JPH06174430A - 中心厚測定方法およびそれに使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レンズの中心厚を、レンズに疵をつけないよう
に高精度で測定する。 【構成】被測定レンズ４０の第１の面４０ａの頂点と測
定光の集光レンズ５１による集光点Ｐ₁ とを一致させて
第１の状態を設定する。次に、第１の状態における測定
光の光軸１１とレンズ４０の光軸とを一致させた状態
で、レンズの第２の面４０ｂの頂点に測定光の集光レン
ズ５２による集光点Ｐ₂ を一致させて第２の状態を設定
する。そして、第１、第２の状態における各々の集光点
間の距離、または第１の状態および第２の状態を設定す
るために被測定レンズが移動した距離を、測定光の光軸
方向に沿って測定することでレンズの中心厚を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学レンズ等のレンズ
の中心厚を非接触で測定する中心厚測定方法およびそれ
に使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズの外径の加工（芯取り）は、通
常、このレンズの光軸（レンズの第１面および第２面の
各々の球心を結ぶ直線）と芯取り加工装置の回転中心軸
とを同一直線上に位置させた状態で行われる。従って、
このような芯取りが行われたレンズの中心厚（レンズの
第１面および第２面の各々の球心を結ぶ直線がレンズを
横切る長さ）を測定する中心厚測定装置は、レンズ（被
測定レンズ）をその外径を基準として該測定装置に設置
することで、この被測定レンズの光軸を測定装置の測定
軸（同軸に配された２本のプローブ軸）と一致させてい
た。そして、被測定レンズの両面側からプローブを接触
させる。そして、前記レンズ設置前にこれらプローブ同
士を接触させて得られたプローブの位置と、レンズ設置
時（測定時）のプローブの位置からプローブの変位量を
デジタル式マイクロメータ等によって求めることで前記
被測定レンズの中心厚を測定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
中心厚測定装置はプローブと被測定レンズとの接触によ
り測定していたので、被測定レンズに弾性変形等が生じ
て（弾性近接）時の値を測定してしまい測定誤差が避け
られなかった。また、被測定レンズの硝種（材料）によ
ってはプローブとの接触部が疵となって残ってしまうと
いう欠点があった。さらに、被測定レンズを設置する
際、該レンズの外径を基準していたので設置時の誤差や
被測定レンズの芯取り時の誤差が、中心厚の測定誤差と
なって現れるという問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明では、（イ）被測定レンズの第１の面の頂点と測定光
の集光レンズによる集光点とを一致させて第１の状態を
設定すること、（ロ）前記第１の状態における測定光の
光軸と前記被測定レンズの光軸とを一致させた状態で、
該被測定レンズの第２の面の頂点に前記測定光を集光レ
ンズによる集光点を一致させて第２の状態を設定するこ
と、および（ハ）前記第１の状態と第２の状態でのそれ
ぞれの測定光の集光点間の距離、または前記第１の状態
および第２の状態を設定するために前記被測定レンズが
移動した距離を、前記測定光の光軸方向に沿って測定す
ることにより、前記被測定レンズの中心厚を求める中心
厚測定方法を提供する。

【０００６】また、そのために、被測定レンズで反射し
た測定光と参照面で反射した参照光との干渉により発生
する干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを有する干渉手
段、被測定レンズを支持すると共に、該レンズを前記測
定光の光軸方向に移動させる支持手段、および前記被測
定レンズまたは前記測定光の集光点の少なくとも一方
を、「該レンズに照射される際の前記両測定光の光軸」
方向に移動させる移動手段とで中心厚測定装置を構成し
た（請求項２）。

【０００７】さらに、被測定レンズの一方の面側から該
レンズに照射される第１の測定光の光路となる第１の光
路と、前記被測定レンズの他方の面側から該レンズに照
射される第２の測定光の光路となる第２の光路と、前記
各光路を進行したそれぞれの測定光の前記被測定レンズ
での反射光と参照面で反射した参照光との干渉により発
生する干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを有し、前記
被測定レンズに照射される際の前記両測定光の光軸が一
致するように構成された干渉手段、前記被測定レンズを
支持すると共に、「該レンズに照射される際の前記両測
定光の光軸」方向に該レンズを移動させる支持手段、お
よび前記被測定レンズまたは前記測定光の集光点の少な
くとも一方を、「該レンズに照射される際の前記両測定
光の光軸」方向に移動させる移動手段とで中心厚測定装
置を構成した（請求項３）。

【０００８】

【作用】本発明は、干渉計を構成する光学系の測定光側
のコリメーティングレンズ（集光レンズ）の結像作用を
利用することで、被測定レンズの両面におけるそれぞれ
の測定点を決め、その状態で該干渉計の測定光の光軸を
基準として測定光と参照光との干渉縞を検出することで
中心厚の測定を行う。そのため、被測定レンズの中心厚
を非接触で、かつ、高精度に測定することができる。

【０００９】本発明の測定原理を、図１により説明す
る。なお、図１は、干渉計としてフィゾー型干渉計を使
用したものであるが、トワイマングリーン型干渉計を使
用しても原理的には全く同じである。図１（ａ）は、第
１の測定光光路と第２の測定光光路とを、各光路を進行
する測定光１２の光軸１１が一致するように配置し、さ
らに、各測定光光路上に設置された集光手段（この場合
フィゾーレンズを兼ねる）５１、５２による測定光１２
の集光点Ｐが合致するように、これら集光手段５１、５
２の設置位置をそれぞれ設定した状態である。これによ
りゼロ基準が設定される。実際には、（フィゾー）干渉
計を２組用い、各干渉計における測定光の光軸が一致さ
せるように両干渉計を配置してもよいし、１つの干渉計
の測定光の光路を２つに分離して一方を第１の測定光光
路、他方を第２の測定光光路に導くようにしてもよい。
後者の場合、中心厚の測定に際しては測定光を所望の測
定光光路に導くための切替え手段を設け、この切替え手
段によって適宜測定光の進路を切り換えるようにすると
よい。

【００１０】この状態において、干渉計により出力され
る干渉縞は、主として「一方の測定光光路上に設置され
た集光手段であるフィゾーレンズ（５１とする）のフィ
ゾー面（参照面）５１ａで反射した光」と、「他方の測
定光光路上に設置されたフィゾーレンズ５２のフィゾー
面（参照面）５２ａで反射した光」との間で生じる干渉
縞である。前記フィゾー面（参照面）の面精度は、通常
ＲＭＳ0.02λ（λ＝0.633 μｍ）以下の真球度に保たれ
ているため、ここでの干渉状態はいわゆる「縞一色」状
態になっている。

【００１１】図１（ｂ）は、被測定レンズ４０を前記両
集光手段（フィゾーレンズ）の間に配置すると共に、こ
の被測定レンズ４０の第１面４０ａの頂点を一方の測定
光光路を進行する測定光１２ａの集光点Ｐ₁ に合焦させ
た状態（キャッツアイ反射状態）を示す。この時、前記
干渉計で得られる干渉縞は、前記頂点で反射（キャッツ
アイ反射）した測定光１２ａと該測定光を集光したフィ
ゾーレンズ５１のフィゾー面５１ａで頂点反射に先立っ
て反射された参照光との干渉によって形成されたもの
で、測定光の光軸１１に対して互いに180 °ずれた状態
で干渉している。従って、干渉計を構成する光学素子の
通過位置が測定光光路の往路と復路で異なることにな
り、これら光学素子の誤差が相殺されなくなる。そのた
め、前記ゼロ基準時のように干渉縞を「縞一色」状態に
させることは難しい。ただし、集光レンズ（フィゾーレ
ンズ）の収差が少なければ、前記干渉計で得られる干渉
縞が「直線」状態になることから前記頂点と測定光との
合焦状態を把握することは容易である。

【００１２】図１（ｃ）は、被測定レンズ４０を測定光
の光軸１１方向に移動させて、このレンズの第２面４０
ｂの頂点を他方の測定光光路を進行する測定光１２ｂの
集光点Ｐ₂ に合焦させた状態（キャッツアイ反射状態）
を示す。この時、被測定レンズ４０の光軸（第１および
第２面の球心を通る直線によって定義される）が干渉計
の測定光の光軸１１と一致していれば、被測定レンズ４
０の移動量Ｓが該レンズ４０の中心厚を表すことにな
る。そして、測定に際しては、各測定状態（図１の
（ａ）〜（ｃ））において被測定レンズ４０の光軸と測
定光の光軸１１とが一致するようにアライメントすれば
よい。

【００１３】以下に、このアライメントの方法を説明す
る。第１のアライメント方法は、図２に示すように、被
測定レンズ４０のチルト（傾き）を利用する方法であ
る。図のように被測定レンズ４０が測定光の光軸１１に
対して大きく傾いた（θ）場合には、干渉計による実効
測定範囲がフィゾー面２０ａの有効範囲よりも小さくな
り、フィゾー面２０ａの有効範囲に「欠け」が生ずる。
従って、この「欠け」が生じないように干渉縞をモニタ
リングしながら被測定レンズ４０のチルトを調整するこ
とで、被測定レンズ４０の被検面の球心を干渉計の測定
光の光軸１１上に位置させることができる。このチルト
による修正は、前記被検面の曲率半径が大きい場合、後
述のシフトによる修正よりも敏感となりアライメントが
容易となる。また、前記「欠け」の識別は、フィゾーレ
ンズ（集光レンズ）２０のb.f.（バックフォーカス）が
大きくなるほど容易となる。

【００１４】第２のアライメント方法は、図３に示すよ
うに、被測定レンズ４０を測定光の光軸１１と直交する
方向に移動（シフト）させるものである。被測定レンズ
４０が正規にアライメントされた場合（該レンズ４０の
光軸と測定光の光軸１１とが一致した場合）は、得られ
る干渉縞は前述の通り「直線」状態になる。この状態か
ら被測定レンズ４０を測定光の光軸１１と直交する方向
に左右にシフトさせると、得られる干渉縞は曲がってし
まう。これは、フォーカス方向の合焦ズレに起因してお
り、このシフト量をさらに大きくするとチルトさせた場
合と同様、干渉縞に「欠け」が生じることになる。そこ
で、この縞の状態の変化を利用することで、被測定レン
ズの被検面の球心を干渉計の測定光の光軸上に位置させ
ることができる。この時の縞数は、フィゾーレンズ２０
のＮＡ（開口数）が大きくなるほど多くなる。そのた
め、ＮＡの大きい集光レンズ（フィゾーレンズ）２０の
方が、アライメントが容易となる。

【００１５】以上のアライメント方法においては、アラ
イメント感度の観点から装置構成上は使用する干渉計の
集光レンズ（図１ではフィゾーレンズ５１、５２）のb.
f.およびＮＡは、共に大きい方が好ましい。いずれのア
ライメント方法においても、通常は被測定レンズを動か
す毎にフォーカス方向の合焦ズレが生じるため、適宜そ
の補正が必要となる。

【００１６】また、前記キャッツアイ反射状態での干渉
縞を「縞走査」することにより得られるフォーカス補正
値を利用すれば、被測定レンズの光軸方向位置に対し
て、より高い測定分解能が実現可能となる。この光軸方
向位置の算出は、例えば、球心反射状態の干渉縞を「縞
走査」した時に得られるフォーカス補正値とその時の焦
点ズレとの関係式をそのまま適用すれば求めることがで
きる。つまり、焦点ズレをＡ（μｍ）、干渉計の集光レ
ンズのＦナンバーをＦ、フォーカス補正値をＨ（λ）と
すると、下式によりフォーカス補正値Ｈが求まる。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【実施例１】図４は、本発明の一実施例を示す概略図で
ある。本実施例で使用する中心厚測定装置は、干渉手
段、被測定レンズ４０を支持する支持手段４１、移動手
段４２、移動量検出手段４３および演算手段４４とを備
えている。

【００１９】干渉手段は、可干渉光を出射する光源（例
えばレーザ光源）４５、コリメーティングレンズ４６、
ビームスプリッタ４７、撮像手段（例えばＣＣＤ）４
８、可動ミラー４９、偏向用ミラー５０、第１のフィゾ
レンズ（コリメーティングレンズ）５１、および第２の
フィゾーレンズ５２とを備えている。第１のフィゾーレ
ンズ５１と第２のフィゾーレンズ５２とは、b.f.（バッ
クフォーカス）が等しくなるように設定してある。これ
ら第１のフィゾーレンズ５１と第２のフィゾーレンズ５
２は対向して配置され、また、両フィゾーレンズを通過
する測定光の光軸が互いに一致するように設定されてい
る。そして、被測定レンズ４０の第１の面４０ａと第２
の面４０ｂのそれぞれに測定光を照射できるように第１
の測定光光路５３ａおよび第２の測定光光路５３ｂを構
成している。各測定光光路を進行する測定光は、光源４
５から出射された可干渉光を可動ミラー４９によって振
り分けることで得られる。可動ミラー４９は、駆動部４
９ａによって図中矢印Ａ方向に回転される。可動ミラー
４９が点線に示す位置にある時は、ビームスプリッタ４
７を出射した光は第１の測定光光路５３ａに導かれ、偏
向ミラー５０ａによって進路を直角に折り曲げられた
後、第１のフィゾーレンズ５１に入射するようになって
いる。また、可動ミラー４９が図の実線で示した位置に
ある時は、ビームスプリッタ４７を出射した光は第１の
測定光光路５３ａに導かれ、偏向ミラー５０ｂ、５０ｃ
によってそれぞれ進路を直角に折り曲げられた後、第２
のフィゾーレンズ５２に入射する。なお、図４の構成で
は、測定光を第１の測定光光路５３ａに導いた場合、第
２のフィゾーレンズ５２を透過した光が第２の測定光光
路５３ｂを経て第１の測定光光路５３ａを戻ってきた測
定光と干渉する恐れがある。そのため、測定光を第１の
測定光光路５３ａに導く時は、第２の測定光光路５３ｂ
上に遮光板を設けるなどして前記干渉を防ぐようにする
とよい。なお、以後の説明では、可動ミラー４９が図の
点線で示した位置にある時を「第１の状態」、実線で示
した位置にある時を「第２の状態」とする。

【００２０】このような構成の干渉手段においては、光
源４５を出射した可干渉光（以下、測定光という）は、
コリメーティングレンズ４６により平行光化された後、
ビームスプリッタ４７で反射して進路を90°曲げられ
る。可動ミラー４９が点線の位置にある「第１の状態」
では、前記測定光は第１の測定光光路５３ａに導かれ、
偏向ミラー５０ａによって進路を直角に折り曲げられた
後、第１のフィゾーレンズ５１に入射する。第１のフィ
ゾーレンズ５１のフィゾー面５１ａから出射した測定光
は被測定物（被測定レンズ）の測定面で反射して再びフ
ィゾー面５１ａから入射し、フィゾー面５１ａで反射し
た光（参照光）と干渉する。この干渉光は、偏向ミラー
５０ａによって進路を直角に折り曲げられた後、ビーム
スプリッタ４７を透過して撮像手段４８に入射し、この
撮像手段４８により干渉縞を測定される。一方、駆動部
４９ａによって可動ミラー４９を実線の位置にした「第
２の状態」では、前記測定光は第２の測定光光路５３ｂ
に導かれ、偏向ミラー５０ｂ、５０ｃによって進路を直
角に折り曲げられた後、第２のフィゾーレンズ５２に入
射する。第２のフィゾーレンズ５２のフィゾー面５２ａ
から出射した測定光は被測定物（被測定レンズ）の測定
面で反射して再びフィゾー面５２ａから入射し、フィゾ
ー面５２ａで反射した光（参照光）と干渉する。この干
渉光は、偏向ミラー５０ｂ、５０ｃによって進路を直角
に折り曲げられて可動ミラー４９で反射した後、ビーム
スプリッタ４７を透過して撮像手段４８に入射し、この
撮像手段４８により干渉縞を測定される。

【００２１】支持手段４１は、被測定レンズ４０をフィ
ゾーレンズ５１、５２に入射する測定光の光軸５３ｃ方
向（図中矢印Ｂz 方向）へ移動させるフォーカス機構
と、これと直交する方向（図中矢印Ｂx 、Ｂy 方向）へ
移動させるシフト機構と、被測定レンズ４０を光軸５３
ｃに対して傾ける（図２（ａ）参照）チルト機構とを備
えている（共に図示せず）。また、これらフォーカス機
構、シフト機構およびチルト機構は、それぞれ互いに独
立して作用させることができるように構成されている。
さらに、被測定レンズ４０を支持する際は、該レンズ４
０に歪みが生じないように支持できるようにしておく。

【００２２】移動手段４２は、第２のフィゾーレンズ５
２と偏向ミラー５０ｂ、５０ｃを前記光軸５３ｃ方向
（矢印Ｚ方向）に移動させるものである。移動させる際
は、第２のフィゾーレンズ５２に入射する測定光の光軸
と第１のフィゾーレンズ５１に入射する測定光の光軸と
が一致した状態を保つようにする。本実施例では、移動
手段４２を移動ステージとこの移動ステージを光軸５３
ｃ方向（矢印Ｘ方向）に移動させる駆動手段とで構成
し、第２のフィゾーレンズ５２と偏向ミラー５０ｂ、５
０ｃを移動ステージ上に配置した。そして、前記駆動手
段によって移動ステージ上に設置された第２のフィゾー
レンズ５２と偏向ミラー５０ｂ、５０ｃを一括して移動
させるようにした。

【００２３】移動量検出手段４３は、移動手段４２の移
動量を検出するものである。移動量を検出する方法は特
に限定されるものではなく、前記移動ステージの移動量
を直接または間接的に測定できる手段を用いればよい。
光学式の測定手段を用いる場合は、図５に示すように、
測定手段の測定軸と測定光の光軸５３ｃとを一致させて
アッベの誤差を低減させるようにすると、より精度よく
移動量を検出することができるので好ましい。

【００２４】演算手段４４は、移動量検出手段４３で得
られた移動手段４２の移動量をもとに補正を行い、被測
定レンズ４０の中心厚を算出する。

【００２５】以下、本実施例による測定手順を説明す
る。 （イ）まず、支持手段４１に被測定レンズ４０を載置し
ない状態で、駆動部４９ａによって可動ミラー４９を点
線の位置に設定し「第１の状態」とする。そして、前記
干渉手段によって測定光を第１の測定光光路５３ａに導
入すると共に、移動手段４２により第２のフィゾーレン
ズ５２を移動させながらこの時に検出される干渉縞を撮
像手段４８によって観察する。そして、干渉縞が「縞一
色」状態となった時を、第１のフィゾーレンズ５１によ
る測定光の集光点と第２のフィゾーレンズ５２による測
定光の集光点が合致した時とする（図５（ａ）参照）。
駆動部４９ａによって可動ミラー４９を実線で示す位置
に設定して「第２の状態」とし、同様に干渉縞を検出す
ることで該干渉縞が「縞一色」状態となるようにしても
よい。

【００２６】なお、支持手段４１は、被測定レンズ４０
を載置していない場合は、測定光の進路を妨げないよう
に構成しておく。本実施例では、支持手段４１自体が横
方向（Ｂy 方向）に移動する機構を設けて、測定光の光
路から離れるようにしたが、レンズ４０を横方向（測定
光の光軸と直交する方向）から支持して測定光を妨げな
いようにしてもよい。 （ロ）次に、可動ミラー４９を点線で示す位置に設定し
て「第１の状態」とし、移動手段４２を第１のフィゾー
レンズ５１から遠ざかるように移動させると共に、支持
手段４１により被測定レンズ４０を測定光の光路上に位
置させる。そして、支持手段４１によりレンズ４０をＢ
z 方向に移動させながら前記干渉手段によりこの時の干
渉縞を検出する。そして、干渉縞が「直線」状態となっ
て第１のフィゾーレンズ５１による測定光の集光点が被
測定レンズ４０の一方の面（第１面）４０ａの頂点と合
致したキャッツアイ反射状態（図５（ｂ）参照）となっ
た時点で支持手段４１の移動を止める。この時、撮像手
段４８で検出された実際に測定された範囲が所定のフィ
ゾー面５１ａの有効範囲と一致していれば、被測定レン
ズ４０の光軸と測定光の光軸５３ｃとが一致している。
そうでない（図２（ｂ）参照）場合には、レンズ４０の
光軸と測定光の光軸５３ｃとを一致させるためのアライ
メントを行なう。アライメント方法は、被測定レンズ４
９の外径を基準としても良いが、本実施例では支持手段
４１により被測定レンズ４０をチルトおよびシフトさせ
ることで、撮像手段４８で検出された実際に測定された
範囲が所定のフィゾー面５１ａの有効範囲と一致するよ
うにした。 （ハ）前記測定範囲とフィゾー面５１ａの有効範囲とが
一致したら、可動ミラー４９を実線で示す位置に設定し
て「第２の状態」とする。そして、移動手段４２によっ
て第２のフィゾーレンズ５２を測定光の光軸方向（Ｂz
方向）に移動させながら前記干渉手段によりこの時の干
渉縞を検出する。そして、干渉縞が「直線」状態となっ
て第２のフィゾーレンズ５２による測定光の集光点が被
測定レンズ４０の他方の面（第２面）４０ｂの頂点に合
致したキャッツアイ反射状態（図５（ｂ）参照）となっ
た時点で移動手段４２の移動を止める。この時、撮像手
段４８で検出された実際に測定された範囲が所定のフィ
ゾー面５２ａの有効範囲と一致していれば、被測定レン
ズ４０の光軸と測定光の光軸５３ｃとが一致している。
そうでない（図２（ｂ）参照）場合には、レンズ４０の
光軸と測定光の光軸５３ｃとを一致させるために、前述
の（ロ）と同様の方法でアライメントを行なう。この
（ロ）、（ハ）の作業を、可動ミラー４９の切り換えて
「第１の状態」および「第２の状態」で共にアライメン
トが合うまで繰り返し行い、被測定レンズ４０の光軸と
測定光の光軸５３ｃとをほぼ一致させる。 （ニ）アライメントを終了した時点で、移動量検出手段
４３により移動手段４２の移動量を検出する。移動手段
４２の移動量から第２のフィゾーレンズ５２の測定光の
光軸方向（Ｂz 方向）への移動量Ｓが分かる。この移動
量Ｓは、被測定レンズ４０の中心厚Ｓと等しいので、移
動量検出手段４３の出力値から中心厚Ｓが求まる。

【００２７】なお、前述のようにキャッツアイ反射状態
での合焦誤差を除去すると、測定分解能が向上するため
より精度良く被測定レンズの中心厚を求めることができ
る。そこで、本実施例では、補正演算機能を有する演算
手段４４を設けて移動量検出手段４３からの出力値を補
正することでより高精度で被測定レンズ４０の中心厚が
求まるようにした。

【００２８】ここでの補正演算機能の校正方法は、中心
厚（ＳＴとする）が予め高精度に測定された基準レンズ
を用意し、この基準レンズに対して実際に中心厚の測定
を行なうことで、この測定により得られた移動量検出手
段４３からの出力値Ｓ’と前記ＳＴとの差をオフセット
値として設定し、演算手段４４により該出力値とオフセ
ット値から中心厚を算出するものである。

【００２９】なお、校正方法としては、この他にキャッ
ツアイ反射状態での「縞走査」測定時のフォーカス補正
値Ｈを用いて補正演算を行なう方法がある。この方法
は、例えば、図８（ａ）に示すような光学部品を治工具
８１として用いることでオフセット値を求める方法であ
る。この治工具８１は、穴８２の開いた、λ／30Ｐ−Ｖ
程度の高精度平面を有する２枚の円板８３を、各高精度
平面同士でオプティカルコンタクトさせたものである。
補正のための手順は以下の（ｉ）〜（iv）の通りであ
る。 （ｉ）前記測定手順の（イ）と同様にして、図５（ａ）
に示すような状態に設定する。この時、「第１の状態」
および「第２の状態」で前記干渉手段により測定される
干渉縞は「縞一色」状態となっているが、それぞれ前記
合焦誤差を含むため干渉縞の「縞走査」を行ってフォー
カス補正値Ｈ_K を求める。この場合、前述のように、焦
点ズレをＡ（μｍ）、各集光レンズのＦナンバーをＦと
するとフォーカス補正値Ｈ_K は、 Ｈ_K ＝Ａ（１− cos（sin ^-1（１／２／Ｆ）））／0.63
3 により求まる。（ii）次に、図９（ａ）に示すように、
測定光の光軸５３ｃと直交する方向（図９中において矢
印で示す）に移動するように設定された、図示していな
い真直度の良いステージ（支持手段４１と共用してもよ
い）上に治工具８１を設置する。そして、「第１の状
態」においてキャッツアイ反射状態となるように治工具
８１を前記ステージによってアライメントした後「縞走
査」測定を行い、（ｉ）と同様にしてフォーカス補正値
Ｈ_RLを求める。 （iii）さらに、図９（ｂ）に示すように、「第２の状
態」においてキャッツアイ反射状態となるように治工具
８１を前記ステージによって移動させる。その後、「縞
走査」測定を行い、同様にしてフォーカス補正値Ｈ_RUを
求める。 （iv）求めたフォーカス補正値から、オフセット値Ｐを
算出する。オフセット値Ｐは、 Ｐ＝Ｈ_K −（Ｈ_RL＋Ｈ_RU） により算出できる。そして、このオフセット値Ｐを被測
定レンズ４０の中心厚を測定する際にオフセットさせれ
ばよい。

【００３０】治工具８１の移動方向が各干渉計の測定光
の光軸方向と直交するかを同時に確認する場合、図８
（ｂ）のような治工具８５を用いるとよい。この治工具
８５は、２つの穴８６、８７を有する、λ／30Ｐ−Ｖ程
度の高精度平面を有する２枚の円板８８、８９を各高精
度平面同士でオプティカルコンタクトさせたもので、２
つの円板の穴が各々一部重なるようにコンタクトされて
いる。この治工具８５を、図の矢印Ｖの方向と前記ステ
ージの移動方向とを一致させて、図１０に示すような前
述と同様の測定を行なう。そして、直交性を確認した
後、スライド範囲を縮小させて上記（ｉ）〜（iv）の作
業を行なう。

【００３１】なお、本実施例で使用した中心厚測定装置
では、１つの光源から出射した測定光を可動ミラー４９
の切り換えで振り分けることで「第１の状態」と「第２
の状態」とを設定するような干渉手段を設けたが、各状
態における干渉縞を個別に測定するように２組の干渉手
段を設けてもよい。また、支持手段４１は、被測定レン
ズ４０の少なくとも一方の頂点を回転中心としてこのレ
ンズ４０をチルトおよび回転させるように構成すると測
定の際に便利である。

【００３２】

【実施例２】図６は、本発明の第２の実施例を示す概略
図である。本実施例では実施例１の移動量検出手段４３
の代わりに、中心厚が既知（ＳＴとする）の基準レンズ
６１を使用し、被測定レンズ４０の中心厚Ｓを比較測定
するものである。測定に使用する装置は、実施例１で用
いた図４に示す装置の構成から移動量検出手段４３と演
算手段４４を除いた構成とすればよい。なお、本実施例
では、基準レンズ６１と被測定レンズ４０との中心厚の
差が、〔作用〕で述べた「縞走査」による解析が可能な
範囲となるようにしておく。また、基準レンズ６１とし
て、図のような真球を利用すればアライメントが簡単に
なる。

【００３３】以下、本実施例による測定手順を説明す
る。 （イ）まず、可動ミラー４９を点線で示す位置に設定し
て「第１の状態」とし、支持手段４１に載置した基準レ
ンズ６１を測定光の光路上に位置させる。そして、支持
手段４１により基準レンズ６１をＢz 方向に移動させな
がら前記干渉手段によりこの時の干渉縞を検出する。そ
して、干渉縞が「直線」状態となって第１のフィゾーレ
ンズ５１による測定光の集光点が基準レンズ６１の頂点
と合致したキャッツアイ反射状態（図６（ａ）参照）と
なった時点で支持手段４１の移動を止める。さらに、撮
像手段４８で検出された実際に測定された範囲が所定の
フィゾー面５１ａの有効範囲と一致するように（基準レ
ンズ６１の光軸と測定光の光軸５３ｃとが一致するよう
に）アライメントを行なう。アライメントは、実施例１
の（ロ）で説明した方法と同じ方法を用いた。 （ロ）次に、可動ミラー４９を実線で示す位置に設定し
て「第２の状態」とする。そして、移動手段４２によっ
て第２のフィゾーレンズ５２を測定光の光軸方向（Ｂz
方向）に移動させながら前記干渉手段によりこの時の干
渉縞を検出する。そして、干渉縞が「直線」状態となっ
て第２のフィゾーレンズ５２による測定光の集光点が基
準レンズ６１の頂点に合致したキャッツアイ反射状態と
なった時点で移動手段４２の移動を止める。さらに、撮
像手段４８で検出された実際に測定された範囲が所定の
フィゾー面５１ａの有効範囲と一致するように（基準レ
ンズ６１の光軸と測定光の光軸５３ｃとが一致するよう
に）アライメントを行なう。アライメントは、実施例１
の（ロ）で説明した方法と同じ方法を用いた。 （ハ）前記「第１の状態」および「第２の状態」におい
て、それぞれ「縞走査」を行うことにより、各々のフォ
ーカス補正値Ｈ_RL、Ｈ_RUを求める。 （ニ）次に、両フィゾーレンズ５１、５２を動かさずに
支持手段４１から基準レンズ６１を外し、代わりに被測
定レンズ４０を載置する。そして、前述のようにアライ
メントを行う。 （ホ）さらに、前記「第１の状態」および「第２の状
態」において、それぞれ「縞走査」を行うことにより、
各々のフォーカス補正値Ｈ_WL、Ｈ_WUを求める。 （ヘ）そして、図示しない算出手段（図４の演算手段４
４としてもよい）を用いて、被測定レンズ４０の中心厚
Ｓを次式から算出する。

【００３４】

【数２】

【００３５】本実施例では、実施例１で述べたフォーカ
ス補正値による誤差の校正が不要となり測定作業が簡便
になる。また、移動量検出手段が不要となるので、装置
の構成が簡単になるという利点も有する。さらに、同形
状の多ロット品に対して測定を行なう場合は、マスタを
１個選択して基準レンズとし、その中心厚を他の測定器
により高精度に測定しておけばよいので効率が上がる。

【００３６】

【実施例３】図１１は、本発明の第３の実施例に使用す
る測定装置の概略構成図である。なお、図１１において
図４と同一機能を有する構成部品については同一符号を
付してその説明を適宜省略する。本実施例では、中心厚
が既知（ＳＴと置く）の基準レンズ６１を使用して被測
定レンズ４０の中心厚Ｓを比較測定するものである。

【００３７】以下、本実施例による測定手順を説明す
る。 （イ）まず、支持手段４１により、この支持手段４１に
載置された基準レンズ６１が測定光の光路上に位置する
ようにする。そして、支持手段４１により基準レンズ６
１を測定光の光軸５３ｃ方向に移動させながら前記干渉
手段によりこの時の干渉縞を撮像手段４８により測定す
る。そして、この干渉縞が「直線」状態となった時点で
支持手段４１の移動を止めて第１のフィゾーレンズ５１
による測定光の集光点を基準レンズ６１の該測定光が入
射する側とは反対側の面６１ａの頂点と合致させ、（図
７（ａ）参照）キャッツアイ反射状態とする。さらに、
この状態で撮像手段４８で検出された実際に測定された
範囲が所定のフィゾー面５１ａの有効範囲と一致するよ
うに（基準レンズ６１の光軸と測定光の光軸５３ｃとが
一致するように）アライメントを行なう。アライメント
は、基準レンズ６１自身の球面収差の影響で測定有効に
対して同心円状の干渉縞が出るため、その同心度を基準
として行った。なお、レンズの形状によってはアライメ
ントが難しくなる場合も予想されるため、レンズの外径
を基準としてもよい。そして、この状態で、「縞走査」
測定を行う。 （ロ）次に、支持手段４１を測定光の光軸５３ｃ方向に
移動させて、基準レンズ６１の他方の面（測定光の入射
側の面）６１ｂの頂点に測定光の集光点を合致させる
（図７（ｂ）参照）。そして、実施例１、２と同様にし
て基準レンズ６１の面６１ｂに対するアライメントを行
った後、「縞走査」測定を行う。また、この時の被基準
レンズ６１の位置と（イ）のキャッツアイ反射状態での
レンズ６１の位置からレンズ６１の移動量Ｉ_R を移動量
検出手段９１を用いて測定する。 （ハ）（イ）、（ロ）で測定した基準レンズ６１の両面
６１ａ、６１ｂに対するフォーカス補正値Ｈ_R 、および
（ロ）で測定した基準レンズ６１の移動量Ｉ_R から、
「（誤差に対するオフセット量）＝Ｉ_R ＋Ｈ_R −ＳＴ」
を求める。 （ホ）基準レンズ６１を支持手段４１から外し、代わり
に被測定レンズ４０を載置する。そして、手順（イ）〜
（ハ）と同様の測定を行い、Ｉ_W （移動量）とＨ _W （フ
ォーカス補正値）を求める。そして、これらの値を用い
て被測定レンズ４０の中心厚Ｓを、次式 「中心厚Ｓ＝Ｉ_W ＋Ｈ_W −（誤差に対するオフセット
量）」から求める。

【００３８】本実施例では、例えば、被測定レンズ４０
が研磨皿に貼りつけられている場合など、測定光を一方
向からしか入射させることができない場合でも該レンズ
４０の中心厚を測定することが可能となる。なお、図７
（ａ）に示す状態でのアライメントの際に球面収差が発
生するが、この収差は軸対称収差であるため作用（図
２）で述べたアライメント法をそのまま適用することが
できる。

【００３９】また、縞走査測定を実施する際の測定有効
域は、マスクによって絞り、そのマスクを基準にフォー
カス方向のアライメントを行えばよい。図１２は、本実
施例の変形例を説明するための概略図である。また、図
１３は図１２（ａ）の状態において被測定レンズ４０付
近を拡大した図である。なお、ここでは、被測定レンズ
４０として凹レンズを用いる。

【００４０】被測定レンズ４０の実際の中心厚をＴ、被
測定レンズ４０の屈折率をｎ、集光レンズ（フィゾーレ
ンズ）５１のフィゾー面５１ａと対向する側の被測定レ
ンズ４０の曲率半径をＲとする。ｔは、本実施例と同様
の方法で得られた第１の状態（図１２（ａ））と第２の
状態（図１２（ｂ））を設定する際に被測定レンズ４０
が移動した距離を表し、αは sin^-1（ＮＡ）で得られる
角度で集光レンズ５１のＮＡから求まる値である。

【００４１】図１３において、屈折の法則から下式が
求まる。 sin（α＋γ）＝ｎ sinξ また、下式が成立する。 （Ｒ／ sinα）＝（Ｒ＋ｔ）／ sin（α＋γ） さらに、（Ｒ＋ｔ）／ sin（α＋γ）＝ｓ／ sinγ、お
よび（Ｔ−ｔ）／ sin（α＋γ−ξ）＝ｓ／ sinβ が
成り立つので、下式が求まる。

【００４２】

【数３】

【００４３】 式 （Ｒ／ sinα）＝（（Ｔ−ｔ）／ sin（α＋γ−ξ））×（ sinβ／ sinγ） ここで、β＋γ＝ξが成り立つのでこれを式に代入す
ると、下式が成立する。

【００４４】

【数４】

【００４５】 式 （Ｒ／ sinα）＝（（Ｔ−ｔ）／ sin（α＋γ−ξ））×（ sin（ξ−γ）／ s inγ） 前記式を変形すると、 sin（α＋γ）＝（（Ｒ＋ｔ）
／Ｒ）× sinαが求まる。αは既知であるから、これに
よりγが求まる。そして、このγの値を式に代入する
ことでξが求まる。さらに、ξの値を式に代入するこ
とで被測定レンズ４０の中心厚Ｔが求まる。

【００４６】つまり、前記「Ｉ_W ＋Ｈ_W 」を中心厚Ｔに
変換することが可能となり、基準レンズを不要とするこ
とができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レンズ
の中心厚を非接触で高精度に測定することができる。そ
のため、レンズに疵がつくことがない。また、芯取りが
なされていないレンズの中心厚を測定することも可能で
ある。なお、本発明は、測定するレンズの両面が曲面に
形成されている場合に限るものではなく、一方の面が平
面状に形成されたレンズに対しても適用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の原理を示す原理図である。

【図２】は、本発明に係わる原理図（チルトアライメン
ト時）である。

【図３】は、本発明に係わる原理図（シフトアライメン
ト時）である。

【図４】は、本発明の中心厚測定装置の一例を示す概略
構成図である。

【図５】は、本発明の第１の実施例を示す概略図であ
る。

【図６】は、本発明の第２の実施例を示す概略図であ
る。

【図７】は、本発明の第３の実施例を示す概略図であ
る。

【図８】は、中心厚測定時に使用する校正用の治工具の
概略図である。

【図９】は、校正用の治工具の使用方法を示す説明図で
ある。

【図１０】は、校正用の治工具の使用方法を示す説明図
である。

【図１１】は、実施例３で用いた中心厚測定装置の概略
構成図である。

【図１２】は、実施例３の変形例を説明するための概略
図である。

【図１３】は、実施例３の変形例を説明するための概略
図である。

【主要部分の符号の説明】

４０ 被測定レンズ ４１ 支持手段 ４２ 移動手段 ４３ 移動量測定手段 ４４ 演算手段 ４５ 光源 ４８ 撮像手段 ４９ 可動ミラー ５０ 偏向ミラー ５１ 第１のフィゾーレンズ ５２ 第２のフィゾーレンズ ６１ 基準レンズ ９１ 移動量検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）被測定レンズの第１の面の頂点と測
   定光の集光レンズによる集光点とを一致させて第１の状
   態を設定すること、（ロ）前記第１の状態における測定
   光の光軸と前記被測定レンズの光軸とを一致させた状態
   で、該被測定レンズの第２の面の頂点に前記測定光の集
   光レンズによる集光点を一致させて第２の状態を設定す
   ること、および（ハ）前記第１の状態と第２の状態での
   それぞれの測定光の集光点間の距離、または前記第１の
   状態および第２の状態を設定するために前記被測定レン
   ズが移動した距離を、前記測定光の光軸方向に沿って測
   定すること、により前記被測定レンズの中心厚を求める
   ことを特徴とする中心厚測定方法。
2. 【請求項２】 被測定レンズで反射した測定光と参照面
   で反射した参照光との干渉により発生する干渉縞を測定
   する干渉縞測定手段とを有する干渉手段、 被測定レンズを支持すると共に、該レンズを前記測定光
   の光軸方向に移動させる支持手段、および前記被測定レ
   ンズまたは前記測定光の集光点の少なくとも一方を、
   「該レンズに照射される際の前記両測定光の光軸」方向
   に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする中心厚
   測定装置。
3. 【請求項３】 被測定レンズの一方の面側から該レンズ
   に照射される第１の測定光の光路となる第１の光路と、
   前記被測定レンズの他方の面側から該レンズに照射され
   る第２の測定光の光路となる第２の光路と、前記各光路
   を進行したそれぞれの測定光の前記被測定レンズでの反
   射光と参照面で反射した参照光との干渉により発生する
   干渉縞を測定する干渉縞測定手段とを有し、前記被測定
   レンズに照射される際の前記両測定光の光軸が一致する
   ように構成された干渉手段、 前記被測定レンズを支持すると共に、「該レンズに照射
   される際の前記両測定光の光軸」方向に該レンズを移動
   させる支持手段、および前記被測定レンズまたは前記測
   定光の集光点の少なくとも一方を、「該レンズに照射さ
   れる際の前記両測定光の光軸」方向に移動させる移動手
   段を備えたことを特徴とする中心厚測定装置。
4. 【請求項４】 前記移動手段による前記被測定レンズま
   たは前記測定光の集光点の移動量を検出する移動量検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項２、または請求項
   ３記載の中心厚測定装置。