JPH1114498A

JPH1114498A - 光学系、測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH1114498A
Application number: JP17026897A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Tsubono; 一成坪野; Yasushi Matsushita; 靖松下; Fujio Makita; 冨士雄牧田; Hirofumi Nakanishi; 洋文中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】種々のレンズの偏心等を原理上誤差なく測定
できる光学系、測定方法、及び装置を提供する。【解決手段】被検レンズ（L4）に入射させる波面を発
生させる様特定の輪帯に対応して球面波発生用レンズ
（L2、L3）を設け、これを平面ミラー（M1、M2）を用い
て同一光軸上に導き、被検面からの反射光を入射光路を
逆行させたのち干渉させ、干渉縞の発生状況の被検レン
ズ回転時の変化より偏心を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非球面レンズやレン
ズユニット等の偏心を測定、または非球面軸を確定する
為の測定装置、方法及びそれに好適な光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、片面非球面の偏心を測定する測定
器としては、特開平3−115944号、特開平5−196540号、
特開平7−128188号などの公報に記載されたものが知ら
れている。これらは、いずれも被検レンズの球面側を胴
付け測定基準面とし、球面側の球心を別体の回転ホルダ
ー軸に合致させたのち回転させ、スラスト方向、又は仮
想球心方向、外径方向などの振れ量を測定し、その振れ
量から換算により偏心を求める方法であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の測定法は原理的に誤差を持っている。これはまず従来
方式が原理上、反対球面側の球面調心性を利用している
事に由来する。即ち非球面を測定する際の位置合わせ基
準を球面側に求めているために、以下のような誤差要因
を有するものである。

【０００４】例えば特開平5−196540号においては、投
影したチャートの像がレンズ回転中に動かないように、
レンズを反対球面の面に倣って（すなわち反対球面の球
面中心を中心として）調心させる構成をとり、このよう
に倣わせながら１８０度回転させたときに変位計で非球
面側の面が光軸平行方向にどれだけ変位したかを検出し
て偏心量計測を行うものである。しかしながら、図１に
示すような、非球面S1の非球面軸A1上に球面S2の球面中
心Or2が存在しない偏心したレンズを考えた場合、非球
面S1近軸曲率中心Oa1と球面S2の球面中心Or2とを結ぶ疑
似光軸A2を軸に１８０度回転しても、非球面側が回転前
の面形状と全く同じ面形状配置になることはない。すな
わち、非球面軸A1と球面中心Or2との間のずれ分が球面
に倣った回転では補正できないため、１８０度回転した
ときの非球面側の面形状配置は回転前の面形状配置に絶
対に一致しないのである。よってチャート像が動かない
ように倣わせても、１８０度回転したときの非球面側の
面形状配置を回転前の面形状配置に近似的にもっとも近
い状態にすることしかできない。チャート像が動かない
ように制御すると言っても、厳密に動かないように制御
ができているわけではなく、結果的に誤差を残してしま
うものである。

【０００５】又、特開平7−128188号や、特開平3−1159
44号においても疑似光軸A2を測定上の基準に求めている
点で、同様の誤差を生じ、原理上正確に測定することが
できない。これを図１に基づいて説明すると以下のよう
になる。

【０００６】従来方式で回転軸であるA2軸に非球面軸A1
を調心させようとしても、偏心のある被検体では前述の
ように球面に倣って回転させただけでは球面中心Or2と
非球面軸A1との間のずれは補正できないため、球面中心
Or2を通る回転軸A2と非球面軸A1との間で必ず角度θ1の
角度ずれが残ってしまう。従ってA2を回転軸とすると非
球面軸A1が首振りを発生するわけである。従って実際の
測定部位は、近軸側の曲率中心0a1、曲率Ra1ではなく、
それより外側の曲率中心0r2、曲率Ra2の輪帯を測定して
いることになる。非球面では輪帯の曲率が変化している
ので、この場合従来の測定方式で定義される偏心角θ1
の振れ角以外に、測定部位の輪帯の曲率差に起因する見
かけ上の振れ角θ2が誤差として生じることとなる。球
面S2に倣ったレンズ調整を行う限り、この振れを完全に
止めることは原理的にできない。A2を回転軸としている
から、周辺の振れを検出しても偏心による振れか、曲率
変化による振れか判別できない。これは非球面度が大き
い程、又、偏心が大きい程判別が困難になる。よってこ
の方式の調整では回転軸と非球面軸とを近似的に一致さ
せることしかできないのである。

【０００７】上述のような誤差要因のほか、反対側の球
面を機械的な接触基準として変位させながらのレンズ調
整に依存する測定では、レンズホルダーの球面受け部の
加工精度、ゴミケバ等のはさみ込みによる浮きなど、偏
心測定精度に直結した誤差要因を多く含んでいる。

【０００８】本発明は、種々のレンズの偏心を原理上誤
差なく測定できる測定方法及び装置、あるいはそれを容
易に実現できるような光学系、更には非球面側の非球面
軸を簡単且つ原理上誤差無く確定できる測定方法、及び
それを実現する光学系を提供することを目的とする。

【０００９】本発明は特に、このような装置の保持具構
造を簡単にし、より汎用性を高めた光学系、測定方法、
装置を提供することを特徴とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の本願の第１発明の光学系は、被検レンズの一つ又は複
数の被検面上に存在する複数の特定の輪帯の曲率に夫々
応じた曲率の球面波を別光路を経由して同一光軸上に同
時に発生させ、該球面波の前記被検面による反射波夫々
によって干渉縞を発生させることを特徴とする。

【００１１】第２発明の光学系は更に、前記被検レンズ
は複数のユニットレンズを含むことを特徴とする。

【００１２】上述目的を達成するための本願の第３発明
の測定方法は、上述の光学系を用いて、前記複数の特定
の輪帯によって夫々発生する干渉縞の状態により被検面
の非球面軸を確定することを特徴とする。

【００１３】第４発明の測定方法は更に、前記被検レン
ズを１周より小さな角度分だけ回転した際の、前記被検
レンズの複数の面それぞれによって発生する干渉縞の発
生状況の変化より、前記被検レンズの偏心を求めること
を特徴とする。

【００１４】上述目的を達成するための本願の第５発明
の測定方法は、被検レンズの複数の面各々に存在する特
定の輪帯によって夫々発生する干渉縞の、前記被検レン
ズを１周より小さな角度分だけ回転した際の発生状況の
変化により、前記被検レンズの偏心を求めることを特徴
とする。

【００１５】第６発明の測定方法は更に、前記被検レン
ズは複数のユニットレンズを含むことを特徴とする。

【００１６】上述目的を達成するための本願の第７発明
の測定装置は、被検レンズの一つ又は複数の被検面上の
複数の特定の輪帯のみに光線が垂直入射するような複数
の波面を別光路を用いて発生させる入射波面発生用光学
系と、該特定の輪帯からの反射光を入射光路を逆行させ
たのち干渉させる干渉計とを有し、該特定の輪帯からの
反射光による干渉縞に基づいて前記被検レンズを位置合
わせするために前記被検レンズの配置調整を可能とした
ことを特徴とする。

【００１７】第８発明の測定装置は更に、前記被検面が
非球面であり、前記入射波面発生用光学系は該非球面の
曲率中心の異なる複数の特定の輪帯それぞれに対して光
束が垂直入射するような球面波を別光路を介して別個に
形成することを特徴とする。

【００１８】第９発明の測定装置は更に、前記被検面は
複数の別の面であり、前記入射波面発生用光学系は該別
の面の夫々の上の特定の輪帯各々に対して光束が同方向
から垂直入射するような球面波を別光路を介して別個に
形成することを特徴とする。

【００１９】第１０発明の測定装置は更に、前記入射波
面発生用光学系による光束の入射方向とは反対の方向よ
り前記被検レンズに入射させる波面を発生させる様設け
られた第２の入射波面発生用光学系を有し、該第２の入
射波面発生用光学系からの光束による被検レンズからの
反射光を入射光路を逆行させたのち干渉させ、前記被検
レンズのそれぞれの方向からの反射光による干渉縞に基
づいて前記被検レンズを位置合わせするために前記被検
レンズの配置調整を可能とし、かつ前記被検レンズの配
置調整に応じて前記両面の少なくとも一方への入射光束
を変位可能としたことを特徴とする。

【００２０】第１１発明の測定装置は更に、前記入射波
面発生用光学系はミラーを用いて前記複数の波面を夫々
発生させる光学系の光路を振り分けたことを特徴とす
る。

【００２１】上述目的を達成するための本願の第１２発
明の光学系は、被検レンズの一つ又は複数の被検面上に
存在する複数の特定の輪体の曲率に夫々応じた曲率の球
面波を回折光学素子によって同時に発生させ、該球面波
の前記被検面による反射波夫々によって干渉縞を発生さ
せることを特徴とする。

【００２２】上述目的を達成するための本願の第１３発
明の測定方法は、上述光学系を用いて、前記複数の特定
の輪帯によって夫々発生する干渉縞の状態により被検面
の非球面軸を確定することを特徴とする。

【００２３】上述目的を達成するための本願の第１４発
明の測定方法は、上述光学系を用いて、被検レンズの複
数の面各々に存在する特定の輪体によって夫々発生する
干渉縞の、前記被検レンズを１周より小さな角度分だけ
回転した際の発生状況の変化により、前記被検レンズの
偏心を求めることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】図２に本発明の第１実施例の測定
装置の概略構成図を示す。以下、本実施例を片非球面被
検レンズの測定を行なうのに用いる場合について述べ
る。

【００２５】図中、L1はフィゾー位相測定干渉計の光束
射出窓を表す。射出窓にはあらかじめ干渉の参照面とな
る基準平面が組み込まれており、これに平行な平面波が
射出されている。フィゾー干渉計自身の構成について
は、よく知られているので説明、図面を省略する。

【００２６】L2、L3は非球面軸を捕らえる為の非球面波
発生用レンズ、 M1、 M2は全反射平面ミラー、L4は被検
非球面レンズ、M3は凹面ミラーである。

【００２７】本実施例の測定装置は被検レンズの両面を
同時に、可干渉基準面に干渉させ光学的に直接位置関係
を測定するものであり、図中では被検レンズL4の左側が
非球面で反対が球面になっている。

【００２８】干渉計の出射窓L1から可干渉平面波を発生
し、このうち外側を通る光束部分は凹面ミラーM3で反射
して球面波に変換されて被検レンズの球面側に入射す
る。球面からの反射光は、入射光路をそのまま逆行し、
フィゾー干渉計内部で参照平面からの反射光と干渉して
干渉縞を形成する。

【００２９】一方、干渉計の出射窓L1からの可干渉平面
波のうち、内側の光束は一部の光は球面波発生用レンズ
L2を通過して全反射平面ミラーM1の外側を通過し、一部
は全反射平面ミラーM1、 M2で反射されて非球面波発生
用L3を通過する。それぞれが被検レンズL4の非球面の少
なくとも２つの輪帯の対応する側の曲率に適した曲率の
球面波面となっており、合成されてこの２つの輪帯それ
ぞれに対応する波面形状を有する擬似的な非球面波とな
って被検レンズL4の非球面側に入射する。非球面からの
反射光は、後述するように実質的に測定対象となる輪帯
からの反射光のみ入射光路をそのまま逆行し、フィゾー
干渉計内部で参照平面からの反射光と干渉して干渉縞を
形成する。

【００３０】干渉縞の観察に関しては、例えば不図示の
観察面において球面からの反射光束による干渉縞が外側
に、非球面からの干渉縞が内側に形成されるように光学
配置され、この観察面での外側と内側の干渉縞の形成の
状態よりそれぞれの面による干渉状態が観察できる構成
にする。

【００３１】本実施例では、大小２組の球面波発生レン
ズL2とL3と２枚の全反射平面ミラーM1、 M2を使って、
フィゾー干渉系からの異なる部所からの反射光を振り分
け、被検非球面上２ケ所の異なる輪帯からの反射光の干
渉を可能としている。

【００３２】測定可能な範囲を決める要因としては、被
検非球面の直径、凹凸、輪帯球心位置等あらかじめ決ま
っている被検レンズ要因と、球面波発生レンズL2、L3の
焦点距離、NA、径差など後から選択することのできる球
面波発生レンズ要因がある。汎用性を高めるには、球面
波発生レンズ要因の組合わせの多様性が必要になる。

【００３３】球面波発生レンズL2、L3は、同一光軸上に
配置されており、かつ軸合わせによって同一被検非球面
に対し自らの光軸が同軸となって且つ対象となる被検非
球面上２ヶ所の輪帯に対して入射光束の光線が垂直にな
るように、それぞれ非球面軸方向の距離位置と光軸の平
行、傾き調整が個別に出来る構造となっている。また、
球面波発生レンズL2、L3は、測定する被検レンズの形状
に応じて別の形態の光学系に付け替えることが可能であ
る。

【００３４】ミラーM1は、ミラーM2で折り曲げられた光
束を球面波発生レンズL3へと導くためのもので、光路中
に宙吊りで固設されている。非球面軸は球面波発生レン
ズL2を通りミラーM1及び球面波発生レンズL3の周辺から
非球面に入射する輪帯状の光束と、ミラーM1、M2及ぴ球
面波発生レンズL3を介して非球面に入射する光束の２つ
によって、以下のようにして確定される。

【００３５】レンズL3に入射した平面波は、非球面の光
軸近傍にある特定曲率中心の輪帯領域に対してのみ垂直
に入射する（すなわち特定曲率中心に向けて進行する）
光線により形成される球面波に変換される。この球面波
においては、反射方向、可干渉距離等を考慮すれば輪帯
領域に入射した光束のみが光路を完全に逆行してフィゾ
ー干渉計内で参照光束と干渉する。

【００３６】一方レンズL2に入射した平面波はミラーM1
及び球面波発生レンズL3の周辺を通過して、非球面の光
軸から離れた部所にある別の特定曲率中心の輪帯領域に
対してのみ垂直に入射する（すなわち別の特定曲率中心
に向けて進行する）光線により形成される球面波に変換
される。この球面波においても、反射方向、可干渉距離
等を考慮すれば輪帯領域に入射した光束のみが光路を完
全に逆行してフィゾー干渉計内で参照光束と干渉する。

【００３７】このように、球面波発生レンズL2、L3は半
径方向に関して外側と内側とで、それぞれの輪帯の曲率
半径に応じた球面波を発生させることにより、擬似的に
非球面の形状に対応した非球面波を発生させている。こ
の様に球面波発生レンズL2、L3を離した配置に出来るの
で、各レンズ用の保持具の配置が容易であり、よって保
持具構造を簡素化できる。

【００３８】前述の不図示の観察面では、内側２ヶ所
に、それぞれの輪帯に応じて２つのリング状の干渉縞発
生領域が形成される。この場合、非球面の非球面軸と、
球面波発生レンズL2、L3の各光軸とが完全に一致し、Ｚ
方向の位置合わせも良好になっている場合には、それぞ
れの領域で干渉縞が同心円状に発生する。この場合干渉
縞のピッチは中央帯部が広く（ワンカラー）、それより
内周側及び外周側では狭くなる。

【００３９】ここで、被検レンズL4が光軸方向にずれれ
ば、干渉縞のピッチが全体的に狭くなる。また、球面波
発生レンズL2、L3の各光軸に対して非球面軸に傾きが生
じると同心円状であった干渉縞に偏りが生じる。更にこ
れらずれ、傾きが大きくなれば、光束の反射方向のずれ
や、参照光束との可干渉性の減少により、全く干渉領域
が消滅してしまう。本実施例ではこれを逆に利用し、干
渉計が２つリング状に発生しかつ発生した干渉縞を中心
帯のピッチの広い同心円状（ワンカラー）になるよう、
被検レンズL4に対して球面波発生レンズL2、L3を位置合
わせすれば、結果的に非球面波発生用光学系L2、L3の光
軸に非球面の非球面軸を合わせることができ、よって非
球面軸の確定ができる。

【００４０】即ち、図１においてA1軸上にあるOa1、Oan
の離れた2ヶ所が確定すればA1軸の位置が確定する。上
述行程により、球面中心Oa1とOanを球面波発生レンズL
2、L3の光軸上の所定位置に位置決めする事になり、こ
れによって球面中心Oa1とOanの存在する非球面軸A1が球
面波発生レンズL2、L3の共通光軸上に確定されることに
なる。

【００４１】上述の例ではOa1、Oanが離れた2ヶ所であ
るとしたが、Oa1、Oanそれぞれを球面中心とする輪帯が
近接している場合は、Oa1、Oanの間の範囲で連続して確
定されることにより非球面軸A1を確定することもでき
る。

【００４２】球面側の干渉縞は球面波発生レンズL2、L
3、ミラーM1、M2ならびにこれらの保治具が遮蔽せずに
球面ミラーM3まで到達した干渉波によって形成される。

【００４３】具体的な測定手順について説明する。

【００４４】まず最初に測定すべき被検レンズL4を取り
付け治具にとりつける。この後球面波発生レンズL2、L3
と被検レンズL4との間の位置合わせを、観察面での干渉
縞の発生状態を観察しながら各干渉縞が上述ワンカラー
になるように、球面波発生レンズL2、L3と被検レンズL4
それぞれの位置、傾き調整を行うことで実行する。

【００４５】この際、干渉計の出射窓L1から射出される
干渉平面波に対し球面波発生レンズL2、L3それぞれの光
軸をある程度、垂直に配置しなければならないが、これ
は球面波発生レンズL2、L3と被検レンズL4の調整作業中
に必然的に行われてしまう。なぜなら非球面波発生用光
学系L2の光軸が平面波に垂直でない場合、いくら調整作
業を繰り返しても評価波面にコマを生じて観察面上でワ
ンカラーに調整することができないからである。言い換
えれば観察面上でワンカラーに調整できていれば、球面
波発生レンズL2、L3の光軸と被検レンズL4の非球面軸と
が一致していると共に、球面波発生レンズL2、L3の各光
軸が干渉計の出射窓L1から射出される干渉平面波に対し
て垂直になっていることが保証されている。

【００４６】球面波発生レンズL2、L3の第１回目の使用
の開始時点では、上述のように球面波発生レンズL2、L3
の倒れ調整を行ない、垂直出ししなくてはならないが、
一度行えば後は被検レンズを交換してもその必要はな
い。

【００４７】本実施例では従来方式と違い非球面の光軸
を干渉波面で捕らえるため、合わせ精度以外の誤差は発
生しないし、合わせ精度も通常ワンカラーの波長レベル
は可能で、従来方式に比べかなり高精度といえる。

【００４８】非球面合わせ作業終了ののち、反対球面の
干渉測定作業を行う。

【００４９】観察面上での周囲部の干渉状態を見ながら
凹面ミラーの取り付け治具を移動して、凹面ミラーM3の
位置を調整する。先に合わせた非球面の干渉縞と共に、
球面からの反射光による干渉縞もワンカラー状態（この
場合は発生する干渉縞の間隔がほぼ無限大になった状
態、即ち縞のない状態）にできれば原点出しができたこ
とになる。

【００５０】次に被検レンズL4を取り付け治具の中で18
0度ラジアル方向に回転し、取り付け直す。

【００５１】被検レンズの非球面軸が外径に対し倒れ、
平行共に無偏心ならば、観察面上における非球面側の干
渉状態に変化はないはずである。

【００５２】変化している場合は被検レンズL4を取り付
けた取り付け治具を倒れ、及びXY調整し、最初のワンカ
ラー状態を再現させる。この時に動かした取り付け治具
の倒れ調整量（調整角度）の1／2が外径に対する倒れ偏
心、XY調整量の合成ベクトルの1／2が外径に対する平行
偏心である。

【００５３】ワンカラー状態を再現すれば非球面の非球
面軸を再度干渉波面で確定した訳であるが、ここで反対
側の球面の球心が非球面軸上に乗つている無偏心状態で
あれば、反対面の反射光による干渉状態は、取り付け直
す前の状態（ワンカラー状態）を再現する。

【００５４】非球面と球面の間に偏心が有り、球面から
の反射光の干渉状態が再現していない場合は、取り付け
治具を移動させて凹面ミラーM3をXY方向に調整し、取り
付け直す前のワンカラー状態を再現させる。

【００５５】この時動かしたXY調整量の合成ベクトルの
1／2が、非球面軸に対する反対側球面の球面中心の平行
偏心量Sである。

【００５６】先に述べた非球面軸と外径の関係では軸が
線分と考えられる為、倒れを考慮する必要があったが、
球面中心は点であるため考慮しなくてよい。

【００５７】平行偏心量Sから下記の式（１）に基づい
て非球面軸と球面光軸との傾きθを求めることもでき
る。

【００５８】θ=Sin-1(S／r2) ・・・（１）ここでＳ：平行偏心量、r2：反対面曲率半径、である。

【００５９】図３は本発明の第２実施例の測定装置の概
略構成図である。以下、同様の部材には説明を省略す
る。

【００６０】本実施例は第１実施例の宙吊りミラーM1を
穴明きミラーに変更し、球面波発生レンズL2、L3の配列
を変えている。即ち球面波発生レンズL2からの波面は穴
明きレンズの穴を進行し、球面波発生レンズL3からの波
面は穴明きレンズの周辺から反射される形態になってい
る。

【００６１】本実施例では球面波発生レンズL2、L3を別
の光路に分離したので、球面波発生レンズL2、L3の外径
や焦点距離の範囲等の寸法上の制限が緩和されるという
利点を有する。

【００６２】図４は本発明の第３実施例の測定装置の概
略構成図である。

【００６３】本実施例では平面ミラー（ハーフミラー）
を使う。ここで使用されているミラーM1はハーフミラー
となっており、更に遮光板Xを設けている。

【００６４】本実施例では、球面波発生レンズL2、L3を
ハーフミラーを挟んで接近させることができるので、低
次で輪帯球心位置の差が少ない非球面（球面波発生レン
ズL2、L3の焦点が接近している〉の測定に適している。
この際には、例えば球面波発生レンズL2とL3を同じ物を
光軸方向の位置を違えて使うことも可能性となり、その
場合球面波発生レンズとして異なる２種類のレンズを準
備する必要がなくなるという利点も生じる。

【００６５】球面波発生レンズL2、L3の光路を結合する
ミラーM1がハーフミラーとなったため、球面波発生レン
ズL2、L3からの戻り光がどちらへでも行けるため、上述
接近状態では互いの干渉縞どうしが更に重なりモアレを
生じる可能性がある。遮光板Xは、この互いの干渉縞ど
うしの重なりによるモアレを防止するのに用いる。即ち
遮光板Xは、球面波発生レンズL2と被検レンズL4で干渉
縞を見ながらの調整を行う際には球面波発生レンズL3側
の光束を遮光し、球面波発生レンズL3と被検レンズL4で
干渉縞を見ながらの調整を行う際には球面波発生レンズ
L2側の光束を遮光するために用いられる。

【００６６】遮光板Xは調整作業途中で必要となるが、
双方共調整が終了しワンカラーとなった時点で取り去
る。この際にはワンカラー状態、即ち各球面波発生レン
ズと被検レンズL4の相対関係に変化の無い事を確認す
る。変化が生じた場合は最初からやり直すことになる。

【００６７】薄板状ハーフミラーは精度の良い物を作る
のは難しい上に、たとえ薄板状でも収斂あるいは発散光
に対し斜めに挿入すれぱ、場合によっては測定に影響の
ある非点収差（アス）を生じてしまう可能性もある。

【００６８】これを避けるためM1ミラーにキユーブビー
ムスプリッターを使ってもよい。該キユーブビームスプ
リツターは直角三角プリズムを２個貼り合わせ、貼り合
わせ面がハーフミラーコートされているものを用いれば
よい。キユーブビームスプリッターを使用した場合、非
点収差からは回避できるが球面収差が発生する。球面収
差は測定に影響するようであれば、あらかじめ収差補正
することで解決できる。またキユープビームスブリッタ
ーの厚み分L2、L3の設定位置に制約がでるが、これを考
慮して設計すればよい。

【００６９】以上記述した各実施例は非球面レンズの偏
心測定に関しているが、本発明は製品レンズの組み込み
偏心測定にも有効である。図５でそれを示す。

【００７０】L4はここでは製品又は部品ユニットの例
で、図５では第１実施例の装置で測定する場合を示して
いる。このユニットを構成する単体レンズS1、S2、S3の
関係の中で単体レンズS1に対する単体レンズS3のc面の
偏心を測定する場合を述ぺる。

【００７１】レンズS1のa面は表面に露出しているためa
面曲率中心に球心０１があり、これに球面波発生レンズ
L2の焦点を合致させることで干渉縞が得られる。レンズ
S1のb面の場合a面側から測定する関係上レンズS1内部を
２度透過するため、本来の曲率中心に球面波発生レンズ
L3の焦点を合致させても干渉縞を得る事はできない。そ
の場合は近軸追跡計算により見かけ上の球心０２をあら
かじあ求め、これに球面波発生レンズL3の焦点を合致さ
せる。

【００７２】この様に被干渉面が異なる被検面上（レン
ズの表裏面の球面）にある場合でも、各干渉縞がワンカ
ラーになるように調整することで、レンズS1の光軸と球
面波発生レンズL2、L3の光軸とを合致させることができ
る。

【００７３】測定面までに何枚もレンズが介在している
場合は、合成の球面収差が影響し計算上の位置からズレ
ることもあるので、この場合はこの合成の球面収差を考
慮して見かけ上の球心を計算する。

【００７４】レンズS3のc面は表面に露出しているので
球心０３に変化はなく、前出実施例の片非球面測定で述
べてきた手順をたどれば、偏心量の測定はできる。

【００７５】内部の面を更に測定するのであれぱ、上述
近軸計算を行うこととなる。

【００７６】この他に球面波発生レンズとしてホログラ
ムなどの回折光学素子を用いる事も可能である。集光位
置が一定であれぱ、ガラス基被上に前述の球面波発生レ
ンズL2、L3の集光作用に相当する計算機ホログラムを成
形することによって、球面波発生レンズL2、L3に相当す
る作用を一枚の平板ガラスで得ることができる。

【００７７】図６はそのような計算機ホログラムを用い
た発明の第４実施例の測定装置の概略構成図である。

【００７８】図中Ｈは計算機ホログラムが記録された乾
板である。この計算機ホログラムより前述の球面波発生
レンズL2、L3より発生された各波面と等価な波面が、対
象となる被検レンズL4の非球面上の各輪帯に対応して発
生し、輪帯領域に入射した光束のみが光路を完全に逆行
してフィゾー干渉計内で参照光束と干渉することにな
る。測定の方法に関しては、前述の実施例と概略同様な
ので、説明は省略する。

【００７９】本実施例では対象となる輪帯のみに対応し
た球面波を発生させるホログラムを形成し、後の部分は
考慮しなくてもよいので、非球面全体の曲率に合わせた
非球面波を形成するホログラムを作成する場合に比較し
て、作成の手間、費用の点で顕著な効果を有するもので
ある。

【００８０】更に、上述したレンズを使用する実施例の
球面波発生レンズL2、L3のうち、どちらか片方を計算機
ホログラムに置き換えてもよい。

【００８１】上述各実施例において、不図示の観察面に
は肉眼観察用の拡散板や、モニター観察用の撮像素子等
を配置可能である。更に撮像素子を配置した場合には、
該撮像信号を画像解析用に信号処理する形態としてもよ
い。

【００８２】

【発明の効果】以上第１発明によれば、簡単な方式でか
つ保持具構造を簡単にできながら、原理的に誤差無く正
確に被検面の非球面軸や光軸の確定、被検レンズの偏心
等が測定できる光学系が実現される。

【００８３】また第２発明によれば、被検レンズとして
複数のユニットレンズを有するものであっても簡単な方
式でかつ保持具構造を簡単にできながら正確に被検レン
ズの偏心等が測定できる。

【００８４】また第３発明によれば、簡単な方式で且つ
保持具構造を簡単にできながら、非球面自身を基準とし
て原理的に誤差無く、干渉を用いたより正確な被検面の
非球面軸等の確定ができる。

【００８５】また第４発明によれば、種々の被検レンズ
の測定にも適用可能で、被検レンズの偏心を正確に測定
することが可能となる。

【００８６】また第５発明によれば、簡単な方式で且つ
保持具構造を簡単にできながら、種々の被検レンズの測
定にも適用可能で、被検レンズの偏心を、原理的に誤差
無く正確に測定することが可能となる。

【００８７】また第６発明によれば、被検レンズとして
複数のユニットレンズを有するものであっても簡単な方
式でかつ保持具構造を簡単にできながら正確に被検レン
ズの偏心等が測定できる。

【００８８】また第７発明によれば、簡単な構成でかつ
保持具構造を簡単にできながら、原理的に誤差無く正確
に非球面軸等の確定や被検面の偏心測定等が行える装置
が実現できる。

【００８９】また第８発明によれば、上述誤差のない正
確な非球面軸等の確定や偏心測定を、非球面レンズに対
して単純な球面波発生用の簡単な光学系を用いて実現で
きる。

【００９０】また第９発明によれば、正確な複数面間の
偏心測定を、一方向から光束を投射する簡単な系で、簡
単な構成でかつ保持具構造を簡単にした光学系を用いて
実現できる。

【００９１】また第１０発明によれば、正確な複数面間
の偏心測定を、簡単な構成でかつ保持具構造を簡単にし
た光学系を用いて実現できる。

【００９２】また第１１発明によれば、上述誤差のない
正確なレンズ偏心測定を、保持具構成を簡単にしたコン
パクトな構成で実現できる。

【００９３】また第１２発明によれば、簡単な方式でか
つ保持具構造や光学系構成を簡単にできながら、原理的
に誤差無く正確に被検面の非球面軸等の確定や被検レン
ズの偏心等が測定できる光学系が実現される。

【００９４】また第１３発明によれば、簡単な方式で且
つ保持具構造や光学系構成を簡単にできながら、非球面
自身を基準として原理的に誤差無く、干渉を用いたより
正確な被検面の非球面軸等の確定ができる。

【００９５】また第１４発明によれば、種々の被検レン
ズの測定にも適用可能で、被検レンズの偏心を、簡単な
方式で且つ保持具構造や光学系構成を簡単にできなが
ら、原理的に誤差無く正確に測定することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】片非球面レンズの偏心の説明図

【図２】本発明の第１実施例の測定装置の概略構成図

【図３】本発明の第２実施例の測定装置の概略構成図

【図４】本発明の第３実施例の測定装置の概略構成図

【図５】製品レンズの組み込み偏心測定の説明図

【図６】本発明の第４実施例の測定装置の概略構成図

【符号の説明】

Ｌ１干渉計の出射窓Ｌ２、Ｌ３球面波発生用レンズＬ４被検レンズＭ１、Ｍ２平面ミラーＭ３凹面ミラーＨホログラム乾板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西洋文東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検レンズの一つ又は複数の被検面上に
存在する複数の特定の輪帯の曲率に夫々応じた曲率の球
面波を別光路を経由して同一光軸上に同時に発生させ、
該球面波の前記被検面による反射波夫々によって干渉縞
を発生させることを特徴とする光学系。
【請求項２】前記被検レンズは複数のユニットレンズ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】請求項１に記載の光学系を用いて、前記
複数の特定の輪帯によって夫々発生する干渉縞の状態に
より被検面の非球面軸を確定することを特徴とする測定
方法。
【請求項４】前記被検レンズを１周より小さな角度分
だけ回転した際の、前記被検レンズの複数の面それぞれ
によって発生する干渉縞の発生状況の変化より、前記被
検レンズの偏心を求めることを特徴とする請求項３に記
載の測定方法。
【請求項５】請求項１に記載の光学系を用いて、被検
レンズの複数の面各々に存在する特定の輪帯によって夫
々発生する干渉縞の、前記被検レンズを１周より小さな
角度分だけ回転した際の発生状況の変化により、前記被
検レンズの偏心を求めることを特徴とする測定方法。
【請求項６】前記被検レンズは複数のユニットレンズ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】被検レンズの一つ又は複数の被検面上の
複数の特定の輪帯のみに光線が垂直入射するような複数
の波面を別光路を用いて発生させる入射波面発生用光学
系と、該特定の輪帯からの反射光を入射光路を逆行させ
たのち干渉させる干渉計とを有し、該特定の輪帯からの
反射光による干渉縞に基づいて前記被検レンズを位置合
わせするために前記被検レンズの配置調整を可能とした
ことを特徴とする測定装置。
【請求項８】前記被検面が非球面であり、前記入射波
面発生用光学系は該非球面の曲率中心の異なる複数の特
定の輪帯それぞれに対して光束が垂直入射するような球
面波を別光路を介して別個に形成することを特徴とする
請求項７に記載の測定装置。
【請求項９】前記被検面は複数の別の面であり、前記
入射波面発生用光学系は該別の面の夫々の上の特定の輪
帯各々に対して光束が同方向から垂直入射するような球
面波を別光路を介して別個に形成することを特徴とする
請求項７に記載の測定装置。
【請求項１０】更に前記入射波面発生用光学系による
光束の入射方向とは反対の方向より前記被検レンズに入
射させる波面を発生させる様設けられた第２の入射波面
発生用光学系を有し、該第２の入射波面発生用光学系か
らの光束による被検レンズからの反射光を入射光路を逆
行させたのち干渉させ、前記被検レンズのそれぞれの方
向からの反射光による干渉縞に基づいて前記被検レンズ
を位置合わせするために前記被検レンズの配置調整を可
能とし、かつ前記被検レンズの配置調整に応じて前記両
面の少なくとも一方への入射光束を変位可能としたこと
を特徴とする請求項９に記載の測定装置。
【請求項１１】前記入射波面発生用光学系はミラーを
用いて前記複数の波面を夫々発生させる光学系の光路を
振り分けたことを特徴とする請求項１０記載の測定装
置。
【請求項１２】被検レンズの一つ又は複数の被検面上
に存在する複数の特定の輪体の曲率に夫々応じた曲率の
球面波を回折光学素子によって同時に発生させ、該球面
波の前記被検面による反射波夫々によって干渉縞を発生
させることを特徴とする光学系。
【請求項１３】請求項１２に記載の光学系を用いて、
前記複数の特定の輪帯によって夫々発生する干渉縞の状
態により被検面の非球面軸を確定することを特徴とする
測定方法。
【請求項１４】請求項１２に記載の光学系を用いて、
被検レンズの複数の面各々に存在する特定の輪体によっ
て夫々発生する干渉縞の、前記被検レンズを１周より小
さな角度分だけ回転した際の発生状況の変化により、前
記被検レンズの偏心を求めることを特徴とする測定方
法。