JPH08292125A

JPH08292125A - 非球面レンズの偏心測定方法および装置

Info

Publication number: JPH08292125A
Application number: JP22912795A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Morita; 展弘森田; Masaaki Takai; 雅明高井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1996-11-05
Also published as: TW308643B

Abstract

(57)【要約】【課題】非球面レンズの偏心を簡易に測定する。【解決手段】被検レンズ１を、被検面１ａが結像光学系
６，７の側を向くように保持し、結像光学系６，７の他
方の側に、結像光学系の光軸を中心とする微小な円形開
口８Ａを持つ遮光板部材８を配備し、被検面１ａに対し
その近軸曲率中心１ａ’近傍に収束点を持つ収束性の照
射光束を照射し、近軸球面からの反射光束を結像光学系
６，７により円形開口８Ａ部に収束させ、円形開口８Ａ
を通過した光束を受光面手段９にスポット像として受
け、スポット像の中心を結像光学系の光軸に合致させる
ことにより被検レンズ１の光軸を結像光学系の光軸に合
致させたのち、照射光束の収束点を被検面１ａにおける
所定の非球面部分における曲率中心近傍１ａ''に移動さ
せ、所定の非球面部分からの反射光束を結像光学系６，
７により円形開口８Ａ部に収束させ、円形開口８Ａを通
過した光束を受光面手段９にリング像として受け、リン
グ像の中心の結像光学系光軸からのずれ量とずれの方向
とにより、被検面１ａの偏心量と偏心方向とを測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は非球面レンズの偏
心測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非球面レンズが広く用いられるようにな
ってきている。

【０００３】非球面レンズは研磨による非球面創成が困
難であるところから、一般に型成形による非球面創成が
行なわれており、このため「非球面の偏心」が生じやす
い。非球面レンズにおける非球面の偏心測定は、例えば
製品検査において、製品の良否を判定する際に必要とな
るし、製作の途上で試作された非球面レンズの偏心によ
り型押しの向きを調整するような場合にも必要となる。

【０００４】前者の製品の良否の判定だけなら「偏心
量」のみを測定すればよいが、後者の場合には、偏心量
のみならず「偏心方向」即ち、偏心がどの方向に生じて
いるかをも知る必要がある。

【０００５】非球面レンズの偏心を測定する方法として
は、従来、特開平３−３７５４４号公報や特開平１−２
９６１３２号公報開示のものが知られている。

【０００６】これら従来技術では、被検レンズの形状に
合わせて変位計を移動させ、被検面に対して垂直になる
ように変位計をセットする必要があり、変位計の設定が
必ずしも容易でないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、非球面レンズの偏心を簡素に測定する偏心測
定方法および上記方法を実施するための偏心測定装置の
実現を課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の非球面レンズ
の偏心測定方法もしくは偏心測定装置において、測定の
対象となる非球面レンズは「一方の面が非球面で他方の
面が球面である非球面レンズ」である。

【０００９】先ず、非球面レンズにおける測定事項であ
る「偏心量と偏心方向」を、図２２を参照して説明す
る。図２２において、非球面レンズ１のレンズ面１ａは
「非球面」であり、レンズ面１ｂは「球面」である。

【００１０】周知の如く、全ての非球面において、非球
面の回転対称軸の近軸領域は球面であり、この球面を
「近軸球面」、その曲率中心を「近軸曲率中心」とよ
ぶ。

【００１１】非球面１ａの近軸球面の曲率中心（近軸曲
率中心）１ａ’と球面１ｂの曲率中心１ｂ’とを結ぶ直
線１Ｂは非球面レンズ１の「光軸」である。

【００１２】非球面１ａの頂部Ｔを通る回転対称軸１Ａ
（回転対称軸１Ａは近軸球面の回転対称軸でもあるか
ら、曲率中心１ａ’を通る）を非球面１ａの「非球面
軸」と呼ぶ。

【００１３】非球面１ａの「偏心量」は、光軸１Ｂと非
球面軸１Ａとの成す角：θとして定義される。このと
き、光軸１Ｂと非球面軸１Ａとを含む平面が、光軸１Ｂ
に直交する面内で有する方向が「偏心方向」である。

【００１４】図２２の被検レンズ１では、両レンズ面と
も凸面であるが、非球面および／または球面がが凹面で
ある場合に就いても、偏心量および偏心方向は上記と同
様に定義される。

【００１５】このような非球面レンズにおいて、偏心を
測定される非球面を「被検面」と呼ぶ。

【００１６】請求項１記載の偏心測定方法は、光軸合わ
せ工程と、測定工程とを有する。

【００１７】被検レンズは、結像光学系の一方の側に、
被検面が結像光学系の側を向くように保持され、結像光
学系の他方の側には、結像光学系の光軸を中心とする微
小な円形開口を持つ遮光板部材が配備される。

【００１８】「光軸合わせ工程」は、このような配備状
態において、被検面に対し、被検面の近軸曲率中心近傍
に収束点を持つ収束性もしくは発散性の照射光束を照射
し、被検面における近軸球面からの反射光束を結像光学
系により遮光板部材の円形開口部に収束させ、円形開口
を通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、
スポット像の中心を結像光学系の光軸位置に合致させる
ことにより被検レンズの光軸と結像光学系の光軸とを合
致させる工程である。

【００１９】「測定工程」は、光軸合わせされた状態に
おいて、照射光束の収束点を被検面における所定の非球
面部分における曲率中心近傍に移動させ、上記所定の非
球面部分からの反射光束を結像光学系により遮光板部材
の円形開口部に収束させ、円形開口を通過した光束を受
光面手段にリング像として受け、リング像の中心の、結
像光学系の光軸からのずれ量もしくは上記ずれ量とずれ
の方向とにより、被検面の非球面の偏心量もしくは偏心
量と偏心方向とを測定する工程である。

【００２０】請求項２記載の非球面レンズの偏心測定装
置は、上記請求項１記載の偏心測定方法を実施するため
の装置であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、
結像光学系と、遮光板部材と、受光面手段と、収束点変
位手段と、間隔変化手段とを有する。

【００２１】「保持手段」は、一方の面が非球面で他方
の面が球面である被検レンズを、上記球面の曲率中心が
定位置となるように、球面側で保持する手段である。

【００２２】「光源」は、被検面に照射する光を発す
る。

【００２３】「光照射手段」は、光源からの光束を被検
レンズの被検面に向けて、収束性もしくは発散性の光束
として照射する光学系であって、光軸を保持手段の中心
軸に合致させている。

【００２４】「結像光学系」は、光軸を保持手段の中心
軸と合致させ、被検面による反射光束を結像させる光学
系である。

【００２５】「遮光板部材」は、微小な円形開口の中心
軸を結像光学系の光軸に合致させ、結像光学系から所定
の距離離れた位置に配備される。

【００２６】「受光面手段」は、遮光板部材における円
形開口を通過した光束を受ける受光面と受光面上におけ
る光束像を観察する観察手段とを有する。即ち受光面手
段は、受光面であるレチクルとこのレチクル上の光束像
を観察するための顕微鏡で構成することもできるし、受
光面を有する撮像素子と、この撮像素子の撮像状態を表
示するディスプレイ手段とにより構成することもでき
る。

【００２７】「収束点変位手段」は、保持手段に相対的
に、照射光束の収束点を変位させる手段である。

【００２８】「間隔変化手段」は、保持手段と結像光学
系の間隔を変化させる手段である。

【００２９】保持手段による被検レンズの保持は、以下
の各発明においても共通である。

【００３０】またこの明細書中において、光照射手段お
よび結像光学系の光軸は、例えば半透鏡等により分離さ
れたり光路を屈曲されたような場合には、分離され屈曲
された光束に就いても言うものとする。

【００３１】上記請求項１または２記載の発明におい
て、受光面手段におけるリング像の中心の、結像光学系
の光軸からのずれ量もしくは上記ずれ量とずれの方向と
は、被検面における被検面の非球面の偏心量もしくは偏
心量と偏心方向と対応しており、この対応関係に基づ
き、偏心量あるいは偏心量と偏心方向とを実際に測定す
ることもできる。

【００３２】しかし例えば、前述した「製品の良否の判
定」を行なう場合であれば、実際に必要となるのは偏心
量の大きさが「許容値」よりも大きいか小さいかを知る
ことであり、このような場合には、受光面手段における
リング像の中心の、結像光学系の光軸からのずれ量と上
記許容値とを関連付け、例えばレチクル上に表示した許
容値に対応する円を目安に、リング像の中心が上記円の
内部にあるか外部にあるかに応じて、製品の合格・不合
格を判定するようにしてもよい。

【００３３】この明細書の各発明における偏心測定は、
偏心量あるいは偏心量と偏心方向とを具体的な数値とし
て測定する場合のみならず、偏心量が一定の許容値より
大きいか小さいかを判定する場合をも含む。

【００３４】請求項３記載の非球面レンズの偏心測定方
法は、光軸合わせ工程と、中心位置検出工程と、演算工
程とを有する。

【００３５】「光軸合わせ工程」は、上記請求項１記載
の発明における光軸合わせ工程と同様である。

【００３６】即ち、被検レンズは、結像光学系の一方の
側に、被検面が結像光学系の側を向くように保持され、
結像光学系の他方の側に、結像光学系の光軸を中心とす
る微小な円形開口を持つ遮光板部材が配備される。

【００３７】このような配備状態において、被検面に対
し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束性も
しくは発散性の照射光束を照射し、被検面における近軸
球面からの反射光束を結像光学系により遮光板部材の円
形開口部に収束させ、円形開口を通過した光束を受光面
手段にスポット像として受け、スポット像の中心を結像
光学系の光軸位置に合致させることにより被検レンズの
光軸と結像光学系の光軸とを合致させる。

【００３８】「中心位置検出工程」は、光軸合わせされ
た状態において、照射光束の収束点を被検面における所
定の非球面部分における曲率中心近傍に移動させ、所定
の非球面部分からの反射光束を結像光学系により遮光板
部材の円形開口部に収束させ、円形開口を通過した光束
を受光面手段にリング像として受け、リング像の中心位
置を検出する工程である。

【００３９】「演算工程」は、中心位置検出工程で検出
されたリング像の中心位置と「被検面のデータ」とに基
づき、被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方向を
演算算出する工程である。

【００４０】即ち、この請求項３記載の偏心測定方法で
は、被検面の偏心量あるいは偏心量と偏心方向とが、具
体的な数値として算出されるのである。

【００４１】請求項４記載の非球面レンズの偏心測定装
置は、請求項３記載の偏心測定装置を実施するための装
置であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、結像
光学系と、遮光板部材と、撮像装置と、収束点変位手段
と、間隔変化手段と、演算手段と、表示手段とを有す
る。

【００４２】これらのうちで、保持手段、光源、光照射
手段、結像光学系、遮光板部材、収束点変位手段、間隔
変化手段は、請求項２記載の偏心測定装置におけるもの
と同じである。

【００４３】「撮像装置」は、受光面手段であって、遮
光板部材における円形開口部を通過した光束を受ける。

【００４４】「演算手段」は、撮像装置の撮像結果と被
検面のデータとに基づき、被検面の偏心量もしくは偏心
量および偏心方向を演算算出する。即ち、演算手段は、
撮像手段が撮像するリング像の中心を検出する画像処理
機能と演算機能とを持つ。

【００４５】「表示手段」は、演算手段の演算結果を表
示する手段である。

【００４６】上記請求項２または４記載の非球面レンズ
の偏心測定装置は、それぞれ請求項１または３記載の偏
心測定方法を実施するための装置であるから、これら装
置を用いる偏心測定に於いては当然に「光軸合わせ工
程」が行なわれる。

【００４７】請求項２または４記載の偏心測定装置は、
光軸合わせ工程における光軸合わせをより容易に行ない
得るように、「結像光学系光軸から、互いに直交する方
向へ被検レンズの半径分だけ離れた当接面を有し、被検
レンズを保持手段に保持する際に、被検レンズのレンズ
の外周面を上記当接面に当接させることにより保持手段
に対する被検レンズの位置決めを行なう位置決め基準面
部材」を有することができる（請求項５）。

【００４８】請求項６記載の非球面レンズの偏心測定方
法は、一方の面が非球面で他方の面が球面である非球面
レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方法であっ
て、光軸合わせ工程と、中心位置検出工程と、演算工程
とを有する。

【００４９】被検レンズは、結像光学系の一方の側に、
被検面が結像光学系の側を向くように保持され、結像光
学系の他方の側には、結像光学系の光軸を中心とする微
小な円形開口を持つ遮光板部材が配備される。

【００５０】「光軸合わせ工程」は、このような配備状
態で、被検面に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束
点を持つ収束性もしくは発散性の照射光束を照射し、被
検面における近軸球面からの反射光束を結像光学系によ
り遮光板部材の円形開口部に収束させ、円形開口を通過
した光束を受光面手段にスポット像として受け、被検レ
ンズを結像光学系の光軸の回りに回転させることにより
スポット像に生ずる回転半径を０とするように保持手段
に対する被検レンズの保持態位を調整することにより被
検レンズの光軸と上記結像光学系の光軸とを合致させる
工程である。

【００５１】「中心位置検出工程」は、光軸合わせされ
た状態において、照射光束の収束点を被検面における所
定の非球面部分における曲率中心に移動させ、所定の非
球面部分からの反射光束を結像光学系により遮光板部材
の円形開口部に収束させ、円形開口を通過した光束を受
光面手段にリング像として受け、被検レンズを結像光学
系光軸の回りに回転させることによりリング像の中心が
描く円軌跡の中心の位置と上記円軌跡の半径を検出する
工程である。

【００５２】「演算工程」は、上記円軌跡の中心の位置
および半径と被検面のデータとから、被検面の偏心量も
しくは偏心量と偏心方向とを演算算出する工程である。

【００５３】請求項７記載の非球面レンズの偏心測定装
置は、請求項６記載の偏心測定方法を実施するための装
置であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、結像
光学系と、遮光板部材と、撮像手段と、収束点変位手段
と、間隔変化手段と、回転駆動手段と、制御・演算手段
とを有する。

【００５４】これらのうち、保持手段、光源、光照射手
段、結像光学系、遮光板部材、収束点変位手段、間隔変
化手段は、前述の請求項２，４記載の偏心測定装置にお
けるものと同様である。

【００５５】「撮像装置」は、この遮光板部材における
円形開口を通過した光束を受ける受光面手段としての装
置である。

【００５６】「回転駆動手段」は、保持手段を、その中
心軸の回りに回転させる。

【００５７】「制御・演算手段」は、撮像装置の撮像結
果と被検面のデータとに基づき、被検面の偏心量もしく
は偏心量および偏心方向を演算算出するとともに、回転
駆動手段を制御する手段である。勿論、制御・演算手段
は、撮像手段の撮像結果に基づきリング像の中心が、被
検レンズの回転にともない描く円軌跡の中心の位置およ
び円の大きさ即ち円軌跡の半径を検出する機能を持つ。

【００５８】「表示手段」は、制御・演算手段の演算結
果を表示する手段である。

【００５９】この請求項７記載の偏心測定装置におい
て、「保持手段に保持された被検レンズの外周面に当接
して被検レンズを保持手段の中心軸に直交する所定の方
向へ変位させる光軸合わせ用変位手段」を設け、撮像装
置が受光するスポット像の中心位置と、スポット像の回
転に伴う中心位置の円軌跡の半径に基づき、制御・演算
手段により保持手段の中心軸に対する被検レンズ光軸の
偏心量および偏心方向を算出し、制御・演算手段により
光軸合わせ用変位手段を制御するようにすることができ
る（請求項８）。

【００６０】上記請求項２，４，７，８に記載した各偏
心測定装置においては、光照射手段と結像光学系とは、
互いに別個の光学系として構成することもできるが、
「光照射手段と結像光学系とがレンズ系を共有する」よ
うにできる。このようにすると、収束点変位手段と間隔
変化手段とを「上記レンズ系における保持手段側のレン
ズと保持手段との間隔を変化させる手段」として共通化
することができる（請求項９）。

【００６１】このように収束点変位手段と間隔変化手段
とを共通化する場合、この共通化された手段を「保持手
段を、その中心軸方向へ変位させるステージ」として構
成してもよいし（請求項１０）、「光源と光照射手段と
結像光学系と遮光板部材と撮像装置とを一体として、保
持手段の中心軸方向へ変位させるステージ」として構成
することもできる（請求項１１）。

【００６２】あるいはまた、共通化された収束点変位手
段と間隔変化手段とを「光照射手段と結像光学系とに共
通のレンズ系のうち、保持手段側のレンズをその光軸方
向へ変位させる手段」として構成してもよい（請求項１
２）。

【００６３】請求項９または１０または１１または１２
記載の非球面レンズの偏心測定装置において「撮像装置
を結像光学系の光軸方向へ変位させる撮像装置用変位手
段」を有することができる（請求項１３）。

【００６４】上に説明したように、請求項２，４，７，
８，９，１０，１１，１２に記載の各偏心測定装置にお
いては、光軸合わせ工程を行なう際に、光照射手段によ
る光束を、被検面における近軸球面の曲率中心へ収束さ
せるように照射し、次に、収束点変位手段により照射光
束の収束点が「所定の非球面部分」の曲率中心の近傍に
収束するように光照射が行なわれる。

【００６５】もし、被検レンズが特定の１種類に決まっ
ているときには、上記近軸球面の曲率中心と所定の非球
面部分の曲率中心とは、被検レンズを保持手段に保持さ
せた状態において偏心測定装置における２つの定点とな
り、収束点変位手段による収束点の変位は一定距離とな
る。

【００６６】従って、偏心測定装置を上記特定の非球面
レンズを測定対象として構成する場合であれば、上記２
つの定点に応じて、光照射手段と保持手段との間の距離
を２段階に設定し、収束点変位手段によりこの２段階の
距離を切り替えることにより収束点の変位を行なうこと
ができ、この切り替えは手動で行なっても良いし、自動
的に行なうようにすることもできる。

【００６７】また前述したように、光照射手段からは被
検レンズの被検面に向かって、収束性の光束もしくは発
散性の光束が照射されるが、被検面が凸面であるときは
収束性の光束が照射され、被検面が凹面であるときには
発散性の光束が照射される。

【００６８】発散性の光束を照射するには、光照射手段
の、被検面に対向するレンズとして凹レンズを用い、発
散性の光束を凹レンズにより形成して被検面に照射する
（この場合は収束点は光照射手段の内部に仮想的に存在
する）ようにしてもよいし、収束性の光束を一旦収束さ
せた後、発散させつつ被検面を照射するようにしてもよ
い。

【００６９】上記収束光束もしくは発散光束による被検
面の照射は、以下に説明する請求項１４以下の発明にお
いても同様である。

【００７０】請求項１４記載の非球面レンズの偏心測定
方法は、一方の面が非球面で他方の面が球面である非球
面レンズにおける非球面の偏心を測定する方法であっ
て、光軸合わせ工程と、中心位置検出工程と、表示工程
とを有する。

【００７１】被検レンズは例によって、結像光学系の一
方の側に被検面が結像光学系の側を向くように保持さ
れ、結像光学系の他方の側には、結像光学系の光軸を中
心とする微小な円形開口を持つ遮光板部材が配備され
る。

【００７２】「光軸合わせ工程」は、この配備状態にお
いて、被検面に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束
点を持つ収束性もしくは発散性の照射光束を照射し、被
検面における近軸球面からの反射光束を結像光学系によ
り遮光板部材の円形開口部に収束させ、円形開口を通過
した光束を受光面手段にスポット像として受け、スポッ
ト像の中心を結像光学系の光軸位置に合致させることに
より被検レンズの光軸と結像光学系の光軸とを合致させ
る工程である。

【００７３】「中心位置検出工程」は、光軸合わせされ
た状態において、遮光板部材を結像光学系の光軸方向
へ、被検面の非球面形状に応じた所定距離だけ変位さ
せ、被検面における所定の非球面部分からの反射光束
を、結像光学系により遮光板部材の円形開口部に収束さ
せ、上記円形開口を通過した光束を受光面手段にリング
像として受け、リング像の中心位置を検出する工程であ
る。

【００７４】「表示工程」は、中心位置検出手段による
検出結果を、被検レンズにおける被検面の偏心に関連づ
けて表示する工程である。

【００７５】請求項１５記載の非球面レンズの偏心測定
装置は、請求項１４記載の偏心測定方法を実施する装置
であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、結像光
学系と、遮光板部材と、撮像装置と、遮光板部材変位手
段と、検出手段と、表示手段とを有する。これらのう
ち、保持手段と光源と光照射手段と結像光学系とは、上
に説明した各偏心測定装置におけるものと同様である。

【００７６】「撮像装置」は、遮光板部材における円形
開口を通過した光束を受けて撮像を行なう。

【００７７】「遮光板部材」は、微小な円形開口を有
し、円形開口の中心軸を結像光学系の光軸に合致させ
て、結像光学系の像側、即ち結像光学系に関して保持手
段と逆の側に配備され、結像光学系の光軸方向へ変位可
能である。

【００７８】「遮光板部材変位手段」は、遮光板部材を
結像光学系の光軸方向へ変位させる手段である。

【００７９】「検出手段」は、撮像装置の撮像結果に基
づき、被検面からの反射光束の像の中心位置を検出する
手段である。

【００８０】「表示手段」は、検出手段の検出結果を被
検面の偏心に関連づけて表示する手段である。

【００８１】請求項１６記載の非球面レンズの偏心測定
方法は、一方の面が非球面で他方の面が球面である非球
面レンズにおける非球面の偏心を測定する方法であっ
て、光軸合わせ工程と、中心位置検出工程と、演算工程
とを有する。これらの工程のうち、光軸合わせ工程と、
中心位置検出工程は上記請求項１４記載の偏心測定方法
におけるのと同様である。

【００８２】「演算工程」は、検出されたリング像の中
心位置と被検面のデータとに基づき、被検面の偏心量も
しくは偏心量および偏心方向を演算算出する工程であ
る。

【００８３】請求項１７記載の非球面レンズの偏心測定
方法は、請求項１６記載の偏心測定方法を実施する装置
であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、結像光
学系と、遮光板部材と、撮像装置と、遮光板部材変位手
段と、演算手段と、表示手段とを有する。

【００８４】保持手段、光源、光照射手段、結像光学
系、遮光板部材、撮像装置および遮光板部材変位手段
は、請求項１５記載の偏心測定装置におけるものと同様
である。

【００８５】「演算手段」は、撮像装置の撮像結果と被
検面のデータとに基づき、被検面の偏心量もしくは偏心
量および偏心方向を演算算出する。

【００８６】「表示手段」は、演算手段の演算結果を表
示する手段である。

【００８７】請求項１５または１７記載の偏心測定装置
において、保持手段と光照射手段がレンズ系を共有する
ようにし、共有されたレンズ系のうちで、保持手段に対
向するレンズと保持手段との間の間隔を可調整とするこ
とができる（請求項１８）。

【００８８】請求項１５または１７または１８記載の偏
心測定装置において、遮光板部材変位手段は、「遮光板
部材を保持したステージ」と、このステージを結像光学
系の光軸方向へ変位させる「モータ」と、このモータの
回転角から上記ステージの移動位置を検出することによ
り遮光板部材の位置を検出する「位置検出手段」とを有
するように構成し、演算手段が、遮光板部材変位手段を
制御する機能をもつように構成できる（請求項１９）。

【００８９】請求項２０記載の非球面レンズの偏心測定
方法は、一方の面が非球面で他方の面が球面である非球
面レンズにおける非球面の偏心を測定する方法であっ
て、光軸合わせ工程と、中心位置検出工程と演算工程と
を有する。

【００９０】被検レンズは、結像光学系の一方の側に、
被検面が結像光学系の側を向くように保持され、結像光
学系の他方の側には、結像光学系の光軸を中心とする微
小な円形開口を持つ遮光板部材が配備される。

【００９１】「光軸合わせ工程」は、この配備状態で、
被検面に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持
つ収束性もしくは発散性の第１の照射光束と、被検面に
おける所定の非球面部分の曲率中心の近傍に収束点を持
つ発散性もしくは収束性の第２の照射光束を照射し、被
検面における近軸球面および所定の非球面部分からの反
射光束を共に結像光学系により遮光板部材の円形開口部
に収束させ、円形開口部を通過した光束を受光面手段に
スポット像およびリング像として受け、スポット像の中
心を結像光学系の光軸位置に合致させることにより被検
レンズの光軸と結像光学系の光軸とを合致させる工程で
ある。

【００９２】「中心位置検出工程」は、光軸合わせされ
た状態において、リング像の中心位置を検出する工程で
ある。

【００９３】「演算工程」は、検出された、リング像の
中心位置と被検面のデータとに基づき、被検面の偏心量
もしくは偏心量および偏心方向を演算算出する工程であ
る。

【００９４】請求項２１記載の非球面レンズの偏心測定
装置は、請求項２０記載の偏心測定方法を実施するため
の装置であって、保持手段と、光源と、光照射手段と、
結像光学系と、遮光板部材と、撮像装置と、演算手段
と、表示手段とを有する。これらのうち、保持手段、光
源、遮光板部材は、上記各偏心測定装置におけるものと
同様である。

【００９５】「光照射手段」は、光源からの光束を被検
レンズの被検面に向けて、収束位置が互いに異なり、光
軸が共通の、収束性もしくは発散性の２種の光束として
照射する光学系であって、上記共通の光軸を保持手段の
中心軸に合致させて設けられる。

【００９６】「結像光学系」は、光軸を保持手段の中心
軸と合致させ、被検面による２種の反射光束を同一位置
に結像させる光学系である。

【００９７】「撮像装置」は、遮光板部材における円形
開口部を通過した光束を受けて撮像する。

【００９８】「演算手段」は、撮像装置の撮像結果と被
検面のデータとに基づき、被検面の偏心量もしくは偏心
量および偏心方向を演算算出する。

【００９９】「表示手段」は、演算手段の演算結果を表
示する。

【０１００】請求項２１記載の偏心測定装置において、
光照射手段は「光軸からの距離に応じてパワーの異なる
２つのパワー領域を有し、各パワー領域による焦点位置
が、光軸上で互いに異なる２焦点光学素子」を有するこ
とができる（請求項２２）。この請求項２２の２焦点光
学素子としては「レンズ面がレンズ半径方向に２つのパ
ワーの異なる領域に分離された２焦点レンズ」を用いる
ことができるが、光源が単色光光源である場合には「ゾ
ーンプレート」とすることができる（請求項２３）。

【０１０１】請求項２１記載の偏心測定装置において、
光照射手段はまた「光源からの光束を等価な２光束に分
離する光束分離手段と、分離された２光束に対し、それ
ぞれ異なる収束点を与える２つの光照射手段と、これら
２つの光照射手段による光束を同一光軸に合流させる光
合流手段を有する」ように構成することができ（請求項
２４）、この場合、２つの光照射手段の少なくとも一方
が、収束点を変位させることができるように構成できる
（請求項２５）。

【０１０２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。

【０１０３】図１（ａ）は、請求項２記載の非球面レン
ズの偏心測定装置の実施の１形態を略示している。この
装置により請求項１記載の偏心測定方法を実施できる。

【０１０４】図１（ａ）において符号１は被検レンズを
示す。被検レンズ１は図２２に即して説明したように、
片面が非球面１ａで他方の面が球面１ｂである。

【０１０５】被検レンズ１は保持手段３により球面１ｂ
の側を保持される。保持手段３は、この形態において
「中空シリンダの一端を円環状の支持部とし、他端部側
を吸引手段に連結した「真空吸着式」のものであり、被
検レンズ１の球面側を吸着して保持する。図１（ａ）に
おいて符号２は保持手段３の「中心軸」を示す。

【０１０６】保持手段としては他に、中空シリンダを水
平面状支持体上に植立し、上部の円環状支持部に被検レ
ンズを載置して保持するようにしたものや、被検レンズ
の球面側を３点支持する方式のものが使用可能である。

【０１０７】保持手段３は被検レンズ１の球面１ｂの側
を上記の如く保持するので、保持された被検レンズ１の
球面１ｂの曲率中心（図２２に符号１ｂ’で示す）は、
被検レンズ１の保持態位に拘らず、常に中心軸２の上の
定位置に位置する。

【０１０８】即ち、保持手段３は「一方の面１ａが非球
面で他方の面が球面１ｂである被検レンズ１を、球面１
ｂの曲率中心が定位置となるように、球面１ｂ側で保
持」する。

【０１０９】図１（ａ）において、符号４は光源、符号
５はハーフミラー、符号６，７は集光レンズ、符号８は
遮光板部材、符号９は受光面、符号３０は移動手段を示
している。

【０１１０】光源４としては各種ランプやＬＥＤ、ＬＤ
や他のレーザー光源を利用でき、必要に応じてスペース
フィルタを配して実質的な点光源としてもよい。

【０１１１】光源４からの光はハーフミラー５により反
射され、集光レンズ６に入射して平行光束化され、次い
で集光レンズ７により集光され、収束光束と成って被検
レンズ１の被検面１ａに照射される。

【０１１２】集光レンズ６，７はその光軸を互いに合致
させ、且つ、合致した光軸を保持手段３の中心軸２に合
致させている。この形態においてハーフミラー５と集光
レンズ６，７は「光照射手段」を構成している。

【０１１３】即ち、この光照射手段は「光源４からの光
束を被検レンズ１の被検面１ａに向けて、収束性の光束
として照射する光学系」であって、光軸を保持手段３の
中心軸２に合致させている。

【０１１４】被検面１ａに照射された光は被検面１ａで
反射される。反射光は集光レンズ７に入射し、集光レン
ズ６とハーフミラー５を透過し、集光レンズ６，７の結
像作用により結像する。

【０１１５】即ち、この形態において集光レンズ６，７
は「結像光学系」を構成し、その光軸は「光照射手段」
の光軸および保持手段３の中心軸２に合致している。

【０１１６】遮光板部材８は、微小な円形開口８Ａの中
心軸を結像光学系の光軸（即ち保持手段３の中心軸２）
に合致させ、結像光学系（の集光レンズ６から）所定の
距離離れた位置に配備されている。

【０１１７】受光面９は、遮光板部材８に関して結像光
学系と逆側に配備され「遮光板部材８における円形開口
８Ａを通過した光束」を受ける。

【０１１８】保持手段３は、ステージ等である移動手段
３０により中心軸２の方向へ変位することにより光照射
手段および結像光学系に対し、その光軸方向へ移動させ
ることができるようになっている。

【０１１９】即ち、移動手段３０は「保持手段３に相対
的に、光照射手段による照射光束の収束点を変位させる
収束点変位手段」を構成する。上記移動手段３０はまた
「保持手段３と結像光学系の間隔を変化させる間隔変化
手段」をも構成する。即ち、図１（ａ）の形態において
は、収束点変位手段と間隔変化手段とが、移動手段３０
として共通化されている。

【０１２０】受光面９は、図１（ｂ）に示すように直交
２方向に目盛９Ａを印された「レチクル」であって、そ
の表面を図示されない観察用顕微鏡（観察手段）により
観察できるようになっている。即ち、この形態におい
て、受光面９と不図示の観察用顕微鏡とは「受光面手
段」を構成している。目盛９Ａの原点は、保持手段３の
中心軸２、即ち結像光学系（集光レンズ６，７）の光軸
位置に合致している。

【０１２１】別の形態として、受光面９を撮像装置の受
光面とし、観察手段を上記撮像装置の出力を表示するデ
ィスプレイとして受光面手段を構成することもできる。

【０１２２】以下に、図１に示す偏心測定装置による請
求項１記載の偏心測定方法の実施を説明する。

【０１２３】図１（ａ）に示すように、結像光学系（集
光レンズ６，７）の一方の側に被検レンズ１を、その被
検面１ａが結像光学系の側を向くように保持し、結像光
学系の他方の側に、結像光学系の光軸を中心とする微小
な円形開口８Ａを持つ遮光板部材８を配備した状態で
「光軸合わせ工程」を行なう。

【０１２４】即ち、被検面１ａに対し「被検面１ａの近
軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束性の照射光束」を照
射し、被検面１ａにおける近軸球面からの反射光束を結
像光学系により遮光板部材８の円形開口８Ａの部分に収
束させ、円形開口８Ａを通過した光束を受光面９にスポ
ット像として受け、スポット像の中心を結像光学系の光
軸位置に合致させることにより被検レンズの光軸と結像
光学系の光軸とを合致させる。

【０１２５】図２は、光軸合わせ工程を行なうときの保
持手段３と光照射手段・結像光学系の位置関係を説明図
として示している。

【０１２６】保持手段３に保持された被検レンズ１の被
検面１ａは、理想上は中心軸２の上に近軸球面の曲率中
心１ａ’が位置することになるので、光照射手段から、
即ち集光レンズ７から照射される収束性の光束が上記曲
率中心１ａ’に向かって収束するように光照射手段（集
光レンズ７）と保持手段３との位置関係を設定する。

【０１２７】集光レンズ７の焦点距離をｆ₁、被検面１
ａの近軸球面の曲率半径をＲ₀、集光レンズ７と被検面
１ａとの光軸上の間隔をＺとすると、これら３者間に
は、図２に示すように関係「ｆ₁＝Ｒ₀＋Ｚ」が成り立
つ。

【０１２８】被検レンズ１は、そのデータ、即ち被検面
である非球面１ａの形状、球面１ｂの形状および肉厚が
知れている。従って、測定が行なわれるとき、上記Ｒ₀
は知られており、焦点距離：ｆ₁は測定装置における定
数である。

【０１２９】従って、上記関係「ｆ₁＝Ｒ₀＋Ｚ」におけ
るｆ₁およびＲ₀が既知であるから、Ｚも被検レンズ１に
応じて一義的に定まる。

【０１３０】そこで、先ず、間隔：Ｚが上記関係「ｆ₁
＝Ｒ₀＋Ｚ」を満足するように、保持手段３の位置を定
める。この状態を「準備配備状態」と呼ぶ。なお、上記
関係は被検面が凸面である場合であり、被検面が凹面で
ある場合には、関係「ｆ₁＋Ｒ₀＝Ｚ」を満足するように
する。

【０１３１】保持手段３に被検レンズ１を単に保持させ
た状態では一般に、被検面１ａの近軸球面の曲率中心
は、保持手段３の中心軸２上からずれているが、このず
れは比較的小さく、このとき現実の曲率中心は図２の曲
率中心１ａ’の位置の近傍にある。

【０１３２】従って上記準備配備状態において光照射手
段から照射される収束光束は「被検面１ａの近軸曲率中
心近傍に収束点を持つ収束光束」である。

【０１３３】さて、図３を参照すると、被検面１ａに照
射された収束光束は被検面１ａにより反射され、集光レ
ンズ７，６により構成される「結像光学系」に入射して
結像される。

【０１３４】上述の如く、準備配備状態では、収束光束
は被検面１ａの近軸球面の曲率中心１ａ’の近傍に収束
するように照射されるので、被検面１ａにおける近軸球
面部分からの反射光は、図３に破線で示すように、上記
曲率中心１ａ’のごく近傍から放射された発散光束によ
うに進み、集光レンズ７により平行光束化され、集光レ
ンズ６の焦点位置に結像する。

【０１３５】遮光板部材８は、集光レンズ６の焦点位置
に円形開口８Ａの中心が合致するように配備されてい
る。

【０１３６】一方、被検面１ａの近軸球面外に入射する
光は入射位置が被検面の非球面部分であり、その曲率中
心は収束光束の収束点とずれているため、反射光の向き
は実線で示すように、入射時の光路とは異なるものと成
り、結像光学系による結像点は、図３に示すように円形
開口８Ａの位置とはずれた位置になり、遮光板部材８に
より遮光されてしまう。

【０１３７】このため、準備配備状態では、被検面１ａ
の近軸球面部分からの反射光のみが円形開口８Ａを通過
し、図１における受光面９上には、図４に示すような
「スポット像」が得られることになる。

【０１３８】そこで、受光面９上におけるこのスポット
像を不図示の観察用顕微鏡により観察しつつ、被検レン
ズ１の保持手段３に対する保持態位を手動で調整し、受
光面９上におけるスポット像の中心が目盛９Ａの原点位
置、即ち、結像光学系の光軸上に位置するようにする。

【０１３９】この状態が実現した状態は、被検面１ａの
近軸球面部分からの反射光束が遮光板部材８の円形開口
８Ａの中心、即ち結像光学系の光軸上に結像した状態で
あり、このとき物点としての近軸曲率中心１ａ’は現実
に結像光学系の光軸上にある。

【０１４０】被検レンズ１の球面１ｂの曲率中心は、被
検レンズ１の保持態位の如何に拘らず中心軸２上、即ち
結像光学系の光軸上にあるから、上記のように近軸曲率
中心１ａ’が結像光学系の光軸上に位置した状態は、図
２２に即して説明した「被検レンズ１の光軸１Ｂ」と結
像光学系の光軸とが合致した状態である。

【０１４１】以上が「光軸合わせ工程」である。

【０１４２】続いて「測定工程」が行なわれる。測定工
程は、上記の如く「光軸合わせされた状態」において、
照射光束の収束点を被検面１ａにおける「所定の非球面
部分における曲率中心近傍」に移動させ、この所定の非
球面部分からの反射光束を結像光学系により遮光板部材
の円形開口部に収束させ、円形開口を通過した光束を受
光面手段にリング像として得、リング像の中心の結像光
学系の光軸からのずれ量もしくは上記ずれ量とずれの方
向とにより、被検面の非球面の偏心量もしくは偏心量と
偏心方向とを測定することにより行なわれる。

【０１４３】図１（ａ）の状態において、保持手段３
を、移動手段３０により保持手段３の中心軸２の方向、
即ち、光照射手段・結像光学系の光軸方向に沿って、集
光レンズ７の側へ近付けていく。

【０１４４】すると、光照射手段から被検面１ａに照射
される光束の収束点は、近軸球面の曲率中心から離れて
いき、近軸球面部分からの反射光束の結像光学系による
結像点は遮光板部材８の円形開口８Ａの部分から光軸方
向へずれる。

【０１４５】図５に示すように、光照射手段からの照射
光束の収束点が、被検面１ａの非球面部分（光軸からの
距離：Ｈの非球面部分）の理想上の曲率中心１ａ''に入
射するとき、この非球面部分からの反射光束は曲率中心
１ａ''の近傍からの発散光束の如く進み、集光レンズ７
により平行光束化され、集光レンズ６の焦点面位置、即
ち円形開口８Ａの部分に集光して円形開口８Ａを通過す
る。

【０１４６】その結果、受光面９上には図６に示すよう
に、小スポット像Ｉｓとリング像Ｉｒとが得られる。こ
れらの像のうち、小スポット像Ｉｓは「近軸球面の頂部
近傍で反射され結像光学系の光軸に近い領域を進む反射
光束」によるものであり、既に被検レンズ１と結像光学
系の光軸合わせができているので、収束点を変位させる
上記工程によってはその中心位置が変化せず、同中心位
置は受光面９における目盛９Ａの原点にある。

【０１４７】一方、リング像Ｉｒは非球面部分からの反
射光束によるものであり、もし被検面１ａに偏心がなけ
れば、図６に示すように「小スポット像と同心」になる
が、実際には被検面における偏心の影響で、図７に示す
ように小スポット像Ｉｓの中心とリング像Ｉｒの中心位
置Ｐとは一致しない。

【０１４８】このとき、小スポット像Ｉｓの中心位置、
即ち、結像光学系の光軸位置とリング像Ｉｒの中心位置
Ｐとの間に距離である「中心位置Ｐの偏倚量：ｅ」と被
検面の偏心量とは対応関係にあり、上記偏倚量：ｅの大
小により偏心量の大小を知ることができる。またリング
像Ｉｒの中心位置ｐの「偏心角：Φ」により偏心方向を
知ることができる。

【０１４９】前述したように、製品としての非球面レン
ズにおける偏心が許容範囲内であるか否かを調べるよう
な場合であれば、偏倚量：ｅと偏心量との関係を予め実
験的に定めて、受光面９に許容限界に対応する円（その
中心は目盛９Ａの原点に一致させる）を印し、リング像
Ｉｒの中心位置Ｐが上記円の内部にあれば偏心が許容範
囲内であり、円外にあれば許容範囲外であるとすること
により、被検レンズの良非を知ることができる。

【０１５０】周知の如く、非球面は一般に、非球面軸方
向にｆ軸をとり、ｆ軸に直交する方向にｈ座標をとると
き、近軸球面の曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の非
球面係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして、ｆ(ｈ)＝(１／Ｒ)・ｈ²／［１＋√｛１−(１＋Ｋ)(ｈ／Ｒ)²｝］＋Ａ・ｈ⁴＋Ｂ・ｈ⁶＋Ｃ・ｈ⁸＋Ｄ・ｈ¹⁰＋．．．で与えられる。

【０１５１】図５に即して説明した「光軸からの距離：
Ｈの非球面部分」は、上記非球面の式においてｆ(Ｈ)の
「ごく近傍の非球面部分」である。この非球面部分の理
想上の曲率中心１ａ''と近軸球面の曲率中心１ａ’との
間の距離：ΔＲは、微分：ｄｆ(Ｈ)／ｄｈをｆ’(Ｈ)、
近軸球面の曲率半径を前記の如くＲ₀として、 ΔＲ＝Ｈ／ｆ’（Ｈ）＋ｆ（Ｈ）−Ｒ₀ で与えられる。

【０１５２】従って、被検レンズ１の被検面の形状：ｆ
(ｈ)が既知である状態において、Ｈが定まれば「ΔＲ」は
定数である。ｈの値を任意の値：Ｈに選択すると、その
値：Ｈに応じたΔＲだけ、収束点位置を近軸球面の曲率
中心から変位させれば、受光面９上にはリング像Ｉｒが
得られる。

【０１５３】しかし、選択された「Ｈ」に応じた「Δ
Ｒ」が小さすぎるような場合には、収束点位置の変位を
精度良く行なうことが難しくなり測定操作が面倒になる
から、上記ｈの値の選択に際しては「ΔＲが可及的に大
きくなる」ように選択を行なうのが好ましく、このよう
にして、ｈの値として適切に選択された「Ｈ」により定
まる非球面部分ｆ(Ｈ)を「所定の非球面部分」と称する
のである。

【０１５４】ここで、前述したリング像Ｉｒの中心位置
Ｐの偏倚量：ｅと被検面１ａの偏心量：θとの関係を説
明する。

【０１５５】集光レンズ６，７により構成される結像光
学系は「リレーレンズ系」を構成するから、集光レンズ
６，７のレンズ中心を通る光線が「光軸に対してなす
角」は互いに等しい。

【０１５６】被検面における所定の非球面部分：ｆ(Ｈ)
の曲率中心が、被検レンズにおける光軸から微小距離：
ξだけずれているとすると被検面の偏心量：θ（図Ａ参
照）と上記ξとの間には、関係「ｔａｎθ＝ξ／ΔＲ」
が成り立つ。

【０１５７】非球面部分：ｆ(Ｈ)の曲率中心が被検レン
ズの光軸から微小距離：ξだけずれていると、上記非球
面部分：ｆ(Ｈ)の理想上の曲率中心に収束するように照
射された光の、上記非球面部分からの反射光は、あたか
も光軸から２ξだけずれた点を物点とするようにふるま
う。

【０１５８】上記物点からの光線は、集光レンズ６の焦
点位置に置かれた遮光板部材８の円形開口８Ａの位置に
結像するが、その結像位置は上記物点の高さ：２ξに結
像光学系の横倍率：ｆ₂／ｆ₁を掛けた「２ξ・ｆ₂／
ｆ₁」となる。

【０１５９】集光レンズ６の中心を通る光線が光軸と成
す角を「α」とすると、ｔａｎα＝(２ξ・ｆ₂／ｆ₁）／ｆ₂＝２ξ・／ｆ₁ である。

【０１６０】従って、遮光板部材８から受光面９に到る
距離をＷ（測定装置の定数である）とすると、リング像
Ｉｒの中心位置Ｐは結像光学系の光軸から、ｅ＝(ｆ₂＋Ｗ）・ｔａｎα＝(ｆ₂＋Ｗ）・２ξ・／ｆ₁ だけ離れた位置となり、これから「ξ＝(ｅ・ｆ₁）／
｛２(ｆ₂＋Ｗ）｝」が得られる。

【０１６１】従って、偏心量：θは、 θ＝ｔａｎ~¹(ξ／ΔＲ)＝ｔａｎ~¹[(ｅ・ｆ₁)／｛２・ΔＲ・(ｆ₂＋Ｗ)｝] （１）で与えられることになる。

【０１６２】（１）式の右辺で「ｅ」以外は既知である
から、観察用顕微鏡によりリング像Ｉｒの中心位置Ｐ
（図７）の座標(Ｘ_P，Ｙ_P)を目視で読取り、その結果か
ら偏倚量：ｅを演算「√(Ｘ_P ²＋Ｙ_P ²)」により算出し、
これを（１）式に代入すれば、偏心量：θを数値として
測定できる。また、Φ＝ｔａｎ~¹(Ｙ_P／Ｘ_P)により変位
方向を数値的に特定することができる。

【０１６３】実際に偏心量：θや偏心方向：Φを数値的
に特定するにはリング像Ｉｒの中心位置Ｐの座標を読み
取る必要があるが、リング像Ｉｒの中心位置Ｐは「像と
して結像」している訳ではなく、リング像Ｉｒに相対的
に読取られるものであり、正確な読取りには熟練が必要
になる。

【０１６４】請求項３，４の発明においては、このよう
な中心位置読取に関する熟練を不要とする。

【０１６５】図８は、請求項４記載の偏心測定装置の実
施の１形態を略示している。繁雑を避けるため、混同の
虞れがないと思われるものに就いては、図１におけると
同一の符号を用いた。

【０１６６】図１に示す形態との差異は、第１に「受光
面手段」として撮像装置１０が用いられ、第２に「演算
手段」としての画像処理装置１１および「表示手段」と
してのモニタ１２を有することである。

【０１６７】被検レンズ１は保持手段３に「球面の曲率
中心が定位置となるように、球面側で保持」され、光源
４からの光束は「光照射手段」を構成するハーフミラー
５および集光レンズ６，７により、被検レンズ１の被検
面に向けて、収束性の光束として照射される。

【０１６８】被検面による反射光は、光軸を保持手段３
の中心軸２と合致させた「結像光学系」である集光レン
ズ７，６により結像される。

【０１６９】微小な円形開口８Ａの中心軸を結像光学系
の光軸に合致させた遮光板部材８は結像光学系から所定
の距離離れた位置に配備され、円形開口８Ａを通過した
光束を受ける受光面手段としての撮像装置１０が設けら
れている。

【０１７０】保持手段３に相対的に、照射光束の収束点
を変位させる収束点変位手段および保持手段３と結像光
学系の間隔を変化させる間隔変化手段とは、図８に図示
されていないが、図１に示す移動手段３０により構成さ
れる。

【０１７１】撮像装置１０はＣＣＤカメラであり、その
受光面で受光する像を、予め設定された平面座標（図１
におけるレチクルの目盛９Ａに対応する）を持って撮像
し、その撮像データを画像処理装置１１におくる。

【０１７２】上記平面座標の基準座標(Ｘ₀，Ｙ₀)は、撮
像装置１０の受光面と結像光学系の光軸との交点位置で
ある。

【０１７３】画像処理装置１１はコンピュータ等から構
成され、撮像装置１０から入力される画像データに所定
の画像処理を行ない、また所定の演算を行なう。

【０１７４】図８に示すように、結像光学系の一方の側
に被検レンズ１を、被検面１ａが結像光学系の側を向く
ように保持した状態で「光軸合わせ工程」を行なう。

【０１７５】光照射手段から照射される収束性の照射光
束の集光点が被検面の近軸曲率中心近傍（理想上の近軸
曲率中心）になるように保持手段３の位置を設定し、光
源４を点灯させると、被検面１ａの近軸球面からの反射
光束は結像光学系により遮光板部材８の円形開口８Ａ部
に収束し、円形開口８Ａを通過した光束は撮像装置１１
の受光面上に「スポット像」を形成する。

【０１７６】スポット像は撮像装置１０により撮像さ
れ、そのデータが画像処理装置１１に送られる。

【０１７７】画像処理装置１１は、入力されたスポット
像のデータに対する画像処理を行ない、スポット像の中
心位置を算出し、その結果を表示手段としてのモニタ１
２に表示する。

【０１７８】即ち、この段階では、モニタ１２の画面に
は撮像装置１１の受光面に関連して設定された平面座標
（直交座標で、その原点は上記基準座標(Ｘ₀，Ｙ₀)に対
応する）が表示され、画像処理装置１１により算出され
たスポット像の中心位置がポイント像として上記平面座
標上に表示される。

【０１７９】そこで、モニタ１２を参照しつつ、保持手
段３に対する被検レンズ１の保持態位を調整してスポッ
ト像の中心位置をモニタ１２上の平面座標の原点に一致
させれば、被検レンズ１の光軸は保持手段３の中心軸２
に合致し、被検レンズ３の光軸と結像光学系の光軸とが
一致した状態が実現し、光軸合わせ工程が完了する。

【０１８０】光軸合わせ工程が完了したら、図示されな
い移動手段により保持手段３を中心軸方向へ前述の距
離：ΔＲだけ変位させて、照射光束の収束点が、所定の
非球面部分（光軸から距離：Ｈの非球面部分。ΔＲはこ
の部分における非球面形状、即ち非球面のデータにより
定まる）の曲率中心近傍（理想上の曲率中心）になるよ
うにする。

【０１８１】すると、撮像手段１１の受光面には前述の
リング像が投射される。

【０１８２】撮像装置１０はリング像を撮像し、画像処
理装置１１は撮像装置１０から入力されるリング像のデ
ータに対し画像処理を行ない、リング像の中心位置座標
(Ｘ_P，Ｙ_P)を算出し、モニタ１２の画面上の前記平面座
標にリング像とともに、算出された「リング像の中心位
置」をポイント像として表示する。

【０１８３】以上が「中心位置検出工程」である。

【０１８４】画像処理装置１１また「演算工程」とし
て、算出されたリング像の中心位置座標(Ｘ_P，Ｙ_P)に応
じて、演算「ｅ＝√｛(Ｘ_P−Ｘ₀)²＋(Ｙ_P−Ｙ₀)²｝」を
実行し、演算結果「ｅ」を、前記（１）式に代入して演
算： θ＝ｔａｎ~¹[(ｅ・ｆ₁)／｛２・ΔＲ・(ｆ₂＋Ｗ)｝] により偏心量：θを求め、また演算： Φ＝ｔａｎ~¹｛(Ｙ_P−Ｙ₀)／(Ｘ_P−Ｘ₀）} により変位方向：Φを求め、得られた「θ，Φ」をモニ
タ１２に表示する。

【０１８５】画像処理装置１１は、必要に応じてプリン
タやファイル出力手段を有することができ、要求に応じ
て、上記演算結果であるθ，Φをプリント出力あるいは
ファイル出力することができる。

【０１８６】上に説明した請求項１〜４記載の発明の実
施の形態から明らかなように、偏心測定には、被検面の
非球面形状のデータとして、近軸球面の曲率半径：Ｒ₀
および所定の非球面部ｆ(Ｈ)における曲率半径、さらに
これら２つの曲率半径の差：ΔＲが必要である。

【０１８７】これらは、被検レンズが１種類である場合
には、光軸からの距離：Ｈを適正に選択すれば一義的に
定まる。この場合、収束点変位手段および間隔変位手段
により保持手段と光照射手段・結像光学系の位置関係を
変化させるとき、変化の前後における「位置関係」およ
びそれらの位置関係間の変位量：ΔＲは一定であるか
ら、光軸合わせ工程を行なうときと、測定工程あるいは
中心位置検出工程を行なうときとの保持手段の位置を、
偏心測定装置における２つの基準位置として予め設定し
ておけば、光軸合わせ工程と測定工程等を容易に行なう
ことができる。

【０１８８】測定対象である非球面レンズが１種類であ
る場合には、偏心量：θおよび偏心方向：Φの演算に使
用する非球面のデータ：ΔＲも一義的に定まるので、こ
れは演算の定数として演算手段である画像処理装置１１
に記憶させておけばよい。

【０１８９】測定対象が特定の種類の非球面レンズに限
られない場合には、ΔＲは被検レンズに応じて変化する
ので、その場合には演算手段の入力部から被検レンズの
データとして入力するようにすればよい。

【０１９０】図９（ａ）は、請求項５記載の偏心測定装
置の実施の１形態を略示している。混同の虞れが無いと
思われるものに就いては、図１におけると同一の符号を
用いた。

【０１９１】この実施の形態は、図１に示した形態にお
いて、位置決め基準面部材１３，１４（図９（ｂ））を
配した点に特徴がある。

【０１９２】基準面部材１３，１４は、図９（ｂ）に示
すように、結像光学系の光軸（集光レンズ６，７の共通
光軸、保持手段３の中心軸２に一致している）から、互
いに直交する方向へ被検レンズ１の半径分だけ離れた当
接面を有し、被検レンズ１を保持手段３に保持する際
に、被検レンズのレンズの外周面を上記当接面に当接さ
せることにより保持手段４に対する被検レンズの位置決
めを行なうためのものである。

【０１９３】一般に、レンズ外周部、所謂「コバ面」
は、その中心軸（コバ面のなす円筒面の軸）がレンズ光
軸と近似的に一致する場合が多い。

【０１９４】そこで上記の如く位置決めして被検レンズ
１を保持手段に保持させると、「コバ面の中心軸がレン
ズ光軸と合致している場合」は、被検レンズ１を保持手
段に保持させただけで、光軸合わせ工程が完了した状態
が実現するので、被検レンズ１を保持手段３に保持させ
た状態において、照射光束の収束点が所定の非球面部分
の曲率中心近傍になるように保持体と光照射手段・結像
光学系との位置関係を定めて良く、このようにすれば、
被検レンズ１の保持手段による保持後、いきなり「リン
グ像の中心位置」を検出することにより偏心測定を実施
でき、測定工程が有効に簡素化される。

【０１９５】また、コバ面の中心軸とレンズ光軸が合致
していなくても、その不一致が微小であれば、光軸合わ
せ工程における被検レンズ１の保持手段３に対する態位
調整（このときは基準面部材１３，１４を退避させてお
く）が容易になる。

【０１９６】また、上記の如く被検レンズ１を保持手段
３に位置決めして保持させた状態でリング像の中心位置
により偏心測定すると、得られる偏心量は「レンズ光軸
に対する非球面軸の偏心量」ではなく「コバ面の中心軸
に対する偏心」であるが、非球面レンズを「コバ面を基
準としてレンズ枠に組み付ける場合の」ように、さほど
高精度の偏心測定を必要としない場合には、このような
偏心測定でも十分である場合があり、その場合には、こ
の実施形態による偏心測定は短時間で簡単に実行できる
ので有効である。

【０１９７】図１０は請求項８記載の偏心測定装置の実
施の１形態を示している。混同の虞れが無いと思われる
ものに就いては、図１，８におけると同一の符号を付し
た。

【０１９８】一方の面が非球面１ａで他方の面が球面１
ｂである被検レンズ１は、球面の曲率中心が定位置とな
るように球面１ｂ側で保持手段３に保持される。

【０１９９】光源４からの光束は「光照射手段」を構成
するハーフミラー５、集光レンズ６，７により被検レン
ズ１の被検面１ａに向けて収束性の光束として照射され
る。

【０２００】被検面１ａによる反射光束は、結像光学系
を構成する集光レンズ７，６により結像される。

【０２０１】遮光板部材８は、微小な円形開口８Ａの中
心軸を結像光学系の光軸に合致させ、結像光学系から所
定の距離（集光レンズ６の焦点距離）だけ離れた位置に
配備される。

【０２０２】被検面１ａからの反射光のうち、遮光板部
材８の円形開口８Ａを通過した光束は「受光面手段」で
ある撮像装置１０の受光面に受光され、予め設定された
平面座標（その基準位置は、結像光学系の光軸と上記受
光面との交点である）に従って撮像される。撮像装置１
０はＣＣＤカメラである。

【０２０３】撮像装置１０の出力は制御・演算手段１１
０に入力される。

【０２０４】ステッピングモータ１１１により回転駆動
されるスピンドル１１２が保持手段３に接続され、保持
手段３は中心軸２の回りに回転されるようになってい
る。ステッピングモータ１１１にはアブソリュート型の
ロータリエンコーダ１１３が接続されて「スピンドル１
１２の回転原点位置に対するステッピングモータ１１１
の回転角」を検出し、これを制御・演算手段１１０に向
けて出力できるようになっている。

【０２０５】上記ステッピングモータ１１１とスピンド
ル１１２とロータリエンコーダ１１３とは、保持手段３
をその中心軸２の回りに回転させる「回転駆動手段」を
構成している。

【０２０６】図１０において符号１２１は「径方向位置
調整部材」を示す。径方向位置調整部材１２１は「カム
形状」をなし、ステッピングモータ１３１により回転駆
動されることにより、被検レンズ１の周面部との当接面
１４１を中心軸２に直交する方向へ変位させ、保持手段
３に保持された被検レンズ１を、中心軸２に直交する方
向（結像光学系の光軸に直交する方向）へ変位させる。

【０２０７】ステッピングモータ１３１にはアブソリュ
ート型のロータリエンコーダ１５１が接続され、ステッ
ピングモータ１３１の回転原点に対する回転角（径方向
位置調整部材１２１による被検レンズ１の変位量に対応
する）を検出し、これを制御・演算手段１１０に向けて
出力できるようになっている。

【０２０８】径方向位置調整部材１２１とステッピング
モータ１３１とロータリエンコーダ１５１は、保持手段
３に保持された被検レンズ１の外周面に当接して被検レ
ンズ１を保持手段３の中心軸２に直交する所定の方向へ
変位させる「光軸合わせ用変位手段」を構成する。

【０２０９】保持手段４と上記「回転駆動手段」および
上記「光軸合わせ用変位手段」は、移動手段３０に搭載
され、全体が保持手段３の中心軸２の方向へ変位できる
ようになっている。移動手段３０は「保持手段３に相対
的に、照射光束の収束点を変位させる収束点変位手段」
と、「光照射手段と保持手段との間隔を変化させる間隔
変化手段」とを構成する。

【０２１０】制御・演算手段１１０はコンピュータで
「表示手段」としてのモニタを有し、撮像装置１０の撮
像結果と被検面１ａのデータとに基づき、被検面１ａの
偏心量もしくは偏心量および偏心方向を演算算出すると
ともに、上記回転駆動手段と光軸合わせよう変位手段を
制御する。

【０２１１】以下、この図１０の実施の形態に基づき、
請求項６記載の偏心測定方法を説明する。

【０２１２】上記の如く、集光レンズ６，７で構成され
る結像光学系の一方の側に、被検レンズ１を、被検面１
ａが結像光学系の側を向くように保持し、結像光学系の
他方の側に、結像光学系の光軸を中心とする微小な円形
開口８Ａを持つ遮光板部材８を配備した状態で光源４を
点灯する。

【０２１３】光源４からの光束はハーフミラー５に反射
され、ハーフミラー５とともに光照射手段を構成する集
光レンズ６，７の作用により収束性の照射光束と成って
被検面１ａに照射される。

【０２１４】このとき保持手段３の集光レンズ７に対す
る位置は、保持した被検レンズ１被検面の（理想上の）
近軸曲率中心に照射光束の収束点が合致するように設定
されている。

【０２１５】被検面１ａからの反射光束の内、近軸球面
からの反射光束は結像光学系により遮光板部材８の円形
開口部に収束し、円形開口８を通過した光束は受光面手
段をなす撮像装置１０の受光面に円形のスポット像を形
成する（図４参照）。

【０２１６】この状態では、被検レンズ１の光軸と結像
光学系の光軸とは合致していないので、これら光軸を合
致させる光軸合わせ工程を行なう。前述したように、光
軸合わせは、基本的には上記円形のスポット像の中心
を、撮像装置１１の予め設定された平面座標の基準位置
（結像光学系の光軸と上記受光面との交点）に合致させ
ることであるが、図１１の形態においては以下のように
行なう。

【０２１７】即ち、被検レンズ１をスピンドル１１２に
より結像光学系の光軸の回りに回転させることによりス
ポット像に生ずる回転の回転半径を０とするように保持
手段３に対する被検レンズ１の保持態位を調整する。

【０２１８】この保持態位の調整は、例えば、制御・演
算手段１１０の画像処理機能により算出されたスポット
像の中心位置を上記平面座標との関連でモニタの画面に
ポイント像として表示し、スピンドル１１２による被検
レンズ１の回転に伴う上記ポイント像の動きを見なが
ら、ポイント像が上記平面座標の原点に合致するように
手動で行なっても良く、この場合には上記「光軸合わせ
用変位手段」は省略することも可能である（請求項
６）。

【０２１９】請求項８記載の偏心測定装置においては、
この光軸合わせを光軸合わせ用変位手段を制御・演算手
段１１０で制御して行なう。

【０２２０】スピンドル１１２により被検レンズ１を回
転させる以前の状態（被検レンズ１を保持手段３に最初
に保持させた状態）におけるスポット像の中心位置を画
像処理で算出してこれを「初期位置」として制御・演算
装置１１０に記憶する。

【０２２１】次いで、スピンドル１１２で被検レンズ１
を回転させつつ、ロータリエンコーダ１１３により回転
角を計測してその結果を制御・演算手段１１０に取り込
み、スポット像の中心位置を所定の回転角ごとにサンプ
リングして記憶する。

【０２２２】サンプリングのポイント数をｎ、カウント
数をｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）とし、撮像装置１０の受光面
の平面座標を直交ＸＹ座標とする。カウント数：ｉに対
応するサンプリング位置でのスポット像の中心座標を
(Ｘi，Ｙi)とすると、スポット像の中心位置の「円軌
跡」の回転中心：Ｘsc，Ｙscは、Ｘsc＝（ΣＸｉ）／
ｎ，Ｙsc＝（ΣＹｉ）／ｎ（和は、何れもｉに就き、０
からｎ−１までとる）で与えられる。

【０２２３】前述の如く、集光レンズ７，６の焦点距離
をそれぞれ前記の如くｆ₁，ｆ₂、遮光板部材８と撮像装
置１０の受光面との間の距離をＷとすると、上記受光面
上におけるスポット像の中心の回転半径：Ｒｓ、被検面
１ａの近軸曲率中心と中心軸２とのずれ：Ｄ、ずれの
角：φは、それぞれ以下のように与えられる。

【０２２４】Ｒｓ＝√［Σ｛（Ｘｉ−Ｘsc）²＋（Ｙｉ
−Ｙsc）²｝／ｎ］Ｄ＝［ｆ₁／｛２（ｆ₂＋Ｄ）｝］・Ｒｓ φ＝Σ√［ｔａｎ~¹{(Ｙｉ−Ｙsc）/（Ｘｉ−Ｘsc）}-2
πｉ／ｎ］／ｎ和は、いずれもｉにつき０からｎ−１までとる。

【０２２５】これらを演算により得たら、制御・演算手
段１１０はステッピングモータ１１１を制御して、先
ず、被検レンズ１を「初期保持位置」即ち、回転させる
以前の状態（回転原点）に戻し、次いでステッピングモ
ータ１１１によるスピンドル１１２の回転により、被検
レンズ１を上記回転原点から上記ずれの角：φだけ回転
させた状態でスピンドル１１２の回転を止める。なお、
このとき、径方向位置調整部材１２１は、被検レンズ１
に当接していない。

【０２２６】径方向位置調整部材１２１の当接面１４１
が、中心軸２から被検レンズ１の半径分だけ離れた位置
を当接面１４１の原点として記憶しておき、制御・演算
手段１１０は、ステッピングモータ１３１を制御し、径
方向位置調整部材１２１の当接面１４１に原点位置から
上記ずれ：Ｄだけ変位させる。その後、ステッピングモ
ータ１３１を逆回転させ、径方向位置調整部材１２１を
被検レンズ１から退避させる。

【０２２７】以下、上記のプロセスにより再度上記Ｄ，
φを演算算出し、「Ｄ」の値が十分に０に近くないとき
には、「光軸合わせ用変位手段」による上記光軸合わせ
の工程を行なう。この工程を必要に応じて繰返し、Ｄの
値が実質的に０となるようにすれば、被検レンズ１の光
軸が結像光学系の光軸に光軸合わせされた状態が実現す
る。

【０２２８】即ち、制御・演算手段１１０は、撮像装置
１０が受光するスポット像の中心位置と、スポット像の
回転に伴う上記中心位置の円軌跡の半径により、保持手
段３の中心軸２に対する被検レンズ１の光軸の偏心量お
よび偏心方向を算出して光軸合わせ用変位手段を制御し
て光軸合わせを行なうのである。

【０２２９】続いて、中心位置検出工程が行なわれる。

【０２３０】移動手段３０により、被検レンズ１を保持
手段３の中心軸２の方向へ、距離：ΔＲだけ変位させ、
収束点変位と間隔変化とを実現する。

【０２３１】この状態で、撮像装置１０の受光面上には
被検面の所定の非球面部分（前述のｆ（Ｈ）の部分）か
らの反射光束によるリング像が得られる。

【０２３２】ステッピングモータ１１１によりスピンド
ル１１２を回転させると、リング像自体も回転する。

【０２３３】制御・演算装置１１０による画像処理機能
により、リング像の中心が上記回転によって描く「円軌
跡」の中心を求める。これには前述のスポット像の中心
の円軌跡の中心を求めたのと同様に、上記リング像の中
心の回転を、所定の回転角毎にサンプリングする。

【０２３４】即ち、前記と同様にサンプリング数をｎ、
カウント数をｉ（０〜ｎ）とし、カウント数：ｉに対す
るリング像の中心の座標を（Ｘri，Ｙri）とすると、こ
の中心の円軌跡の中心の座標（Ｘrc，Ｙrc）は、Ｘrc＝
（ΣＸri）／ｎ，Ｙrc＝（ΣＹri）／ｎ（和は、何れも
ｉに就き、０からｎ−１までとる）で与えられる。

【０２３５】従って、円軌跡の半径：Ｒｒは、Ｒｒ＝√
［Σ｛（Ｘri−Ｘrc）²＋（Ｙri−Ｙrc）²｝／ｎ］（和
は、何れもｉに就き、０からｎ−１までとる）となり、
これは（１）式における「ｅ」に相当する。このように
して「中心位置検出工程」が完了する。

【０２３６】このとき被検面１ａの偏心量：θおよび変
更方向：Φは、「演算工程」として、それぞれ、演算： θ＝ｔａｎ~¹[(Ｒｒ・ｆ₁)／｛２・ΔＲ・(ｆ₂＋Ｗ)｝] Φ＝Σ√［ｔａｎ~¹{(Ｙri−Ｙrc）/（Ｘri−Ｘrc）}-2
πｉ／ｎ］／ｎを実行するすることにより与えられる（和は、何れもｉ
に就き、０からｎ−１までとる）。「ｆ₁，ｆ₂」は勿
論、集光レンズ７，６の焦点距離、「Ｗ」は、遮光板部
材８と撮像装置１０の受光面との間の距離である。

【０２３７】この演算結果は「表示手段」としてのモニ
タに表示される。

【０２３８】上記図１，８，９，１０に示す偏心測定装
置の実施形態は、光照射手段と結像光学系とが集光レン
ズ６，７によるレンズ系を共有し、収束点変位手段と間
隔変位手段とは共通の手段で「集光レンズ６，７による
レンズ系における保持手段３側の集光レンズ７と保持手
段３との間隔を変化させる手段」である。従って、図
１，８，９，１０に示された実施の形態は請求項９記載
の偏心測定装置の実施の形態でもある。

【０２３９】また、これら図１，８，９，１０に示され
た形態では、共通化された収束点変位手段と間隔変位手
段とは「保持手段３をその中心軸２の方向へ変位させる
移動手段３０」であるが、前述したように「ステージ」
として構成することができる（請求項１０）。

【０２４０】図１１に示す実施の形態は、図１０に即し
て説明した実施形態において、保持手段３と回転駆動手
段（ステッピングモータ１１１とスピンドル１１２とロ
ータリエンコーダ１１３で構成される）と光軸合わせ用
変位手段（径方向位置調整部材１２１とステッピングモ
ータ１３１とロータリエンコーダ１５１により構成され
る）とを搭載し、中心軸２の方向へ移動可能な移動手段
３０をステージとし、これをステッピングモータ１８１
で駆動可能とし、ステッピングモータ１８１に設けたア
ブソリュート型のロータリエンコーダ１９１により移動
手段３０の移動量を検出できるようにしている。

【０２４１】即ち、ロータリエンコーダ１９１は、移動
手段３０の原点位置からの変位量に対応するステッピン
グモータ１８１の回転角を検出する。そしてコンピュー
タにより構成された制御・演算手段１１０はステッピン
グモータ１８１を介して移動手段３０の移動を制御す
る。

【０２４２】「リング像」を受光面上に形成するに際し
ては、光照射手段による照射光束の収束点は、被検面の
所定の非球面部分（ｆ(Ｈ)の部分）の理想上の、即ち偏
心のない場合の曲率中心に合致させる必要がある。

【０２４３】前述したように、非球面における非球面軸
からの距離：ｈを「Ｈ」に選ぶと、それに応じて、近軸
曲率中心と非球面部分ｆ(Ｈ)の曲率中心との距離ΔＲが
変化する。そして測定を精度良く且つ容易に行なうに
は、「ΔＲ」は可及的に大きいことが望ましい。

【０２４４】図１１の実施の形態においては、上記
「Ｈ」の設定を以下のようにして最適化する。即ち、被
検面の非球面データとして、近軸曲率半径：Ｒ₀、円錐
定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．を
制御・演算手段１１０の入力部（キーボード等）により
入力すると、制御・演算手段１１０は、ΔＲを変数：ｈ
の関数として式「ΔＲ（ｈ）＝（ｈ／ｆ’（ｈ））＋ｆ
（ｈ）−Ｒ₀」に従って演算し（変数：ｈの最大値は被
検レンズ１の被検面の設計上の有効領域内に設定され
る）、ΔＲ（ｈ）が最大となるｈの値をＨとして選択す
る。

【０２４５】このようにして選択された非球面部分：ｆ
(Ｈ)は、最大のΔＲを与えるのでこのΔＲ(Ｈ)を記憶
し、光軸合わせ工程後、照射光束の収束点を非球面部分
の曲率中心に変位させるときには、制御・演算手段１１
０によりステッピングモータ１８１を制御して、移動手
段３０をΔＲ(Ｈ)だけ自動的に変位させるのである。な
お、移動手段３０の移動量検出は「リニヤエンコーダに
より直接的に行なう」ことも可能である。

【０２４６】図１１の実施の形態ではまた、ＣＣＤカメ
ラである撮像装置１０がステージ２０に搭載され、ステ
ッピングモータ２１により、結像光学系の光軸方向へ移
動できるようになっている。

【０２４７】ステッピングモータ２１にはその回転角を
検出するロータリエンコーダ２２が接続されている。ス
テージ２０とステッピングモータ２１とロータリエンコ
ーダ２２とは「撮像装置１０を結像光学系の光軸方向へ
変位させる撮像装置用変位手段」を構成する（請求項１
３）。

【０２４８】被検レンズ１の「被検面における有効径」
が大きいと、撮像装置１０であるＣＣＤカメラの受光面
上では大きいリング像が得られるが、リング像が大きす
ぎると受光面でカバーしきれないような場合も生じる。

【０２４９】そのような場合には、ステッピングモータ
２１によりステージ２０を結像光学系の光軸方向へ移動
させて撮像装置１０を結像光学系に近付ければよい。逆
に、リング像が小さいような場合には、撮像装置１０を
結像光学系から遠ざかるように変位させて、受光面上に
適正な大きさのリング像を得られるようにする。

【０２５０】このように、リング像の大きさに応じて撮
像装置１０の位置を変化させて、受光面上に適正な大き
さのリング像を得るようにすることにより、被検レンズ
ごとのリング像の大きさのばらつきが抑えられ、測定精
度が向上する。

【０２５１】図１１に示した実施の形態では、共通化さ
れた収束点変位手段と間隔変位手段とは「保持手段３を
その中心軸２の方向へ変位させる移動手段３０」とこれ
を移動させるステッピングモータ１８１とロータリエン
コーダ１９１であった。

【０２５２】共通化された収束点変位手段と間隔変位手
段とは、上記の移動手段３０等に代えて、光照射手段と
結像光学系とに共通のレンズ系６，７のうち、保持手段
３側のレンズ７をその光軸方向へ変位させる手段として
もよい（請求項１２）。

【０２５３】図１２は、請求項１１記載の偏心測定装置
の実施の１形態を示している。この実施の形態では、図
１２の形態における移動手段３０等に代えて、共通化さ
れた収束点変位手段と間隔変位手段とが「光源４と光照
射手段５，６，７と結像光学系６，７と遮光板部材８と
撮像装置１０とを一体として、保持手段３の中心軸２の
方向へ変位させるステージ５０である」ことを特徴とす
る。

【０２５４】ステージ５０はステッピングモータ２３に
より駆動されて結像光学系の光軸方向へ変位し、その変
位量はロータリエンコーダ２４により検出される。

【０２５５】この形態においても、被検面の非球面デー
タとして、近軸曲率半径：Ｒ₀、円錐定数：Ｋ、高次の
非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．．を制御・演算手段１
１０の入力部（キーボード等）により入力すると、制御
・演算手段１１０は前述したのと同様に、ΔＲ(ｈ)が最
大となるｈの値をＨとして選択する。

【０２５６】このようにして選択された非球面部分：ｆ
(Ｈ)は、最大のΔＲを与えるのでこのΔＲ(Ｈ)を記憶
し、光軸合わせ工程後、照射光束の収束点を非球面部分
の曲率中心に変位させるときには、制御・演算手段１１
０によりステッピングモータ２３を制御してステージ５
０をΔＲ(Ｈ)だけ自動的に変位させるのである。ステー
ジ５０の変位量検出はリニヤエンコーダにより直接行な
うことも可能である。

【０２５７】ここで、図１，８，９，１０，１１，１２
に示す実施形態において、即ち、請求項２，４，５，
７，８，９，１０，１１，１２，１３記載の偏心測定装
置において、遮光板部材８は、結像光学系の光軸上にお
いて定位置に設けられるが、その円形開口の大きさが大
きいと、図４に示すスポット像の大きさが大きくなり、
図６に示すリング像Ｉｒの輪帯幅が広くなり、小スポッ
ト像Ｉｓも大きくなる。

【０２５８】また円形開口８Ａが小さくなると、スポッ
ト像や小スポット像が小さくなり、リング像の輪帯幅は
狭くなる。また、円形開口の大きさが同じでも被検面の
形状により、スポット像の大きさやリング像の輪帯幅が
変化する。

【０２５９】スポット像の大きさや、リング像の輪帯幅
は、これらの中心位置の検出において適正値が存在す
る。従って、遮光板部材８は、円形開口の大きさが異な
るものを複数用意し、被検レンズに応じて適正な大きさ
の円形開口を持ったものを選択して用いる（複数の遮光
板部材は交換可能である）ようにしたり、あるいは円形
開口の大きさを絞り機構により変化させることができる
ようにして、常に適正な大きさの円形開口で測定を行な
うようにすることが好ましい。

【０２６０】このように適正な大きさの円形開口で測定
を行なうことにより、被検レンズごとのスポット像の大
きさやリング像の輪帯幅の変動を抑えて、測定の精度を
高めることができる。

【０２６１】図１３は請求項１５記載の偏心測定装置の
実施の１形態を示している。繁雑を避けるため、混同の
虞れが無いと思われるものについては、図１，図８にお
けると同一の符号を用いた。

【０２６２】一方の面が非球面１ａで他方の面が球面１
ｂである被検レンズ１は、球面１ｂの曲率中心が定位置
となるようにして、保持手段３により球面１ｂ側を保持
される。

【０２６３】光源４から放射された光束は、ハーフミラ
ー５により反射され、ハーフミラー５とともに「光照射
手段」を構成する集光レンズ６，７により収束性の光束
として被検レンズ１の被検面１ａに照射される。集光レ
ンズ６，７の光軸は保持手段３の中心軸２と合致してい
る。

【０２６４】被検面１ａで反射された反射光束は「結像
光学系」を構成する集光レンズ７，６を透過し、さらに
ハーフミラー５を透過して、結像光学系の作用により結
像される。

【０２６５】微小な円形開口８Ａの中心軸を結像光学系
の光軸に合致させ、結像光学系の像側（結像光学系に関
して被検レンズと逆の側）に配備された遮光板部材８
は、遮光板部材変位手段８０により結像光学系の光軸方
向へ変位させることができるようになっている。

【０２６６】遮光板部材変位手段８０は「直線変位機
構」で、例えば、遮光板部材８を保持する保持体と、こ
の保持体を結像光学系光軸に平行な方向へ案内するガイ
ドとからなる。保持体を通じた遮光板部材８の変位は手
動で行なっても良いし、自動的に行なってもよく、移動
のための駆動手段として「螺子棒」や「ワイヤ」等を適
宜に利用できる。

【０２６７】遮光板部材８における円形開口８Ａを通過
した光束は、ＣＣＤカメラである撮像装置１０により撮
像され、画像処理装置１１は撮像装置１０の撮像結果に
基づき、被検面１ａからの反射光束の像の中心位置を検
出する。「表示手段」としてのモニタ１２は、画像処理
装置１１の検出結果を被検面の偏心に関連づけて表示す
る。

【０２６８】図１３に示す偏心測定装置により請求項１
４の偏心測定方法を実施することができる。

【０２６９】図１３に示すように、集光レンズ６，７に
より構成される結像光学系の一方の側に被検レンズ１
を、被検面１ａが結像光学系の側を向くように保持手段
３により保持し、結像光学系の他方の側に、結像光学系
の光軸を中心とする微小な円形開口８Ａを持つ遮光板部
材８を配備した状態で、被検面１ａに対し、被検面１ａ
の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束性の照射光束を
照射する。

【０２７０】図１４（ａ）は、この状態を示している。
光源４からの光束はハーフミラー５に依り反射され集光
レンズ６，７により収束光束となって被検面１ａに向か
って照射されるが、その照射は、収束点が被検面１ａの
近軸球面の理想上の曲率中心１ａ’に合致するように行
なわれる。

【０２７１】被検面１ａの近軸球面部分を照射する光束
は破線で示すように、近軸球面部分で反射されると破線
で示すように集光レンズ７により平行光束と成り、集光
レンズ６により、その焦点面上の位置Ｐ１に結像する。

【０２７２】このとき遮光板部材８は、円形開口８Ａを
上記焦点面位置に合致させて配備されており、従って、
撮像装置の受光面１０Ａ上には、非件面１ａの近軸球面
部分による反射光束による円形のスポット像（図１５
（ａ）参照）が得られる。

【０２７３】一方、被検面１ａの近軸球面以外の部分で
は反射光の方向が入射方向とずれるため集光レンズ７を
通っても平行光束とはならない。従って、その結像位置
は上記位置Ｐからずれた位置となる。このため近軸球面
以外の部分からの反射光束は、遮光板部材８により撮像
装置１０に対して遮光された状態となる。

【０２７４】これまでの説明から容易に理解されるよう
に、被検レンズ１を単に保持手段３に保持させた状態で
は、被検レンズ１の球面１ｂの曲率中心は保持手段３の
中心軸上、即ち結像光学系の光軸上にあるが、被検面１
ａの近軸曲率中心１ａ’は結像光学系光軸からはずれて
いる。

【０２７５】そこで、上記スポット像の中心を結像光学
系の光軸に合致させれば被検レンズの光軸と結像レンズ
の光軸が光軸合わせされた状態となる。

【０２７６】この光軸合わせは以下のように行なわれ
る。ＣＣＤカメラである撮像装置１０の出力は、図１３
に示す画像処理装置１１へ送られる。画像処理装置１１
は、撮像装置１０からの入力に基づき、上記円形のスポ
ット像（図１５（ａ））をモニタ１２に表示する。

【０２７７】画像処理装置１１はまた、撮像装置１０か
らの入力に基づき「スポット像の中心位置」を算出し
（縦方向と横方向とで、スポット像の最大径の位置を求
め、その交点として求める）、算出された中心位置をモ
ニター１２上に例えば「ポイント像」として表示する。

【０２７８】即ち、撮像装置（ＣＣＤカメラ）１０と画
像処理装置１１とは「被検面からの反射光束の像の中心
位置を検出する検出手段」を構成する。

【０２７９】画像処理装置１１は、「基準位置」として
記憶している「結像光学系光軸（保持手段３の中心軸２
に合致している）と撮像装置の受光面との交点の位置」
をモニター１２に「十字指標」として表示する。

【０２８０】従って、モニター１２上には図１５（ａ）
に示す如き円形のスポット像と、その中心位置である
「ポイント像」と「十字指標」とが表示される。この状
態を観察しながら、被検レンズ１の態位を保持手段３に
対して調整し、上記「ポイント像」が「十字指標」の中
心に位置するようにする。

【０２８１】この状態が実現するとき、被検面の近軸球
面の曲率中心１ａ’は結像光学系光軸上に位置した状態
となる。

【０２８２】この調整が行われるとき、被検レンズの球
面側の曲率中心１ｂ’（図Ａ）は常に中心軸２上にある
から「ポイント像が十字指標の中心に合致」するとき、
２つの曲率中心１ａ’，１ｂ’は供に中心軸２上に位置
することになり「被検レンズ１の光軸が、結像光学系光
軸と合致した状態」となる。

【０２８３】以上が「光軸合わせ工程」である。

【０２８４】次に「中心位置検出工程」が行なわれる。

【０２８５】図１４（ｂ）に示すように、上記の如く光
軸合わせが行なわれた状態において遮光板部材変位手段
８０（図１３参照）により遮光板部材８を、結像光学系
光軸方向に距離：ｄだけ変位させ、結像位置Ｑに位置さ
せる。

【０２８６】すると、撮像装置１０の受光面上には、図
１５（ｂ）に示すようなリング像Ｉｒと小スポット像Ｉ
ｓとが得られる。小スポット像Ｉｓは、近軸球面の光軸
近傍からの反射光側による像であり、近軸球面の曲率中
心１ａ’は光軸２上にあるから小スポット像Ｉｓの中心
は常に結像光学系の光軸上にある。

【０２８７】画像処理装置１１は、モニタ１２上に上記
「十字指標」と、リング像Ｉｒと小スポット像Ｉｓとを
表示させる。画像処理装置１１はまた、リング像Ｉｒの
中心の位置を算出し（前記「円形のスポット像」の中心
を算出するのと同様の演算で行う）、その位置を例えば
「ポイント像」としてモニタ１２に表示する。

【０２８８】このように表示されたポイント像と十字指
標との「ずれ量」が、非球面の偏心に対応する。

【０２８９】従って、上記ポイント像と十字指標とのず
れの有無により「非球面の偏心の有無」を検出できる。
従って、モニタ１１はこの実施例において「表示手段」
を構成することになる。

【０２９０】例えば、この偏心検出装置を非球面レンズ
の製品検査に使用する場合、上記十字指標を中心として
「所定の大きさの円」を表示し、リング像Ｉｒの中心を
表わすポイント像が上記円内に有るときは偏心が許容値
以下であるとして「合格」とし、ポイント像が円外にあ
るときは「不合格」とするようにすることができる。

【０２９１】図１６は請求項１７記載の偏心測定装置の
実施の１形態を示している。

【０２９２】混同の虞れが無いと想われるものに就いて
は、図１３におけると同一の符号を用いた。

【０２９３】被検レンズ１が球面１ｂの曲率中心が定位
置となるように、保持手段３により球面側で保持される
こと、光源４からの光束が「光照射手段」を構成するハ
ーフミラー５、集光レンズ６，７により収束性の照射光
束とされて被検面１ａに向けて照射されること、保持手
段３の中心軸２に光軸を合致させた「結像光学系」を構
成する集光レンズ６，７により被検面１ａからの反射光
束が結像されること、結像光学系の像側に遮光板部材８
が配備され、その微小な円形開口を通った光束が撮像素
子１０の受光面に入射すること等は図１４の実施の形態
と同様である。撮像装置１０はＣＣＤカメラである。

【０２９４】図１６の形態が図１３の形態と異なる点
は、画像処理機能と演算機能とを持つ演算手段１００が
配備されている点である。演算手段１００はコンピュー
タであり、撮像装置１０の撮像結果と被検面１ａのデー
タとに基づき、被検面１ａの偏心量もしくは偏心量およ
び偏心方向を演算算出する。

【０２９５】図１６の形態においては「保持手段と光照
射手段の間隔」即ち、保持手段３と集光レンズ７との間
隔が可調整であり（請求項１８）、被検レンズのデータ
に応じて上記間隔を調整でき、遮光板部材８の変位は演
算手段１００により遮光板部材変位手段８０を制御する
ことにより自動的に行われる（請求項１９）。即ち、演
算手段１００は「遮光板部材変位手段８０の移動を制御
する制御機能」をも有する。

【０２９６】演算手段１００の演算結果は表示手段であ
るモニタ１２に表示される。

【０２９７】図１４において、測定対象となる被検レン
ズの種類が異なると、被検面からの反射光束が結像する
位置Ｐ，Ｑ、その間の間隔：ｄも変化するが、これらは
測定対象とされた被検レンズに応じ「光線追跡」により
予め決定され、演算手段１００に入力される。

【０２９８】演算手段１００には偏心測定の手順がプロ
グラムとして記憶され、測定はプログラムに沿って実行
される。

【０２９９】以下、図１６に示す偏心測定装置による請
求項１６記載の偏心測定方法を説明する。

【０３００】図１６（ａ）に示すように、被検レンズ１
を保持手段３に保持させ、遮光板部材８を結像位置Ｐに
位置させて光源４を点灯させ、円形のスポット像（図１
５の（ａ））の中心を光軸上に位置させる調整を行い、
被検レンズ１の光軸を結像光学系の光軸（保持手段３の
中心軸２）に合致させる「光軸合わせ工程」の手順は図
１３に即して説明した請求項１４記載の偏心測定方法の
場合と同じである。

【０３０１】上記調整はモニタ１２を観察しつつ手動で
行い、調整が終了したら、その旨を演算手段１００に入
力する（例えば実行キーをおす）。

【０３０２】すると演算手段１００は遮光板部材変位手
段８０を駆動制御して、遮光板部材８を前記結像位置Ｑ
へ移動させる（図１４（ｂ）参照）。

【０３０３】遮光板部材変位手段８０は図１６（ｂ）に
略示するように、遮光板部材８を保持して結像光学系の
光軸（保持手段３の中心軸２）の方向へ変位可能なステ
ージ８１と、ステージ８１を変位駆動するステッピング
モータ８２と、ステッピングモータ８２の回転角からス
テージ８１の移動距離を検出することにより遮光板部材
８のを位置を検出するエンコーダ式の位置検出手段８３
とを有している。（請求項１９）。

【０３０４】位置検出手段８３の出力は演算手段１００
に取り込まれ、演算手段１００は、位置検出手段８３か
らの情報に基づき、ステッピングモータ８２を駆動制御
して、遮光板部材８に所望の変位を行なわせる。

【０３０５】即ち、演算手段１００は、測定開始ととも
にモータ８２を駆動し、位置検出手段８３によりステー
ジ８１を「ホームポジション」へ移動させる。この移動
により遮光板部材８は自動的に前記結像位置Ｐに位置
し、この状態で「被検レンズ１の光軸を光軸２に合致さ
せる」調整が行われる（光軸合わせ工程）。

【０３０６】演算手段１００は、上記調整が終わった旨
の入力を受けると、モータ８２を駆動して位置検出手段
８３からの情報に基づき、ステージを距離：ｄだけ所定
の向きに変位させ、遮光板部材８を前記結像位置Ｑへ持
ち来す。

【０３０７】そして図１４の場合と同様、十字指標と、
リング像Ｉｒと小スポット像Ｉｓ、および、リング像Ｉ
ｒの中心位置を表わすポイント像がモニター１２上に表
示される（中心位置検出工程）。

【０３０８】演算手段１００は、リング像Ｉｒの中心位
置と基準位置（結像光学系光軸と撮像装置１０の受光面
との交点の位置）との距離：ｅ（基準位置の座標：
Ｘ₀，Ｙ₀および中心位置の座標Ｘr，Ｙrを用い、演算：
√{(Ｘr−Ｘ₀)²＋(Ｙr−Ｙ₀)²}に従って算出される）を
算出し、これを演算手段１００に送る。

【０３０９】演算手段１００は距離：ｅの値を受ける
と、演算： θ＝ｔａｎ~¹[(e・ｆ₁）/{４・{(Ｈ/ｆ’(Ｈ))＋ｆ(ｈ)
−Ｒ₀}・(ｆ₂＋Ｗ)｝] に従って偏心量：θ（図６参照）を、演算： Φ＝ｔａｎ~¹{(Ｙr−Ｙ₀)／(Ｘr−Ｘ₀)} に従って偏心方向：Φをそれぞれ算出し、演算結果をモ
ニタ１２に表示する（演算手段）。

【０３１０】なお上記偏心：θを算出する式の右辺にお
いて、Ｈは光軸からの所定の距離、ｆ(Ｈ)は非球面軸か
ら所定の距離：Ｈの位置における非球面部分（即ち「所
定の非球面部分」、Ｈは遮光板部材８の移動量：ｄが適
切な大きさとなるように選択される）、ｆ’(Ｈ)はＨ＝
ｈにおける非球面式ｆ(Ｈ)の微分値、ｆ₁，ｆ₂は集光レ
ンズ７，６の焦点距離、Ｒ₀は被検非球面の近軸曲率半
径、Ｗは結像点Ｑと撮像装置１０の受光面との間の距離
である。

【０３１１】図１４の状態において、Ｑ点に結像する反
射光束の物点は、非球面軸からＨの距離の非球面部分ｆ
(Ｈ)の部分に入射して反射される光束であるが、入射光
と反射光との成す角が小さいため、物点は、非球面部分
ｆ(Ｈ)の曲率中心と近軸曲率中心との距離：ΔＲを２倍
した距離だけ、近軸曲率中心から離れた位置になる。

【０３１２】かくして、非球面レンズ１における偏心量
を定量的に知ることができる。

【０３１３】図１７は請求項２１記載の偏心測定装置の
実施の１形態を示している。

【０３１４】保持手段３は、これまで説明してきた実施
の各形態に置いて用いられているのと同様のものであっ
て、一方の面が非球面１ａで他方の面が球面１ｂである
被検レンズ１を、球面１ｂの曲率中心が定位置（保持手
段３の中心軸２上の定点）となるように球面１ｂ側で保
持する。

【０３１５】光源５１は図の形態においてはレーザー光
源である。

【０３１６】光源５１からの光はレンズ６１を透過し、
ビームスプリッター７１を透過した成分はレンズ６０を
透過する。レンズ６１，６０は「ビームエキスパンダ」
を構成し、レンズ６０を透過した光束は「必要な光束径
を有する平行光束」となっている。

【０３１７】レンズ６０からの平行光束は「２焦点光学
素子」としてのゾーンプレート７Ａに入射し、これを透
過して被検レンズ１の被検面１ａを照射するが、この照
射光束はゾーンプレート７Ａの作用で、互いに収束位置
の異なる２つの光束となっている（請求項２３）。

【０３１８】保持手段３は中心軸２がレンズ６０，６１
の共通の光軸と合致している。勿論これは測定時におけ
る状態であり、保持手段３に適宜の調整機構を付加して
保持手段３の中心軸２を上記光軸に合致させる調整を行
うようにしてもよい。

【０３１９】ゾーンプレート７Ａは図１７（ｂ）に示す
ように、透明な輪帯部分と遮光性の輪帯部分を交互に同
心円状に組み合わせたプレート状の光学素子である。

【０３２０】透明な輪帯の外側の半径：ｒ_nが、ｎを正
整数として、ｒ_n＝√（ｎ・λ・ｆ）であるように形成したゾーンプレートは、波長：λの光
に対して焦点距離：ｆを持つレンズのように作用する。

【０３２１】ゾーンプレート７Ａは、光源５１であるレ
ーザー光源の発振波長：λに対し、図１８（ｂ）に符号
１５で示す輪帯部分を境にして、その内側の領域にある
輪帯の外側半径：ｒ_nが、ｒ_n＝√（ｎ・λ・ｆ_a）（ｎ＝１，２，３，．．．）を満足し、輪帯部分１５の外側のの領域にある輪帯の外
側半径：ｒ_nが、ｒ_n＝√（ｎ・λ・ｆ_b）（ｎ＝１，２，３，．．．）を満足するように構成されている。

【０３２２】ゾーンプレート７Ａは、その光軸（図１７
（ｂ）において輪帯の中心を通り、図の面に直交する
軸）がレンズ６０，６１の光軸と合致している。

【０３２３】従って、レンズ６０からゾーンプレート７
Ａに入射する光束のうちで、図１７（ｂ）における輪帯
部分１５の内側に入射する光束はゾーンプレート７Ａか
ら距離：ｆ_aの位置に収束し、輪帯部分１５の外側に入
射する光束はゾーンプレート７Ａから距離：ｆ_bの位置
に収束する。

【０３２４】光照射手段は「光源５１からの光束を被検
レンズ１の被検面１ａに向けて、収束位置が互いに異な
り、光軸が共通の収束性の２種の光束として照射する光
学系であって、共通の光軸を保持手段３の中心軸２に合
致させた」ものであり、図１８の形態においては「レン
ズ６０，６１とビームスプリッター７１およびゾーンプ
レート７Ａ」により構成されている。

【０３２５】光照射手段により被検レンズ１に照射され
る２種の収束光束の収束位置と、被検レンズ１との位置
関係を図１８を参照して説明する。

【０３２６】図１９において、符号１ａ’は、従前通り
「非球面１ａにおける近軸球面の曲率中心」を示し、符
号１ａ''は、非球面１ａにおける非球面軸から距離：Ｈ
だけ離れた「所定の非球面部分」の曲率中心を示す。

【０３２７】図１９において、記号：Ｚ，Ｒ₀，ΔＲの
間に、関係：Ｚ＝ｆ_a−Ｒ₀＝ｆ_b−Ｒ₀−ΔＲが成り立つように被検レンズ１の保持態位が定められ
る。

【０３２８】即ち、図１８の如くに保持された被検レン
ズ１に対し、２種の光束の内、破線で示す内側の光束
（ゾーンプレート７Ａの、輪帯部分１５の内側の部分の
作用による収束光束）は、被検レンズ１の近軸部分の近
軸球面（曲率半径：Ｒ₀）の曲率中心１ａ’に向かって
収束する。即ち、この条件が満足されるようにゾーンプ
レート７Ａの内側の領域の焦点距離：ｆ_aが定められ
る。

【０３２９】このため近軸球面部分への入射光束の大部
分は、入射光線の方向が近軸球面に直交する方向と成
り、この部分で反射される光線は入射方向を逆向きに辿
る。従って、この部分からの反射光束は、図１９に破線
で示すようにゾーンプレート７Ａを透過すると平行光束
となり、レンズ６０を透過すると収束光束と成り、ビー
ムスプリッター７１により反射されると、遮光板部材８
の円形開口８Ａの部分に結像する。

【０３３０】被検レンズ１に入射する上記２種の光束の
うち、実線で示す外側の光束（ゾーンプレート７Ａの、
輪帯部分１５の外側部分の作用による収束光束）は、被
検レンズ１の非球面軸から距離：Ｈだけ離れた所定の非
球面部分（曲率半径：Ｒ₀＋ΔＲ）の曲率中心１ａ''に
向かって収束する。

【０３３１】近軸球面部分の外側の非球面部分では、非
球面軸からの距離により曲率半径も異なるが、上記外側
の光束の入射する領域内の何処かに、曲率半径：Ｒ₀＋
ΔＲの部分があり、この部分近傍への入射光束は、入射
光線の方向が上記非球面部分に直交する向きと成り、こ
の部分で反射される反射光束は入射方向を逆向きに辿
る。

【０３３２】従って、この部分からの反射光束は図１８
に実線で示すように、ゾーンプレート７Ａを透過すると
平行光束となり、レンズ６０を透過すると収束光束と成
り、ビームスプリッター７１により反射されると遮光板
部材８の円形開口８Ａの部位に結像する。

【０３３３】即ち上記「外側の光束」が入射する非球面
部分は「曲率半径：Ｒ₀＋ΔＲを持つ所定の非球面部
分」であり、予め任意に選択され、このように選択され
た非球面部分の曲率中心に外側の光束が収束できるよう
に、ゾーンプレート７Ａの外側の領域の焦点距離：ｆ_b
が決定されるのである。

【０３３４】上記関係：Ｚ＝ｆ_a−Ｒ₀＝ｆ_b−Ｒ₀−ΔＲは、被検レンズ１とゾーンプレート７Ａに対して一義的
であるから、保持手段３と光照射手段との位置関係は被
検レンズ１の設計仕様に応じて一義的に設定される。従
って、被検レンズが１種類に決まっているのであれば、
保持手段３と光照射手段との位置関係を被検レンズに応
じて一義的に固定して設定してよい。

【０３３５】ゾーンプレート７Ａからの２種の光束が上
記のように照射される結果、各光束のうち被検面１ａに
直交的に入射した光束部分はともに「実質的に同一位
置」即ち、遮光板部材８の円形開口８Ａの部位に結像さ
れる。この結像による像は、幾何光学的には点像であ
る。

【０３３６】結像光学系は「被検レンズ１の非球面１ａ
による２種の反射光束を同一位置に結像させるための光
学系」であり、この実施例においてはゾーンプレート７
Ａとレンズ６０とビームスプリッター７１とにより構成
される。レンズ６０とゾーンプレート７Ａとは、その共
通の光軸を保持手段３の中心軸２に合致させている。結
像光学系の光軸はビームスプリッター７１により遮光板
部材８の側に向けて折り曲げられている。

【０３３７】被検面１ａで反射される光束のうちには勿
論、ゾーンプレート９を透過したのちに「平行光束とな
らない成分」も含まれているが、これらは結像光学系の
光軸２上で遮光板部材８の円形開口８Ａから離れた部分
に結像する（レンズ６０の球面収差は良好に補正されて
いる）。

【０３３８】このため、遮光板部材８の円形開口８Ａを
通過できるのは、円形開口８Ａの部位に結像する光束の
みであることになる。

【０３３９】円形開口８Ａを通過した光束は発散性の光
束と成り、ＣＣＤカメラである撮像装置１０の受光面に
入射する。すると受光面上には図１９に示すように、被
検レンズ１の、曲率半径：Ｒ₀の近軸球面部分からの反
射光束による円形スポット像１６Ａと、曲率半径：Ｒ₀
＋ΔＲの非球面部分からの反射光束によるリング像１７
Ａが得られる。

【０３４０】リング像１７Ａを与える反射光束の発生源
（被検面において曲率半径：Ｒ₀＋ΔＲを持つ非球面部
分）の非球面軸からの上記距離：Ｈは、予め光線追跡に
より知られている。

【０３４１】撮像装置１０の受光面と、結像光学系光軸
との交点は装置空間における定位置であり、この「交点
の座標」は、図１（ａ）の画像処理装置１２２に「基準
位置」として記憶されている。

【０３４２】画像処理装置１２２の出力はモニタ１３２
に表示されると共にコンピュータ１４２に入力される。

【０３４３】画像処理装置１２２とコンピュータ１４２
は、撮像装置１０の撮像結果と被検面のデータとに基づ
き、被検面１ａの偏心量もしくは偏心量および偏心方向
を演算算出する「演算手段」を構成する。

【０３４４】以下、図１７の偏心測定装置による請求項
２０の偏心測定方法を説明する。

【０３４５】被検レンズ１を保持手段３に保持させた状
態で、光源５１を点灯すると上述の如く、撮像装置１０
の受光面上に、図１９に示すごとき円形のスポット像１
６Ａとリング像１７Ａとが得られる。

【０３４６】この状態において、被検レンズ１の球面１
ｂ側の曲率中心は、自動的に結像光学系の光軸上（保持
体３の中心軸２上）に位置し、保持手段３に保持させた
状態で被検レンズ１の態位を変えても、上記曲率中心の
位置は変化しない。

【０３４７】しかし、この状態では、非球面１ａの近軸
球面部分の曲率中心１ａ’は、一般には上記光軸上に無
い。このように曲率中心１ａ’が結像光学系光軸からず
れていると、図２０に示す円形スポット像１６Ａは、そ
の中心位置が上記基準位置からずれることになる。

【０３４８】撮像装置１０の出力は、図１７（ａ）に示
す画像処理装置１２２へ送られ、画像処理装置１２２は
入力情報に基づき、図１９の円形のスポット像１６Ａと
リング像１７Ａをモニタ１３２に表示する。

【０３４９】画像処理装置１２２はまた、撮像装置１０
からの入力に基づき「円形のスポット像１６Ａの中心位
置」を算出し（縦方向と横方向とで、円形スポット像の
最大径の位置を求め、その交点として求める）、算出さ
れた中心位置をモニタ１３２上に例えば「ポイント像」
として表示する。

【０３５０】画像処理装置１２２における、円形スポッ
ト像１６Ａの中心位置を求める手順の１例を図２０
（ａ）にフロー図として示す。

【０３５１】撮像装置１０の出力信号による画像を２値
化し、円形スポット像１６Ａをラベル：ＬＡに、リング
像１７Ａをラベル：ＬＢにそれぞれ「ラベリング」す
る。この状態からラベル：ＬＢを白黒反転すると、円形
スポット像１６Ａのみが残るので、円形のスポット像１
６Ａに対して上述の中心抽出（中心位置の算出）を行
う。

【０３５２】さらに、画像処理装置１２２は「基準位
置」として記憶している「結像光学系光軸と撮像装置１
０の受光面との交点の位置」を、モニタ１３２に「十字
指標」として表示する。従って、モニタ１３２上にはス
ポット像１６Ａと、その中心位置である「ポイント像」
と「十字指標」とが表示される。

【０３５３】この状態を観察しながら、被検レンズ１の
態位を保持手段３に対して調整し、上記「ポイント像」
が「十字指標」の中心に位置するようにする。

【０３５４】この状態が実現すると、被検面１ａの近軸
球面の曲率中心１ａ’は結像光学系光軸上に位置した状
態となる。被検レンズ１の球面側の曲率中心１ｂ’は常
に上記光軸上にあるから、「ポイント像」が「十字指
標」の中心に合致するとき、曲率中心１ａ’，１ｂ’は
供に上記光軸２上に位置することになり、被検レンズ１
の光軸は結像光学系光軸と合致する（光軸合わせ工
程）。

【０３５５】この状態で、画像処理装置１２２はリング
像１７Ａの中心抽出を行う「中心位置検出工程」を行な
う。

【０３５６】即ち、図２０（ｂ）に示すように、ラベ
ル：ＬＡとラベル：ＬＢとを共に白黒反転すると，スポ
ット像１６Ａが黒画像に反転され、リング像１７Ａが白
画像に反転される。

【０３５７】反転されたリング像１７Ａを画像細線化
し、細線化画像の中心を演算する。このようにして抽出
されたリング像１７Ａの中心の座標を（Ｘr，Ｙr）とす
る。一方前記「基準位置」の座標は予め（Ｘ₀，Ｙ₀）と
して定められている。

【０３５８】このようにして、画像処理装置１２２で検
出された中心座標（Ｘr，Ｙr）はコンピューター１４２
（図１８（ａ））に送られる。

【０３５９】コンピューター１４２は被検面１ａのデー
タとして前記「Ｈ」，非球面軸から上記距離：Ｈの位置
における非球面量：ｆ(Ｈ)と、その微分値：ｆ’(Ｈ)の
他、ｆ_a，ｆ_bや、遮光板部材８と撮像装置１０の受光面
との間の距離：Ｗを「演算定数」として記憶しており、
これらと上記（Ｘr，Ｙr）を用いて以下の諸量を演算す
る（演算工程）。

【０３６０】ｅ＝√{(Ｘr−Ｘ₀)²＋(Ｙr−Ｙ₀)²} θ＝ｔａｎ~¹[(e・ｆ_b）/{２・(Ｈ/ｆ’(Ｈ)＋ｆ(Ｈ))
・(ｆ_a＋Ｗ)｝] Φ＝ｔａｎ~¹{(Ｙr−Ｙ₀)／(Ｘr−Ｘ₀)}
。

【０３６１】「ｅ」は、スポット像１６Ａの中心とリン
グ像１７Ａの中心との「ずれ」であり、これが小さいほ
ど偏心量は小さい。「θ」は非球面の偏心量であり、
「Φ」は偏心の生じている向き、即ち偏心方向である。

【０３６２】このようにして、演算された「ｅ，θ，
Φ」は、コンピューター１４２のディスプレイ（表示手
段）に表示される。かくして非球面レンズ１における偏
心量を定量的に知ることができる。

【０３６３】前述のように、円形のスポット像の中心を
モニタ１３２上で「十字指標」と一致させた状態におい
て、画像処理装置１２により抽出されたリング像１７Ａ
の中心位置をモニタ１３２上に表示させるようにする
と、表示された中心位置と十字指標との「ずれ量」が非
球面の偏心量に対応する。

【０３６４】従って、中心位置と十字指標とのずれの有
無により「非球面の偏心の有無」を検出できることにな
る。

【０３６５】そこで、例えば偏心測定装置を非球面レン
ズの「製品検査」に使用する場合、上記十字指標を中心
として「所定の大きさの円」を表示し、リング像１７Ａ
の中心位置が上記円内に有るときは偏心が許容値以下で
あるとして「合格」とし、中心位置が円外にあるときは
「不合格」とするようにすることも可能である。

【０３６６】図２１は、請求項２２，２４記載の偏心測
定装置の実施の１形態を説明するための図である。煩雑
を避けるため、混同の虞れが無いと想われるものに就い
ては図１７（ａ）におけると同一の符号を用いる。

【０３６７】光源５１から放射された光束は、レンズ６
１を透過すると「光束分離手段」であるビームスプリッ
ター１８２に入射して互いに等価な２光束に分離され、
一方はレンズ６２に他方は２２２に入射する。レンズ６
２，２２２は夫れ夫れレンズ６１と共にビームエキスパ
ンダーを構成し、レンズ６２，２２２を透過した光束は
平行光束となる。

【０３６８】レンズ６２により平行光束と成った光束
は、「一方の照射手段」である集光レンズ７２により収
束光束となり、ビームスプリッター２１１を透過して被
検レンズ１の被検面１ａの所定の非球面部分の曲率中心
１ａ''へ向かって収束するように、被検レンズ１を照射
する。

【０３６９】レンズ２２２により平行光束と成った光束
は、ミラー２３２，２４２を介して「他方の照射手段」
である集光レンズ２５２により収束光束とされ、ビーム
スプリッター２１１により反射されて被検レンズ１の非
球面の近軸球面の曲率中心１ａ’へ向かって収束するよ
うに被検レンズ１を照射する。

【０３７０】ビームスプリッター２１は「光合流手段」
を構成する。

【０３７１】従って、レンズ６１，６２，２２２，ビー
ムスプリッター１８２，２１２、集光レンズ７０，２５
２により「光照射手段」が構成されることになる。

【０３７２】被検レンズ１の被検面に直交するように入
射する光束は、集光レンズ７２，２５２により平行光束
に戻り、光源からの往路を逆進し、ビームスプリッター
１８２により合成され、共に遮光板部材８の円形開口８
Ａの部位に結像する。

【０３７３】即ち、レンズ６２，２２２，ビームスプリ
ッター１８２，２１２、集光レンズ７２，２５２、ミラ
ー２３２，２４２により「結像光学系」が構成されるこ
とになる。結像光学系の「光軸」は、光束分離手段１８
２，光束合流手段２１２により合流された各光束の光軸
を意味する。

【０３７４】「偏心測定の手順」は、先に説明した図１
７の装置の場合と同様である。

【０３７５】図１７に即して説明した実施の形態の場合
には、被検レンズの種類が代わった場合、それに応じて
「２焦点光学素子」であるゾーンプレートを変えたり、
ゾーンプレートと保持手段との位置関係を調整し直した
りする必要がある。

【０３７６】図２１の実施例に於いては、保持手段３を
ビームスプリッター２１に対して光軸方向（図の左右方
向）に変位させることができ、「保持手段と光照射手段
との間隔が可調整」である。

【０３７７】また、２つの集光レンズ７２，２５２が光
軸方向へ変位可能となっており（請求項２５）、被検レ
ンズが代わることにより、非球面の曲率中心１ａ’，１
ａ''の位置が変化しても、保持手段３の位置と集光レン
ズ７２，２５２の位置調整により、２種の収束光束を共
に適正な曲率中心１ａ’，１ａ''近傍へ収束させること
ができる。

【０３７８】保持手段３と集光レンズ７２との光軸上の
間隔を変化させると、被検レンズの任意の非球面部分を
「所定の非球面部部分」として選択できる。また被検レ
ンズの近軸の近軸球面の曲率半径のみが変化するような
場合には、保持体３と集光レンズ７２は変位させずに集
光レンズ２５２のみを変位させればよい。

【０３７９】また、図１８（ａ）に示すように、回転手
段１００１により保持手段３を保持手段の中心軸２の回
りに回転可能にし、リング像の中心位置の検出の際に、
保持手段３諸ともに被検レンズ１を回転させると、それ
に応じてリング像も回転し、その中心も回転するので、
その回転半径により前述の「ｅ」を高精度に検出でき、
光学系の偏心に起因する収差や「基準位置」と撮像装置
の受光面上における結像光学系光軸の位置とのセッティ
ングのずれをキャンセルすることが可能になる。

【０３８０】なお、上に説明した実施の形態では、測定
の対象となっている非球面が凸面であるので、曲率中心
１ａ’，１ａ''は非球面に関して光束照射手段と逆の側
にあるが、測定対象の非球面が凹面である場合（被検レ
ンズが両凹レンズ、平凹レンズまたはメニスカスレンズ
の場合）には、曲率中心１ａ’，１ａ''は、非球面より
も光束照射手段の側にあり、この場合には、その部分に
収束光を収束させるように光束照射を行えば良い。

【０３８１】あるいは図１７の形態における集光レンズ
７０，２５２に代えて、負のパワーを持つ「発散レン
ズ」を用い、これら発散レンズによる発散光束の「虚光
源」の位置が上記各曲率中心に合致するようにしてもよ
い。

【０３８２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の偏心
測定方法および偏心測定装置では、測定に際し、被検レ
ンズに対する調整は光軸合わせ工程において、被検レン
ズの態位を保持手段に対して調整するのみでよく、従っ
て、被検レンズのセッティングが容易であり、しかも精
度の良い偏心測定が可能である。

【０３８３】なお、非球面は一般にその近軸部分は球面
（近軸球面）であるから、上に説明した各実施の形態に
おいて、保持手段による被検レンズの保持を、近軸球面
の部分で行なうようにすれば、両面が非球面であるよう
な非球面レンズ（各非球面に対し、図Ａと同様にして偏
心量および偏心方向が定義される）の任意の面の偏心測
定を行なうことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の偏心測定装置の実施の１形態を
示す図である。

【図２】図１の実施の形態における光軸合わせ工程にお
ける、被検レンズの保持状態を説明するための図であ
る。

【図３】図１の実施形態の光軸合わせ工程における結像
光学系による結像状態を説明するための図である。

【図４】図３の状態において受光面上に得られるスポッ
ト像を示す図である。

【図５】図１の実施形態における測定工程における結像
光学系による結像状態を説明するための図である。

【図６】図５の状態における受光面上の小スポット像と
リング像を説明するための図である。

【図７】リング像の中心のずれと変位量の関係を説明す
るための図である。

【図８】請求項４記載の偏心測定装置の実施の１形態を
説明するための図である。

【図９】請求項５記載の偏心測定装置の実施の１形態を
説明するための図である。

【図１０】請求項８記載の偏心測定装置の実施の１形態
を説明するための図である。

【図１１】請求項１０記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図１２】請求項１１記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図１３】請求項１５記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図１４】図１３の実施形態における結像光学系によ
る、光軸合わせ工程と中心位置検出工程における結像状
態を説明するための図である。

【図１５】図１３の実施形態におけるスポット像とリン
グ像を示す図である。

【図１６】請求項１７記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図１７】請求項２１記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図１８】図１７の実施形態における被検レンズの保持
状態と結像状態を説明するための図である。

【図１９】図１７の実施形態におけるスポット像とリン
グ像を示す図である。

【図２０】図１７の実施形態におけるスポット像とリン
グ像の中心位置の検出の手順を示すフロー図である。

【図２１】請求項２５記載の偏心測定装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図２２】非球面の偏心を説明するための図である。

【符号の説明】

１被検レンズ３保持手段４光源５ハーフミラー６集光ミラー７集光ミラー８遮光板部材９受光面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平7−36856 (32)優先日平７(1995)２月24日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の面が非球面で他方の面が球面である
非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方法
であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の照射光束を照射し、上記被検面にお
ける近軸球面からの反射光束を上記結像光学系により上
記遮光板部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を
通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、ス
ポット像の中心を上記結像光学系の光軸位置に合致させ
ることにより被検レンズの光軸と上記結像光学系の光軸
とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記照射光束の収束点
を被検面における所定の非球面部分における曲率中心近
傍に移動させ、上記所定の非球面部分からの反射光束を
上記結像光学系により上記遮光板部材の円形開口部に収
束させ、上記円形開口を通過した光束を受光面手段にリ
ング像として受け、上記リング像の中心の、上記結像光
学系の光軸からのずれ量もしくは上記ずれ量とずれの方
向とにより、被検面の非球面の偏心量もしくは偏心量と
偏心方向とを測定する測定工程とを有することを特徴と
する非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項２】請求項１記載の偏心測定方法を実施するた
めの装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束性もしくは発散性の光束として照射する光学系であっ
て、光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照射手
段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる反射光束を結像させる結像光学系と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系から所定の距離離れた位置に配備
された遮光板部材と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る受光面と受光面上の光束像を観察する観察手段とを有
する受光面手段と、上記保持手段に相対的に、照射光束の収束点を変位させ
る収束点変位手段と、上記保持手段と結像光学系の間隔を変化させる間隔変化
手段とを有することを特徴とする非球面レンズの偏心測
定装置。
【請求項３】一方の面が非球面で他方の面が球面である
非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方法
であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の照射光束を照射し、上記被検面にお
ける近軸球面からの反射光束を上記結像光学系により上
記遮光板部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を
通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、ス
ポット像の中心を上記結像光学系の光軸位置に合致させ
ることにより被検レンズの光軸と上記結像光学系の光軸
とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記照射光束の収束点
を被検面における所定の非球面部分における曲率中心近
傍に移動させ、上記所定の非球面部分からの反射光束を
上記結像光学系により上記遮光板部材の円形開口部に収
束させ、上記円形開口を通過した光束を受光面手段にリ
ング像として受け、上記リング像の中心位置を検出する
中心位置検出工程と、検出された上記リング像の中心位置と被検面のデータと
に基づき、被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方
向を演算算出する演算工程とを有することを特徴とする
非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項４】請求項３記載の偏心測定方法を実施するた
めの装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束性もしくは発散性の光束として照射する光学系であっ
て、光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照射手
段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる反射光束を結像させる結像光学系と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系から所定の距離離れた位置に配備
された遮光板部材と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る受光面手段としての撮像装置と、上記保持手段に相対的に、照射光束の収束点を変位させ
る収束点変位手段と、上記保持手段と結像光学系の間隔を変化させる間隔変化
手段と、上記撮像装置の撮像結果と被検面のデータとに基づき、
被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方向を演算算
出する演算手段と、この演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有する
ことを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項５】請求項２または４記載の非球面レンズの偏
心測定装置において、結像光学系の光軸から、互いに直交する方向へ被検レン
ズの半径分だけ離れた当接面を有し、被検レンズを保持
手段に保持する際に、被検レンズのレンズの外周面を上
記当接面に当接させることにより上記保持手段に対する
被検レンズの位置決めを行なう位置決め基準面部材を有
することを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項６】一方の面が非球面で他方の面が球面である
非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方法
であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の照射光束を照射し、上記被検面にお
ける近軸球面からの反射光束を上記結像光学系により上
記遮光板部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を
通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、上
記被検レンズを上記結像光学系の光軸の回りに回転させ
ることにより上記スポット像に生ずる回転半径を０とす
るように保持手段に対する被検レンズの保持態位を調整
することにより被検レンズの光軸と上記結像光学系の光
軸とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記照射光束の収束点
を被検面における所定の非球面部分における曲率中心に
移動させ、上記所定の非球面部分からの反射光束を上記
結像光学系により上記遮光板部材の円形開口部に収束さ
せ、上記円形開口を通過した光束を受光面手段にリング
像として受け、上記被検レンズを上記結像光学系光軸の
回りに回転させることによる上記リング像の中心の円軌
跡の中心の位置および上記円軌跡の半径とを検出する中
心位置検出工程と、上記中心の位置および半径と被検面のデータとから、被
検面の偏心量もしくは偏心量と偏心方向とを演算算出す
る演算工程とを有することを特徴とする非球面レンズの
偏心測定方法。
【請求項７】請求項６記載の偏心測定方法を実施するた
めの装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束性もしくは発散性の光束として照射する光学系であっ
て、光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照射手
段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる反射光束を結像させる結像光学系と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系から所定の距離離れた位置に配備
された遮光板部材と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る受光面手段としての撮像装置と、上記保持手段に相対的に、照射光束の収束点を変位させ
る収束点変位手段と、上記保持手段と結像光学系の間隔を変化させる間隔変化
手段と、上記保持手段を、その中心軸の回りに回転させる回転駆
動手段と、上記撮像装置の撮像結果と被検面のデータとに基づき、
被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方向を演算算
出するとともに、上記回転駆動手段を制御する制御・演
算手段と、この制御・演算手段の演算結果を表示する表示手段とを
有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項８】請求項７記載の偏心測定装置において、保持手段に保持された被検レンズの外周面に当接して被
検レンズを上記保持手段の中心軸に直交する所定の方向
へ変位させる光軸合わせ用変位手段を有し、制御・演算手段は、撮像装置が受光するスポット像の中
心位置と、上記スポット像の回転に伴う上記中心位置の
円軌跡の半径により、保持手段の中心軸に対する被検レ
ンズ光軸の偏心量および偏心方向を算出して上記光軸合
わせ用変位手段を制御することを特徴とする非球面レン
ズの偏心測定装置。
【請求項９】請求項２または４または７または８記載の
偏心測定装置において、光照射手段と結像光学系とがレンズ系を共有し、収束点
変位手段と間隔変化手段とは共通の手段であって、上記
レンズ系における保持手段側のレンズと保持手段との間
隔を変化させる手段であることを特徴とする非球面レン
ズの偏心測定装置。
【請求項１０】請求項９記載の偏心測定装置において、共通化された収束点変位手段と間隔変化手段とは、保持
手段をその中心軸方向へ変位させるステージであること
を特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項１１】請求項９記載の偏心測定装置において、共通化された収束点変位手段と間隔変化手段とは、光源
と光照射手段と結像光学系と遮光板部材と撮像装置とを
一体として、保持手段の中心軸方向へ変位させるステー
ジであることを特徴とする非球面レンズの偏心測定装
置。
【請求項１２】請求項９記載の偏心測定装置において、共通化された収束点変位手段と間隔変化手段とは、光照
射手段と結像光学系とに共通のレンズ系のうち、保持手
段側のレンズをその光軸方向へ変位させる手段であるこ
とを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項１３】請求項９または１０または１１または１
２記載の非球面レンズの偏心測定装置において、撮像装置を結像光学系の光軸方向へ変位させる撮像装置
用変位手段を有することを特徴とする非球面レンズの偏
心測定装置。
【請求項１４】一方の面が非球面で他方の面が球面であ
る非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方
法であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の照射光束を照射し、上記被検面にお
ける近軸球面からの反射光束を上記結像光学系により上
記遮光板部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を
通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、ス
ポット像の中心を上記結像光学系の光軸位置に合致させ
ることにより被検レンズの光軸と上記結像光学系の光軸
とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記遮光板部材を上記
結像光学系の光軸方向へ、被検面の非球面形状に応じた
所定距離だけ変位させ、被検面における所定の非球面部
分からの反射光束を、上記結像光学系により上記遮光板
部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を通過した
光束を受光面手段にリング像として受け、上記リング像
の中心位置を検出する中心位置検出工程と、この中心位置検出工程による検出結果を、被検レンズに
おける被検面の偏心に関連づけて表示する表示工程とを
有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項１５】請求項１４記載の偏心測定方法を実施す
る装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束性もしくは発散性の光束として照射する光学系であっ
て、光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照射手
段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる反射光束を結像させる結像光学系と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系の像側に配備された遮光板部材
と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る撮像装置と、上記遮光板部材を上記結像光学系の光軸方向へ変位させ
る遮光板部材変位手段と、上記撮像装置の撮像結果に基づき、被検面からの反射光
束の像の中心位置を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果を被検面の偏心に関連づけて表
示する表示手段とを有することを特徴とする非球面レン
ズの偏心測定装置。
【請求項１６】一方の面が非球面で他方の面が球面であ
る非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方
法であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の照射光束を照射し、上記被検面にお
ける近軸球面からの反射光束を上記結像光学系により上
記遮光板部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を
通過した光束を受光面手段にスポット像として受け、ス
ポット像の中心を上記結像光学系の光軸位置に合致させ
ることにより被検レンズの光軸と上記結像光学系の光軸
とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記遮光板部材を上記
結像光学系の光軸方向へ、被検面の非球面形状に応じた
所定距離だけ変位させ、被検面における所定の非球面部
分からの反射光束を、上記結像光学系により上記遮光板
部材の円形開口部に収束させ、上記円形開口を通過した
光束を受光面手段にリング像として受け、上記リング像
の中心位置を検出する中心位置検出工程と、検出された上記リング像の中心位置と被検面のデータと
に基づき、被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方
向を演算算出する演算工程とを有することを特徴とする
非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項１７】請求項１６記載の偏心測定方法を実施す
る装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束性もしくは発散性の光束として照射する光学系であっ
て、光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照射手
段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる反射光束を結像させる結像光学系と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系の像側に配備された遮光板部材
と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る撮像装置と、上記遮光板部材を上記結像光学系の光軸方向へ変位させ
る遮光板部材変位手段と、上記撮像装置の撮像結果と被検面のデータとに基づき、
被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方向を演算算
出する演算手段と、この演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有する
ことを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項１８】請求項１５または１７記載の偏心測定装
置において、光照射手段と結像光学系とがレンズ系を共有し、共有されたレンズ系のうちで保持手段に対向する側のレ
ンズと保持手段との間の間隔が可調整であることを特徴
とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項１９】請求項１５または１７または１８記載の
偏心測定装置において、遮光板部材変位手段が、遮光板部材を保持したステージと、このステージを結像光学系の光軸方向へ変位させるモー
タと、このモータの回転角から上記ステージの移動位置を検出
することにより遮光板部材の位置を検出する位置検出手
段とを有し、演算手段は、上記遮光板部材変位手段を制御する機能を
有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項２０】一方の面が非球面で他方の面が球面であ
る非球面レンズにおける上記非球面の偏心を測定する方
法であって、結像光学系の一方の側に被検レンズを、被検面が上記結
像光学系の側を向くように保持し、上記結像光学系の他
方の側に、上記結像光学系の光軸を中心とする微小な円
形開口を持つ遮光板部材を配備した状態で、上記被検面
に対し、被検面の近軸曲率中心近傍に収束点を持つ収束
性もしくは発散性の第１の照射光束と、上記被検面にお
ける所定の非球面部分の曲率中心の近傍に収束点を持つ
発散性もしくは収束性の第２の照射光束を照射し、上記
被検面における近軸球面および所定の非球面部分からの
反射光束を共に、上記結像光学系により上記遮光板部材
の円形開口部に収束させ、上記円形開口を通過した光束
を受光面手段にスポット像およびリング像として受け、
上記スポット像の中心を上記結像光学系の光軸位置に合
致させることにより被検レンズの光軸と上記結像光学系
の光軸とを合致させる光軸合わせ工程と、光軸合わせされた状態において、上記リング像の中心位
置を検出する中心位置検出工程と、検出された上記リング像の中心位置と被検面のデータと
に基づき、被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方
向を演算算出する演算工程とを有することを特徴とする
非球面レンズの偏心測定方法。
【請求項２１】請求項２０記載の偏心測定方法を実施す
るための装置であって、一方の面が非球面で他方の面が球面である被検レンズ
を、上記球面の曲率中心が定位置となるように、上記球
面側で保持する保持手段と、光源と、この光源からの光束を被検レンズの被検面に向けて、収
束位置が互いに異なり、光軸が共通の、収束性もしくは
発散性の２種の光束として照射する光学系であって、上
記共通の光軸を上記保持手段の中心軸に合致させた光照
射手段と、光軸を上記保持手段の中心軸と合致させ、上記被検面に
よる２種の反射光束を同一位置に結像させる結像光学系
と、微小な円形開口の中心軸を上記結像光学系の光軸に合致
させ、上記結像光学系から所定の距離離れた位置に配備
された遮光板部材と、この遮光板部材における円形開口を通過した光束を受け
る撮像装置と、上記撮像装置の撮像結果と被検面のデータとに基づき、
被検面の偏心量もしくは偏心量および偏心方向を演算算
出する演算手段と、この演算手段の演算結果を表示する表示手段とを有する
ことを特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項２２】請求項２１記載の偏心測定装置におい
て、光照射手段が、光軸からの距離に応じてパワーの異なる
２つのパワー領域を有し、各パワー領域による焦点位置
が、光軸上で互いに異なる２焦点光学素子を有すること
を特徴とする非球面レンズの偏心測定装置。
【請求項２３】請求項２２記載の偏心測定装置におい
て、光源が単色光光源であり、光照射手段の２焦点光学素子
がゾーンプレートであることを特徴とする非球面レンズ
の偏心測定装置。
【請求項２４】請求項２１記載の偏心測定装置におい
て、光照射手段が、光源からの光束を等価な２光束に分離す
る光束分離手段と、分離された２光束に対し、それぞれ
異なる収束点を与える２つの光照射手段と、これら２つ
の光照射手段による光束を同一光軸に合流させる光合流
手段を有することを特徴とする非球面レンズの偏心測定
装置。
【請求項２５】請求項２４記載の偏心測定装置におい
て、２つの光照射手段の少なくとも一方が、収束点を変位さ
せることができることを特徴とする非球面レンズの偏心
測定装置。