなく、一次元受光センサ９，１０の線状の
受光面の中心線が測定光軸Ｏ上を通らなくてもよい。

【００９８】また、本発明では、六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。また、その六つ以上のスリット状の光束の傾斜
角度は互いに９０゜ずれた二種類の所定の角度であれば
よく、その傾斜角度の値は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、三箇所以上であればよく、四
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。

【００９９】

【発明の効果】本発明によれば、二つの一次元受光セン
サを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、しかも、極めて簡単な演算を用いるだけで被検光
学系の光学特性を得ることができ、したがって、測定精
度が良くなるとともに演算速度（ひいては、測定速度）
も速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Ａ矢視図である。

【図３】図１におけるＢ矢視図である。

【図４】図１におけるＣ矢視図である。

【図５】図１におけるＤ矢視図である。

【図６】図１におけるＥ矢視図である。

【図７】前記光学特性測定装置の電気回路図である。

【図８】図１におけるＤ及びＥ矢視方向から見た受光Ｘ
Ｙ平面上の投影光束を示す図である。

【図９】図１におけるＤ及びＥ矢視方向から見た受光Ｘ
Ｙ平面上の他の投影光束を示す図である。

【図１０】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１１】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１２】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１３】投影光束の傾斜角度を説明するための他のモ
デルによるマスクＸＹ平面及び受光ＸＹ平面を重ね合わ
せて示す図である。

【図１４】本発明の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１５】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１６】図１５におけるＦ矢視図である。

【図１７】図１５におけるＧ矢視図である。

【図１８】図１５におけるＨ矢視図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ，３１ａ〜３１ｄ 光源 ２，２０，３２，３３ マスク ３ 集光レンズ ４ 被検レンズ ６ 絞り ７ 投影レンズ ９，１０ 一次元受光センサ

Claims (6)

【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
   二つの一次元受光センサと、該二つの一次元受光センサ
   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、前記二つの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
   束の前記二つの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互いに９０゜ずれた二種
   類の所定の角度にし、前記二つの一次元受光センサの光
   学的な傾斜角度を互いに９０゜ずらすとともに前記六つ
   以上のスリット状の光束の傾斜角度に対して４５゜ずら
   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三箇所以上
   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二つの一次元受光センサ
   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、前記二つの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
   記二つの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】 前記被検光学系の後面付近に配置されて
   前記六つ以上のスリット状の光束に基づく光束を制限す
   る絞り手段を更に備えることを特徴とする光学系の光学
   特性測定装置。