TWI396837B - Method for determination of eccentricity - Google Patents

Description

偏芯量測定方法

本發明係關於一種對透鏡等之光學元件中之被檢面之偏芯量進行測定的偏芯量測定方法。

作為透鏡之評價及檢測之重要項目，有透鏡面之偏芯量之測定。

透鏡面之偏芯量係藉由該透鏡面之曲率中心與透鏡之軸(光軸)之偏移量而表示。

作為此種偏芯量之測定方法，已知有下述專利文獻1等所示稱為自準直法(autocollimation)之方法。例如，圖14所示之偏芯測定裝置係使用應用了自準直法之反射式偏芯測定方法者，且具備有：被設置有被檢透鏡(球面透鏡)110而可以其中心軸作為中心進行旋轉的基台122；光源111；使來自光源111之光透過之標誌板(標線板)112；沿光軸將光照射至被檢透鏡110之測定用光學系統131；及用以對來自被檢透鏡110之光進行觀測之攝影手段。

上述測定用光學系統131具備有：大致以直角對自光源111射出且透過標誌板112之光進行反射之分束器113；使來自分束器113之光成為平行光束之準直透鏡114；及將該平行光束聚焦於被檢透鏡110之近軸焦點之物鏡115。又，上述攝影手段係由具備有攝影面之CCD(電荷耦合元件，Charge Coupled Device)相機121構成，該攝影面係對透過上述分束器113之來自被檢透鏡110之光進行觀測。

當使用上述偏芯測定裝置進行偏芯量測定時，藉由測定用光學系統131而將透過標誌板112之來自光源111之光照射至被檢透鏡110。

此時，藉由移動物鏡115之光聚焦位置P而使光聚焦位置P與被檢透鏡110之被檢面(上表面)之曲率中心相一致。入射至被檢透鏡110之被檢面之光被視為與自該被檢面之曲率中心發出之光同等，因此，其自被檢面沿著入射路徑逆向地被反射。該反射光透過分束器113而入射至CCD相機121。之後，當一邊使基台122旋轉，一邊對來自被檢透鏡110之反射像進行觀測，則於有偏芯之情況時，標線(reticle)之像軌跡描繪為圓，可藉由測量該圓之半徑而求出被檢透鏡110之偏芯量。

於此，被檢透鏡110中與上方被檢面相反側之下方被檢面(設置面)係支持於基台上。於球面透鏡中，該下方被檢面亦為球面，因此基本而言，即使於基台122上移動被檢透鏡110，下方被檢面之曲率中心位置亦不會變化。因此，於此種偏芯測定裝置中，將所獲得之偏芯量測定值直接設為與被檢面相關最終之偏芯量。

(專利文獻1)日本專利特開2005-55202號公報

然而，近年來，已逐漸使用非球面透鏡作為各種光學機器用之透鏡，但即便藉由上述方法測定非球面透鏡之偏芯量，亦難以獲得精度與球面透鏡同樣較佳之結果。

亦即，於上述下方被檢面為非球面之情況時，若於基台122上移動被檢透鏡110，則下方被檢面之曲率中心位置會產生變化。亦即，於被檢體為球面透鏡之情況時，可將藉由上述測定所獲得之結果考慮為大致準確之偏芯量，但於被檢體為非球面透鏡之情況時，藉由上述測定所獲得之結果中除了有偏芯量(由兩個透鏡面之軸之相對斜率產生之偏芯量)之外，還加計有由軸偏移(構成非球面透鏡之兩個透鏡面各自之軸的相對位置偏移)產生之偏芯量，因此，必須將上述兩個偏芯量彼此分離，掌握各個值。

尤其於將該非球面透鏡用作各種光學機器中之攝影透鏡之情況時，在攝影元件之像素數急遽增大之今日，必須根據伴隨該透鏡所具有之軸之斜率的偏芯量及伴隨軸偏移的偏芯量，進行高精度之光學調整，因此，將非球面透鏡之上述兩個偏芯量分離極為重要。

本發明係鑒於此種情況而完成者，其目的在於提供一種偏芯量測定方法，使用利用自準直法之偏芯測定方法，容易地將非球面透鏡上產生之根據軸之斜率的偏芯量與根據軸偏移的偏芯量分離。

為解決上述問題，本發明之第1偏芯量測定方法，將具有位於表背之各被檢面、與自上述各被檢面之外緣部略垂直於該被檢面之軸突出之突出面的被檢光學元件，設置於可以既定軸為中心進行旋轉之基台，將來自光源之光經由包含既定形狀標誌之測定用光學系統而對該經設置之該被檢光學元件的上述被檢面與上述突出面進行照射，將來自該被檢面之反射光或透射光導引至成像面上，同時以任一上述被檢面之軸為旋轉軸使設置於該基台之被檢光學元件旋轉，觀察藉由該反射光或該透射光而形成於該成像面上的上述標誌像之移動軌跡，而測定上述被檢面之偏芯量；其特徵在於，根據自與上述各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射的來自上述光源之各光束，測定上述各被檢面之軸之相對斜率，根據該測定結果，算出伴隨該軸之相對斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)，同時，於已設置上述被檢光學元件於上述基台之狀態下，以既定軸為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之上述標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，進行自上述總偏芯量(Ex，Ey)減去伴隨上述軸之相對斜率之偏芯量(Ecx，Ecy)的運算，求出伴隨上述各被檢面之軸之相對軸偏移的偏芯量。

又，為解決上述問題，本發明之第2偏芯量測定方法，將具有位於表背之各被檢面、與自上述各被檢面之外緣部略垂直於該被檢面之軸突出之突出面的被檢光學元件，設置於可以既定軸為中心進行旋轉之基台，將來自光源之光經由包含既定形狀標誌之測定用光學系統對該經設置之該被檢光學元件的上述被檢面與上述突出面進行照射，將來自該被檢面之反射光或透射光導引至成像面上，同時以上述既定軸為旋轉軸使設置於該基台之被檢光學元件旋轉，觀察藉由該反射光或該透射光而形成於該成像面上的上述標誌像之移動軌跡，而測定上述被檢面之偏芯量；其特徵在於，根據自與上述各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射的來自上述光源之各光束，測定上述各被檢面之軸相對於既定基準面的斜率，根據該測定結果，算出伴隨該軸相對於既定基準面之斜率的表面偏芯量(EcxA，EcyA)及背面偏芯量(EcxB，EcyB)，且獲取該表面之偏芯量與該背面之偏芯量之每個成分的差，算出伴隨上述被檢光學元件之軸之斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)，同時，於已設置上述被檢光學元件於上述基台之狀態下，以上述既定軸為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之上述標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，進行自上述總偏芯量(Ex，Ey)減去伴隨上述被檢光學元件之軸之斜率之偏芯量(Ecx，Ecy)的運算，求出伴隨上述各被檢面之軸之相對軸偏移的偏芯量。

又，上述既定形狀之標誌較佳為十字形狀之標線、或為四角形或圓形之針孔。

此外，於本案之說明書中，所謂上述「被檢面之軸」，係指被檢面之光軸。

又，於本案之說明書中，所稱「偏芯量」之用語係指亦含方向成分之所謂向量資訊。

於本發明之第1偏芯量測定方法中，根據自與各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射之來自光源的各光束，測定各被檢面之軸之相對斜率，根據該測定結果，算出伴隨該軸之相對斜率之偏芯量(Ecx，Ecy)，另一方面，於已設置被檢光學元件於基台之狀態下，以既定軸為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，自後者之算出結果中減去前者之算出結果，因此，可簡易地獲得根據軸偏移之偏芯量。藉此，可容易地將於所製造之非球面透鏡所產生根據軸偏移的偏芯量與根據軸之斜率的偏芯量分離。

又，於本發明之第2偏芯量測定方法中，根據自與各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射之來自光源的各光束，測定各被檢面之軸相對於既定基準面之斜率，根據該測定結果，算出伴隨該各被檢面之軸相對於既定基準面之斜率的表面偏芯量(EcxA，EcyA)及背面偏芯量(EcxB，EcyB)，獲取該表面之偏芯量與該背面之偏芯量之每個成分之差，算出伴隨上述被檢光學元件之軸相對於既定基準面之斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)，同時，於已設置該被檢光學元件於基台之狀態下，以既定軸作為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，自後者之算出結果減去前者之算出結果，因此，即使於上述被檢光學元件之表面及背面自與光軸垂直之方向傾斜之情況時，亦可簡易地獲得根據軸偏移之偏芯量。藉此，可簡易地將於所製造之非球面透鏡所產生根據軸偏移之偏芯量與根據軸之斜率之偏芯量分離。

以下，參照圖式，詳細說明本發明之實施形態。

首先根據圖2，說明用以實施本發明偏芯量測定方法之反射型偏芯量測定裝置的概略構成。

該偏芯量測定裝置1係使用自準直功能而對被檢透鏡10之偏芯量進行測定者，包含：將光照射至上方被檢面10A及下方被檢面10B之光源11；使來自光源11之光束透過的具有十字形狀狹縫之標線板12；及測定用光學系統31，該測定用光學系統31具備有：大致以直角對來自標線板12之光進行反射之分束器13；使所入射之光成為平行光束之準直透鏡14；及使平行光束聚焦於既定位置(光聚焦點)P之物鏡15。

此外，可應用本發明方法之被檢透鏡10之表背的各被檢面兩面可均為球面，但本發明方法於上述表背各被檢面之至少一面為非球面之情況時尤其有效。此外，於被檢面為非球面之情況時，存在多個曲率中心。

又，該偏芯量測定裝置1中具有CCD相機21，該CCD相機21經由物鏡15、準直透鏡14及分束器13而被入射來自上方被檢面10A及下方被檢面10B之反射光，且對標線板12之標線像進行拍攝。

又，該偏芯量測定裝置1中具有：透鏡載置台22，載置被檢透鏡10；被檢透鏡旋轉驅動手段23，使該透鏡載置台22以既定之旋轉軸為中心而進行旋轉；Z軸移動平台24，一邊一體地保持上述測定用光學系統31及上述CCD相機21，一邊使該等朝該測定用光學系統31之光軸Z方向移動；及固定台25，一體地載設固定被檢透鏡旋轉驅動手段23及Z軸移動平台24。

此外，上述透鏡載置台22係設為將被檢透鏡10支持於其上方端面緣部之圓筒形狀載置台。該上方端面緣部遍及大致整個圓周，且以位於與該圓筒之軸成垂直之一平面上之方式而形成。此外，該圓筒之軸被配置成與透鏡載置台22之旋轉軸相一致。

又，設置有對由CCD相機21所獲得之像資訊進行解析、運算之解析運算部32。

<第1實施形態>

圖1係用以說明本發明第1實施形態之偏芯量測定方法之流程圖。

亦即，首先，作為前置準備，縮小調整上述透鏡載置台22之斜率(S1)。此時卸除物鏡15。

其次，於透鏡載置台22上載置並安放被檢透鏡10(S2)。

其次，求出被檢透鏡10之各切割端面(相當於自各被檢面之外緣部大致垂直於該各被檢面之軸突出的突出面)10_FA 、10_FB 之相對斜率(α_x ，α_y )(S3)。

其次，根據於步驟3(S3)中所獲得切割端面之相對斜率(α_x ，α_y )，算出由軸之斜率產生之偏芯量(Ecx，Ecy)(S4)。

其次，將物鏡15安裝於裝置1，使載置有被檢透鏡10之透鏡載置台22以既定角度旋轉，於每個旋轉操作中，求出標線之像位置。標線之像軌跡描繪為圓，因此，藉由計測該圓之半徑而求出被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)(S5)。

最後，自上述總偏芯量(Ex，Ey)中減去由上述軸之斜率產生之偏芯量(Ecx，Ecy)，而計算由軸偏移產生之偏芯量(S6)。以下，更詳細說明上述各步驟S1～S6。

(a)步驟1(S1)

此處，上述透鏡載置台22係設為將被檢透鏡10支持於其上方端面緣部之圓筒形狀載置台，但亦可如圖3所示，透過由V形塊體51與旋轉圓板52所構成之夾盤機構而將被檢透鏡10夾持於其側方，藉由旋轉驅動該旋轉圓板52而使被檢透鏡10旋轉，於該情況時，可高精度地進行被檢透鏡10之定位。

此外，於藉由任一方法而載置被檢透鏡10之情況時，重要的是進行位置調整，以儘可能地使被檢透鏡10之旋轉軸與被檢透鏡10之軸(光軸：以下相同)相一致。

又，於本案申請人已揭示之日本專利特開2007-322314號公報中，揭示出一種具備有被檢體夾持型之旋轉保持機構的被檢透鏡旋轉保持裝置，其可在不對偏芯量之測定造成不良影響之情況下，容易地進行被檢透鏡之軸方向位置調整，若使用此種類型之保持裝置，則可更容易且確實地保持被檢透鏡10。

(B)步驟2(S2)

於此，將上述透鏡載置台22之圓筒狀管內抽吸成真空，藉此，吸附保持載置於上方之被檢透鏡10，當被檢透鏡10之測定結束時，可藉由停止該真空抽吸操作而容易地將被檢透鏡10自透鏡載置台22卸除。

圖4放大地表示該被檢透鏡10被保持於透鏡載置台22之情況，上方切割端面10_FA 或下方切割端面10_FB (於本實施形態中，如圖示為下方切割端面10_FB )被支持於透鏡載置台22上，藉由未圖示之真空泵而將該透鏡載置台22之管內抽吸成真空，以吸附保持被檢透鏡10。此外，即便被檢透鏡10之形狀為如圖2所示之凹凸透鏡之形狀、圖4所示之雙凸型之形狀、乃至雙凹型之形狀，亦可應用本實施形態。

(C)步驟3(S3)

於該步驟中，求出被檢透鏡10之根據軸之斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)。亦即，如圖5所示，來自光源11之光束經由標線板12、分束器13而入射至準直透鏡14，經該準直透鏡14成為平行光束後照射至包含上方切割端面10_FA 及下方切割端面10_FB 之被檢透鏡10。該被檢透鏡10之上方切割端面10_FA 係設為自被檢面10A之外緣部略垂直於該被檢面10A之軸(光軸(被檢面之旋轉對稱軸)：以下相同)地突出之突出面，且設定為下方切割端面10_FB 相對於上方切割端面10_FA 僅以角度α傾斜，因此相對於來自該上方切割端面10_FA 之反射光，來自下方切割端面10_FB 之反射光朝偏移了2α之方向行進。

此外，圖5表示垂直地入射至上方切割端面10_FA 之光束於該上方切割端面10_FA 被垂直地反射之情況。

而且，於該情況時，由於已將光學系統中之物鏡15卸除，因此，在配置於該準直透鏡14之焦點距離f位置之CCD相機21上形成光點。而且，CCD相機21上之由來自上述各被檢面10A、10B(切割端面10_FA ，10_FB )之反射光所產生光點形成位置的偏移係可表示被檢透鏡10之各被檢面10A、10B之軸斜率。

此外，圖5及下述之圖7表示X剖面，由於Y剖面中之作用亦同樣，因此省略其圖示。

若將下方之被檢面10B之軸斜率調整為0，則上下被檢面10A、10B各自之軸彼此之斜率(軸之斜率(α_x ，α_y ))係可藉由將CCD相機21上之光點形成位置(d_x ，d_y )與透鏡14之焦點距離f代入至下式(1X)、(1Y)而算出。此處，α_x 、α_y 係設為微小者。

α_x =d_x /2f　(1X)

α_y =d_y /2f　(1Y)

亦即，於被檢透鏡10之上方被檢面10A之軸之斜率為(α_x ，α_y )之情況時，(d_x ，d_y )係光點形成位置，於被檢透鏡10之下方被檢面10B之軸之斜率為0之情況時，CCD相機21上之光點形成位置係設為CCD相機21上之原點位置(0，0)。

因此，若檢測出CCD相機21上之光點形成位置(d_x ，d_y )，則可根據上述條件式(1X)、(1Y)而求出被檢透鏡10之軸之斜率(α_x ，α_y )。

又，圖6表示CCD相機21上之光點，來自光源11之光束經由穿設成十字形狀之標線板12而照射，因此，可彼此明確地識別由來自下方被檢面10B之反射光產生之光點(P₁ )、及於被檢透鏡10之軸之斜率為(α_x ，α_y )之情況時，由來自上方被檢面10A之反射光產生之光點(P₂ )，同時可容易地檢測出兩光點中之X方向之偏移量d_x 及Y方向之偏移量d_y 。

(D)步驟4(S4)

如圖7所示，若將下方被檢面10B之切割端面10_FB 與上方被檢面10A之切割端面10_FA 之相對傾斜角度設為α_x ，則自被檢面10A之曲率中心C₁ 發散並於被檢面10A(切割端面10_FA 相對於切割端面10_FB 之斜率為α_x )被反射之光會再次聚焦於再聚焦點S。此處，再聚焦點S與曲率中心C₁ 之距離、換言之，再聚焦點S與裝置之光軸之距離Ecx相當於被檢面10A之x方向之偏芯量。

亦即，由軸之斜率產生之偏芯量(Ecx，Ecy)係使用下式(2X)、(2Y)而求出。此處，r係上方被檢面10A之曲率半徑，α_x 、α_y 係設為微小者。

Ecx=2α_x ‧r　(2X)

Ecy=2α_y ‧r　(2Y)

(E)步驟5(S5)

於該步驟中，安裝物鏡15，如圖8所示，求出十字線(標線)像中心之軌跡圓95。亦即，於被檢透鏡10已停止之狀態下，首先，於CCD相機21上形成十字線像Q₁ ，之後，每當將透鏡載置台22僅以既定角度(例如，90度、60度、45度及30度等)旋轉時，於CCD相機21上形成十字線像，於僅以既定之點數在CCD相機21上形成十字線像之後，藉由該等十字線像之中心之軌跡95而描繪圓。

此後，根據CCD相機21之像素位置，求出由已求出之十字線像之中心軌跡95所形成圓之半徑，將此設為被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)。

此外，如圖7所示，於下方被檢面10B之軸與光軸相一致之情況時，僅就上方之被檢面10A，求出由上述中心軌跡95所形成圓之半徑即可。

(F)步驟6(S6)

最後，自於步驟5(S5)中所求出被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)中，減去於步驟4(S4)中所求出被檢透鏡10之由軸之斜率所產生的偏芯量(Ecx，Ecy)，而求出由被檢透鏡10之軸偏移所產生之偏芯量。

亦即，由該被檢透鏡10之軸偏移產生的偏芯量(Esx，Esy)係可使用下式(3X)、(3Y)而求出。

Esx=Ex-Ecx　(3X)

Esy=Ey-Ecy　(3Y)

<第2實施形態>

本實施形態與第1實施形態之不同處在於：於上述第1實施形態中，根據被檢面(表面)10A及被檢面(背面)10B之軸(光軸)之相對斜率(α_x ，α_y )，求出被檢透鏡10之由軸之斜率所產生之偏芯量(Ecx，Ecy)，對此於本實施形態中，根據被檢面(表面)10A之軸之斜率(α_xA ，α_yA )，求出由被檢面10A之軸之斜率所產生之偏芯量(EcxA，EcyA)，又，根據被檢面10B之軸之斜率(α_xB ，α_yB )，求出由被檢面(背面)10B之軸之斜率產生之偏芯量(EcxB，EcyB)，並根據該等由各面之軸之斜率所產生偏芯量之差而求出被檢透鏡10之由軸之斜率所產生之偏芯量(EcxA-EcxB，EcyA-EcyB)。然而，由於在其他方面大致相同，因此於以下之說明中，首先，說明本實施形態之概念，而且詳細說明與上述第1實施形態相異之部分。

圖11係用以說明本發明第2實施形態偏芯量測定方法之概念的流程圖(對應於與上述第1實施形態相關之圖1)。

首先，作為前置準備，縮小調整上述透鏡載置台22之斜率(S11)。此時卸除物鏡15。

其次，於透鏡載置台22上載置並安放被檢透鏡10(S12)。

其次，著眼於被檢透鏡10之各切割端面(相當於自各被檢面之外緣部朝大致垂直於該各被檢面之軸突出的突出面)10_FA 、10_FB ，求出被檢面10A之切割端面10_FA 相對於基準面(與旋轉軸(測定軸)大致垂直之面)10_FC 之相對斜率(α_xA ，α_yA )、及被檢面10B之切割端面10_FB 相對於基準面10_FC 之相對斜率(α_xB ，α_yB )(S13)。

其次，根據於步驟13(S13)中所獲得各切割端面相對於基準面10_FC 之斜率(α_xA ，α_yA )、(α_xB ，α_yB )，求出由各非球面之軸之斜率產生之偏芯量(EcxA，EcyA)、(EcxB，EcyB)，取得該兩個面之偏芯量之x方向及y方向成分之差而求出(EcxA-EcxB，EcyA-EcyB)，求出由被檢透鏡10之軸之斜率所產生之偏芯量(Ecx，Ecy)(S14)。

其次，將物鏡15安裝於裝置1，使載置有被檢透鏡10之透鏡載置台22以既定角度旋轉，於每個旋轉操作中，求出標線像之位置。標線像之軌跡描繪為圓，因此，藉由計測該圓半徑而求出被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)(S15)。

最後，自上述總偏芯量(Ex，Ey)中減去由上述軸之斜率產生之偏芯量(EcxA-EcxB，EcyA-EcyB)，而計算由軸偏移所產生偏芯量(S16)。

以下，更進一步說明與上述第1實施形態相異之部分(步驟S13～S16)進行說明。

於本實施形態中，如上所述，使用下式(1XA)、(1YA)、(1XB)及(1YB)，算出被檢面10A之切割端面10_FA 相對於基準面10_FC 之相對斜率(α_xA ，α_yA )、及被檢面10B之切割端面10_FB 相對於基準面10_FC 之相對斜率(α_xB ，α_yB )(S13)。此處，α_xA 、α_yA 、α_xB 及α_yB 係設為微小者。

α_xA =d_xA /2f　(1XA)

α_yA =d_yA /2f　(1YA)

α_xB =d_xB /2f　(1XB)

α_yB =d_yB /2f　(1YB)

於被檢透鏡10上方之被檢面10A之軸之斜率分別為(α_XA ，α_yA )及(α_XB ，α_yB )之情況時，上述(d_XA ，d_yA )及上述(d_XB ，d_yB )為光點形成位置，於被檢透鏡10下方之被檢面10B之軸之斜率為0之情況時，CCD相機21上之光點形成位置係設為CCD相機21上之原點位置(0，0)。

因此，若檢測出CCD相機21上之光點形成位置(d_XA ，d_yA )及(d_XB ，d_yB )，則可根據上述條件式(1XA)、(1YA)、(1XB)及(1YB)而求出各被檢面10A、10B之軸之斜率(α_XA ，α_yA )及(α_XB ，α_yB )。

此外，當然於上述測定方法中被檢面10B之軸亦可具有斜率。

又，圖12表示CCD相機21上之光點，來自光源11之光束經由穿設成十字形狀之標線板12而照射，因此，可各自明確地識別出由來自上方被檢面10A之反射光所產生之光點(P₂ )、及由來自下方被檢面10B之反射光所產生之光點(P₃ )，同時可容易地檢測出兩光點中之X方向之偏移量d_XA 、d_xB 及Y方向之偏移量d_yA 、d_yB 。此外，圖中所示之縱線與橫線之交點(P₁ )係表示上述CCD相機21上之原點位置(0，0)。

又，圖13表示本實施形態中偏芯量之概念。亦即，自被檢面10A之曲率中心C₁ 發散並於被檢面10A(切割端面10_FA 相對於基準面10_FC 之斜率為α_xA )被反射之光會再次聚焦於再聚焦點S₁ 。此處，再聚焦點S₁ 與曲率中心C₁ 之距離、換言之，再聚焦點S₁ 與裝置之光軸之距離EcxA係相當於被檢面10A之x方向之偏芯量(被檢面10A之y方向之偏芯量為EcyA)。同樣，自被檢面10B之曲率中心C₂ 發散並於被檢面10B(切割端面10_FB 相對於基準面10_FC 之斜率為α_xB )被反射之光會再次聚焦於再聚焦點S₂ 。此處，再聚焦點S₂ 與曲率中心C₂ 之距離、換言之，再聚焦點S₂ 與裝置之光軸之距離EcxB相當於被檢面10B之x方向之偏芯量(被檢面10B之y方向之偏芯量為EcyB)。此外，於圖13中表示出來自上方之測定用之準直透鏡14A、及來自下方之測定用之準直透鏡14B。

因此，於上述步驟14(S14)中所求出之由各被檢面10A、10B之軸之斜率所產生之偏芯量(EcxA，EcyA)、(EcxB，EcyB)係可使用下式(2XA)、(2YA)、(2XB)及(2YB)而求出。

此處，r₁ 係上方被檢面10A之曲率半徑，r₂ 係下方被檢面10B之曲率半徑。又，α_xA 、α_yA 、α_xB 及α_yB 係設為微小者。

EcxA=2α_xA ‧r₁ 　(2XA)

EcyA=2α_yA ‧r₁ 　(2YA)

EcxB=2α_xB ‧r₂ 　(2XB)

EcyB=2α_yB ‧r₂ 　(2YB)

又，由被檢透鏡10之軸之斜率所產生之總偏芯量為對兩個被檢面10A、10B之偏芯量差，因此，其係藉由對上式(2XA)、(2YA)、(2XB)及(2YB)中所求出之偏芯量(EcxA，EcyA)、(EcxB，EcyB)進行運算所得的下式(2X')、(2Y')而求出。

Ecx=EcxA-EcxB　(2X')

Ecy=EcyA-EcyB　(2Y')

又，於上述步驟16(S16)中計算出由軸偏移產生之偏芯量(Esx，Esy)時，自於步驟15(S15)中所求出被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)中，減去於步驟14(S14)中所求出由被檢透鏡10之軸之斜率產生之偏芯量(Ecx，Ecy)，而求出由被檢透鏡10之軸偏移產生之偏芯量。

亦即，由該被檢透鏡10之軸偏移所產生之偏芯量(Esx，Esy)與上述第1實施形態同樣地，可使用下式(3X)、(3Y)而求出。

Esx=Ex-Ecx　(3X)

Esy=Ey-Ecy　(3Y)

如以上之說明所述，根據本實施形態，可使用簡易之測定及簡單之運算，將由被檢透鏡之軸偏移所產生的偏芯量從由被檢透鏡之軸之斜率所產生之偏芯量中分離，因此較為理想。

此外，於本實施形態中，係使用十字形狀之標線，因此，當在初始設定時進行焦點調整等時，可根據構成十字線像之各線段粗細之變化而容易地進行光學系統之斜率微調整等。亦即，可藉由調整光學系統之斜率而進行簡易之斜率調整，以使十字線之縱線及橫線之粗細看上去彼此相等且均勻。

又，藉由使用此種十字形狀之標線，不使用旋轉編碼器即可特定每隔90度之旋轉角度。此外，自圖9(A)、圖9(B)可觀察到隨著上述透鏡載置台22之旋轉，交點P₁ 以交點P₂ 作為中心而旋轉移動，但於實際之攝影畫面上，交點P₁ 為固定，對應於上述透鏡載置台22之旋轉，交點P₂ 以交點P₁ 作為中心而旋轉移動。

此外，本發明之偏芯量測定方法並不受限於上述實施形態之方法，可採用各種形態之方法，例如，亦可如圖10所示，使用上下兩個測定頭60、70，同時測定被檢透鏡10之由斜率所產生之偏芯量及由軸偏移所產生之偏芯量。亦即，於該裝置中，不將物鏡安裝於上側之測定頭(自動準直儀)60，藉此可測定被檢透鏡10之由軸之斜率所產生之偏芯量(上述步驟4(S4))，另一方面，將物鏡安裝於下側之測定頭(自動準直儀)70，藉此可測定被檢透鏡10之總偏芯量(上述步驟5(S5))。

又，例如，於上述實施形態中，標線及其像形狀為十字形狀，但取而代之，可將標線及其像形狀設為如兩條線段之交叉角為90°以外之角度、例如45°之X字形狀。又，該形狀亦可使用相交叉之兩條線段之粗細及長度彼此不同者。

更進一步，代替十字形狀之標線，亦可為四角型或圓型之針孔。

又，作為觀察對象之被檢面亦可為被檢透鏡之下表面而非上表面，於該情況時，被檢透鏡之上表面為設置面。

又，於上述實施形態中，在測定被檢透鏡10之由軸之斜率產生之偏芯量(Ecx，Ecy)後，測定被檢透鏡10之總偏芯量(Ex，Ey)，但亦可顛倒該等測定之順序。

又，於上述中，作為使用本實施形態方法之裝置，主要對光反射類型之裝置進行了說明，但取而代之，亦可使用光透射類型(例如，必須測定折射角而非上述反射角)之裝置。

此外，作為本發明測定對象之被檢光學元件除了上述透鏡外，亦包含稜鏡或光學濾光片等。

1．．．偏芯量測定裝置

10、110．．．被檢透鏡

10A、10B．．．被檢面

10_FA 、10_FB ．．．切割端面

10_FC ．．．基準面

11、111．．．光源

12、112．．．標線板(標誌板)

13、113．．．分束器

14、14A、14B、114．．．準直透鏡

15、115．．．物鏡

21、121．．．CCD相機

22．．．透鏡載置台

23．．．被檢透鏡旋轉驅動手段

24．．．Z軸移動平台

25．．．固定台

31、131．．．測定用光學系統

32．．．解析運算部

51．．．V形塊體

52．．．旋轉圓板

60、70．．．測定頭

95．．．十字線像之軌跡

122．．．基台

C．．．曲率中心

C₁ ．．．表面曲率中心

C₂ ．．．背面曲率中心

d_x 、d_XA 、d_xB ．．．X方向之偏移量

d_y 、d_yA 、d_yB ．．．Y方向之偏移量

Ecx．．．偏芯量

EcxA、EcxB．．．距離

f．．．焦點距離

P．．．光聚焦位置

P₁ 、P₂ 、P₃ ．．．光點

Q₁ ．．．十字線像

r、r₁ 、r₂ ．．．曲率半徑

S、S₁ 、S₂ ．．．再聚焦點

Z．．．光軸

α_x ．．．相對傾斜角度

α_xA 、α_xB ．．．斜率

圖1係用以說明本發明第1實施形態偏芯量測定方法之流程圖。

圖2係用以實施本發明一實施形態偏芯量測定方法的偏芯量測定裝置之概略構成圖。

圖3係表示由V形塊體與旋轉圓板構成之夾盤機構的概略立體圖。

圖4係放大地表示將被檢透鏡保持於透鏡載置台之情況之概略圖。

圖5係用以說明被檢透鏡之軸之斜率之測定的圖。

圖6係於第1實施形態中，用以說明在CCD相機上形成十字線形狀之各光點之情況的圖。

圖7係於第1實施形態中，用以說明求出被檢透鏡之由軸之斜率所產生之偏芯量的方法之圖。

圖8係表示使用第1實施形態而形成的十字線像中心之軌跡圓之圖。

圖9(A)及圖9(B)係用以說明CCD相機上所形成光點為十字線形狀時的優點之圖。

圖10係表示與圖2不同之偏芯量測定裝置之例的概略圖。

圖11係用以說明本發明第2實施形態偏芯量測定方法之流程圖。

圖12係於第2實施形態中，用以說明在CCD相機上形成十字線形狀之各光點的情況之圖。

圖13係於第2實施形態中，用以說明求出被檢透鏡之由軸之斜率所產生之偏芯量的方法之圖。

圖14係表示習知偏芯量測定裝置之概略構成圖。

Claims (4)

1. 一種偏芯量測定方法，將具有位於表背之各被檢面、與自上述各被檢面之外緣部略垂直於該被檢面之軸突出之突出面的被檢光學元件，設置於可以既定軸為中心進行旋轉之基台，將來自光源之光經由包含既定形狀標誌之測定用光學系統而對該經設置之該被檢光學元件的上述被檢面與上述突出面進行照射，將來自該被檢面之反射光或透射光導引至成像面上，同時以任一上述被檢面之軸為旋轉軸使設置於該基台之被檢光學元件旋轉，觀察藉由該反射光或該透射光而形成於該成像面上的上述標誌像之移動軌跡，而測定上述被檢面之偏芯量；其特徵在於，根據自與上述各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射的來自上述光源之各光束，測定上述各被檢面之軸之相對斜率，根據該測定結果，算出伴隨該軸之相對斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)，同時，於已設置上述被檢光學元件於上述基台之狀態下，以既定軸為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之上述標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，進行自上述總偏芯量(Ex，Ey)減去伴隨上述軸之相對斜率之偏芯量(Ecx，Ecy)的運算，求出伴隨上述各被檢面之軸之相對軸偏移的偏芯量。
2. 一種偏芯量測定方法，將具有位於表背之各被檢面、與自上述各被檢面之外緣部略垂直於該被檢面之軸突出之突出面的被檢光學元件，設置於可以既定軸為中心進行旋轉之基台，將來自光源之光經由包含既定形狀標誌之測定用光學系統而對該經設置之該被檢光學元件的上述被檢面與上述突出面進行照射，將來自該被檢面之反射光或透射光導引至成像面上，同時以上述既定軸為旋轉軸使設置於該基台之被檢光學元件旋轉，觀察藉由該反射光或該透射光而形成於該成像面上的上述標誌像之移動軌跡，而測定上述被檢面之偏芯量；其特徵在於，根據自與上述各被檢面相對應地設置之突出面反射或透射的來自上述光源之各光束，測定上述各被檢面之軸相對於既定基準面的斜率，根據該測定結果，算出伴隨該軸相對於既定基準面之斜率的表面偏芯量(EcxA，EcyA)及背面偏芯量(EcxB，EcyB)，且獲取該表面之偏芯量與該背面之偏芯量之每個成分的差，算出伴隨上述被檢光學元件之軸之斜率的偏芯量(Ecx，Ecy)，同時，於已設置上述被檢光學元件於上述基台之狀態下，以上述既定軸為中心使該基台旋轉，特定出通過既定每個旋轉角之上述標誌像的圓，根據所特定之該圓半徑，算出總偏芯量(Ex，Ey)，之後，進行自上述總偏芯量(Ex，Ey)減去伴隨上述被檢光學元件之軸之斜率之偏芯量(Ecx，Ecy)的運算，求出伴隨上述各被檢面之軸之相對軸偏移的偏芯量。
3. 如申請專利範圍第1或2項之偏芯量測定方法，其中，上述既定形狀標誌為十字形狀之標線(reticle)。
4. 如申請專利範圍第1或2項之偏芯量測定方法，其中，上述既定形狀標誌為四角形或圓形之針孔。