特開 2021-76516 レンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-76516(P2021-76516A)

(43)【公開日】2021年5月20日

(54)【発明の名称】レンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/02 20060101AFI20210423BHJP

【ＦＩ】

   G01M11/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-204594(P2019-204594)

(22)【出願日】2019年11月12日

(71)【出願人】

【識別番号】503155555

【氏名又は名称】株式会社カツラ・オプト・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100078776

【弁理士】

【氏名又は名称】安形 雄三

(74)【代理人】

【識別番号】100121887

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 好章

(74)【代理人】

【識別番号】100200333

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100204205

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 富雄

(72)【発明者】

【氏名】本屋 啓一

【テーマコード（参考）】

2G086

【Ｆターム（参考）】

2G086HH06

(57)【要約】

【課題】被測定レンズの軸上及び軸外の収差スポット形状を測定したすべての収差スポット画像を収差スポット分布画像として一画面上に表示して、各収差スポット画像データを一度に観察及び測定ができるレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムを提供することにある。
【解決手段】
被測定レンズに拡散光が照射され、被測定レンズ固定部に前記被測定レンズは固定され、傾斜部によって照明光学部の光軸又は撮像部の光軸と、被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、撮像部によって被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換され、画像処理部によって画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成され、表示部によって収差スポット画像データを傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像が表示される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いるレンズ軸上軸外点像観察方法であって、
前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射され、
前記被測定レンズ固定部に前記被測定レンズは固定され、
前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換され、
前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成され、
前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像が表示されることを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察方法。

【請求項2】

前記傾斜部によって、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸と互いに直交する軸を回転中心として回動する請求項１に記載のレンズ軸上軸外点像観察方法。

【請求項3】

前記被測定レンズは、前記被測定レンズの光軸を中心軸として回動する把持手段によって、把持される請求項１又は２に記載のレンズ軸上軸外点像観察方法。

【請求項4】

被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を具備するレンズ軸上軸外点像観察装置であって、
前記照明光学部は、前記被測定レンズに拡散光を照射し、
前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、
前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、
前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、
前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像を表示することを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察装置。

【請求項5】

前記傾斜部は、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸と互いに直交する軸を回転中心として回動する請求項４に記載のレンズ軸上軸外点像観察装置。

【請求項6】

前記被測定レンズを前記被測定レンズの光軸を中心軸として回動するように把持する把持手段を備える請求項４又は５に記載のレンズ軸上軸外点像観察装置。

【請求項7】

被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いて、レンズ軸上軸外点像観察をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射されるステップと、
前記被測定レンズ固定部に、前記被測定レンズが固定されるステップと、
前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させるステップと、
前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換されるステップと、
前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成されるステップと、
前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像が表示されるステップを具備することを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察を実行するプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムに関するものであり、特に、携帯電話及びスマートフォン等の情報通信機器に搭載される撮影装置（カメラ）に使用される組レンズ又は単体レンズについてのレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、単体レンズや複数のレンズで構成された組レンズ又は光学系を製造する際に、各レンズ面には、偏心誤差や面形状誤差等の製造誤差が発生し得る。そして、そのような製造誤差があると光学系全体の結像性能の低下につながる。近年、スマートフォンに搭載される光学系（例えば、カメラ）に超小型レンズが使用される。そのような背景から、超小型レンズの軸上の収差測定が一般的に行われている。

【0003】

しかしながら、近年ではスマートフォンの光学系のさらなる高精度化に伴い、軸上の波面収差だけでなく、軸外の波面収差についても測定ニーズが高まっている。また、軸外収差には軸上波面収差では得られない情報が含まれる。そして、軸外収差のデータを得ることによって、被測定レンズ（被検光学系）の結像性能及び製造誤差の解析するためのデータ収集が可能となる。

【0004】

例えば、特開昭５７−１７９６３８号公報（特許文献１）には、被検レンズを通過した光線のスポット位置を測定するポジションセンサ（例えば、ＣＣＤ、イメージセンサ等）を用いて検出した受光位置に基づいて幾何光学に沿った計算を行うことによって、被検レンズの収差を測定する収差測定機が開示されている。

【0005】

また、特開２００４−３２５１７３号公報（特許文献２）には、被検レンズからの透過光が点像拡大観察系で結像した像をＣＣＤカメラで撮影することによって、軸上及び軸外の収差を観察する装置及び方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５７−１７９６３８号公報

【特許文献2】特開２００４−３２５１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された収差測定機は、ポジションセンサを用いて得られたスポット位置を示す電気信号をコンピュータ処理することによって収差を容易に測定するものの、収差被検レンズの軸上及び軸外波面収差による収差スポット画像を一画面上に全て表示するようにして観察及び測定することができない。

【0008】

また、特許文献２に記載された収差を観察する装置及び方法では、被検レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状の分布を測定するための収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面上に全て表示するような機能及び対応するような構成は含まれていない。

【0009】

本発明は上述の点に鑑みてなられたものであり、本発明の目的は被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状の分布を測定するための収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面に全て表示することによって、各収差スポット画像の分布データを一度に観察及び収差の測定ができ、被測定レンズの全ての収差特性について判断できるレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察方法の上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いるレンズ軸上軸外点像観察方法であって、前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射され、前記被測定レンズ固定部に前記被測定レンズは固定され、前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換され、前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成され、前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像が表示されることにより達成される。

【0011】

また、本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察方法の上記目的は、前記傾斜部によって、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸と互いに直交する軸を回転中心として回動することにより、或いは前記被測定レンズは、前記被測定レンズの光軸を中心軸として回動する把持手段によって、把持されることにより、より効果的に達成される。

【0012】

本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察装置の上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を具備するレンズ軸上軸外点像観察装置であって、前記照明光学部は、前記被測定レンズに拡散光を照射し、前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像を表示することにより、より効果的に達成される。

【0013】

また、本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察をコンピュータに実行させるためのプログラムの上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いて、レンズ軸上軸外点像観察をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射されるステップと、前記被測定レンズ固定部に、前記被測定レンズが固定されるステップと、前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸又は前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを傾斜角度だけ相対的に傾斜させるステップと、前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換されるステップと、前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成されるステップと、前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記傾斜角度に対応させて配列させた前記収差スポット分布画像が表示されるステップを具備することにより達成される。

【発明の効果】

【0014】

本発明のレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムによれば、被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状を測定した収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面上に全て表示することによって、各収差スポット画像データを一度に観察及び測定ができ、被測定レンズの全ての収差特性について判断できるという格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸上収差計測を行う際の構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸外収差計測を行う際の構成図である。

【図3】本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置に適用される傾斜部の一例の概略の構成図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、収差スポット分布画像を表示した一例である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置が行う処理内容のフローチャートの一例である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、照明光源部及び複数の撮像部の組が備えられている様子を示す模式図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、被測定レンズの光軸に垂直なＸＹ平面上に位置するように制御する様子及び方法を示す模式図である。

【図8】本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置の回転ステージの一構成例、及び被測定レンズ固定部と回転ステージとの関係を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施例を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

【0017】

≪第１実施形態≫
まず、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０について図を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸上収差計測を行う際の構成図を示す。なお、図１に示すように、被測定レンズ１３の光軸をＡＸとし、ＸＹＺ座標系のＺ軸は、光軸ＡＸと平行に設定される。また、被測定レンズ１３は、照明光学部１２の上方に配置される。

【0018】

そして、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、それぞれ直交している。したがって、ＸＹ平面はＺ軸に垂直である。なお、照明光学部及び撮像部は、以下収差撮影ユニットと称する。なお、Ｘ軸周りの傾きをθｘ、Ｙ軸周りの傾き角をθｙとして表わす。特に、Ｚ軸周りの回転角度、すなわち被測定レンズ１３の光軸ＡＸの周りの回転角度をψとする。また、被測定レンズ１３及び撮像部１５が、光軸ＡＸに垂直な軸（例えば、Ｙ軸）周りに傾斜する角度を傾斜角度φとする。すなわち、傾斜角度φは、Ｙ軸周りに照明光学部１２の光軸及び撮像部１５の光軸傾斜している場合において、照明光学部１２の光軸又は撮像部１５の光軸と、光軸ＡＸ（Ｚ軸）との成す角度である。なお、傾斜角度φは後述するレンズ軸外収差計測の際に用いられる。被測定レンズ１３の軸上収差計測を行う際、図１に示すように傾斜角度φ＝０°と設定される。

【0019】

また、回転角度ψ及び傾斜角度φの測定条件において収差を測定する配置をビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）と表わす。各ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）において撮影されたスポット画像のデータを収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）として表す。

【0020】

そして、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０の構成と軸上収差計測を行う際における各部の動作及び光路について図を用いて説明する。

【0021】

第１のステージ１１は、光軸ＡＸに対して光源１２ａをＹ軸周りに傾斜させる傾斜ステージ（θｙ回転ステージ）１１ａ、ＸＹ平面に沿って面方向に移動させる第１のＸＹステージ１１ｂ、及び光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に直動させる第１のＺステージ１１ｃから構成される。

【0022】

照明光学部１２は、光源１２ａ及び第１のレンズ１２ｂから構成される。照明光学部１２は、第１のステージ１１上に設置される。光源１２ａは、傾斜ステージ１１ａの上に設置されている。このため、光源１２ａの位置及び傾き角θｙは、第１のステージ１１で調整することができる。これらの調整によって、光軸ＡＸと照明光学部１２の光軸を略合わせる。

【0023】

光源１２ａから出射した光は、第１のレンズ１２ｂを透過した後、第１のレンズ１２ｂから所定距離にあるビームスポット位置ＢＳ０の位置で集光するように配置されている。第１のレンズ１２ｂを出射した光はビームスポット位置ＢＳ０で集光する。ビームスポット位置ＢＳ０は、被測定レンズの中心から略焦点距離だけ離れた位置にあるため、ビームスポット位置ＢＳ０からの拡散光は、被測定レンズ１３によって略平行光に変換される。

【0024】

次に、被測定レンズ１３は、照明光学部１２の上方に配置される。そして、第２のステージ１４は、被測定レンズ１３を固定する被測定レンズ固定部１４ａ、被測定レンズ固定部１４ａを光軸ＡＸの周りに回動させる回転ステージ１４ｂ、回転ステージ１４ｂをＸＹ平面に沿って面方向に移動させる第２のＸＹステージ１４ｃ、及び回転ステージ１４ｂをＺ方向に直動させる第２のＺステージ１４ｄから構成される。なお、回転ステージ１４ｂは、図１に示すように、光軸ＡＸを回転軸として被試験レンズ１３を回転可能に支持している。

【0025】

撮像部１５は、第２のレンズ１５ａ及びカメラ１５ｂとから構成される。該平行光は、第２のレンズ１５ａによって、カメラ１５ｂの撮像面に集光され、該撮像面に集光スポットＳが形成される。カメラ１５ｂは、集光スポットＳを画像信号に変換して、画像処理部１６に送信する。

【0026】

次に、画像処理部１６は画像信号から変換された画像データを画像処理する。そして、画像処理部１６は、画像データに基づいて収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を生成する。

【0027】

そして、表示部１７では、画像処理部１６が生成した収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を表示する。

【0028】

次に、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸外収差計測を行う際の構成図を図２に示す。さらに、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸外収差計測を行う際における照明光学部１２及び撮影部１５の配置、及び動作について、図２を用いて説明する。図２に示すように、照明光学部１２の光軸と撮像部１５の光軸とが略一致するように把持しつつ、被測定レンズ１３の光軸ＡＸに対して傾斜角度φだけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を画像処理部１６は記録する。

【0029】

ここで、上記配置を実現可能な傾斜部について説明する。例えば、本発明が適用されるレンズ軸上軸外点像観察装置１０に用いられる傾斜部の一例の概略構成を図３に示す。図３に示すように、傾斜部１９は、モータ１９ａとアーム１９ｂで構成されている。そして、モータ１９ａの回転軸１９１ａには、アーム１９ｂが接合されている。なお、アーム１９ｂは、板状のアーム本体１９１ｂの上端部１９２ｂ、下端部１９３ｂを平行に突出したＵ字形状をしたものである。

【0030】

また、照明光学部１２は、第１のステージ１１に載置又は設置されているため、照明光学部１２の光軸の傾斜は、第１のステージ１１の傾斜角度に従って回転する。撮像部１５の傾斜角度についても同様である。このため、アーム１９ｂによって、照明光学部１２と撮像部１５とは、Ｙ軸方向周りに回動可能に支持されている。

【0031】

このような構成によって、照明光学部１２の光軸と撮像部１５の光軸とが略一致するように把持することができる。

【0032】

また、制御部１８（図示せず）によって、レンズ軸上軸外点像観察装置１０に対して、第１のステージ１１に載置又は設置された照明光学部１２の光軸と撮像部１５全体が、モータ１９ａをＹ軸方向周りに回動自在に制御することができる。

【0033】

そして、制御部１８は、照明光学部１２及び撮像部１５の回転角度ψを所定の間隔（角度ステップΔψ）ずつ回転制御し、又は照明光学部１２及び撮像部１５の傾斜角度φを所定の間隔（角度ステップΔφ）ずつ回転制御する。なお、制御部１８が傾斜角度φを制御することによって、照明光学部１２からのビームスポットＢＳ（ψ，φ）は、光軸ＡＸから離れる。

【0034】

また、制御部１８が回転角度ψを制御することによって、照明光学部１２からのビームスポットＢＳ（ψ，φ）は、光軸ＡＸの周りを同心円上に回転移動する。

【0035】

そして、画像処理部１６は、各ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）でカメラ１５ｂが撮影した画像データを用いて、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を生成する。

【0036】

さらに、画像処理部１６は、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）に基づいて、各ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）で観測した収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）をまとめた収差スポット分布画像を生成する。

【0037】

最後に、モニタ１７は、収差スポット分布画像を表示する。本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０が、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を用いて、被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状を測定した収差スポット画像を収差スポット分布画像として一画面上に全て表示することによって、検査員（ユーザ）は、回転角度ψ及び傾斜角度φにおける軸外収差が異なる条件の収差スポット分布画像を一覧しながら一度に観察及び収差の測定をし、被測定レンズ１３のすべて収差特性について判断することが可能になる。

【0038】

図４に収差スポット分布画像を表示した一例を示す。図４に示す収差スポット分布画像の例では、水平方向にα軸、垂直方向にβ軸を設定したαβ平面上の任意の点Ａは、回転角度ψ及び傾斜角度φに１対１で対応させて収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）が配置される位置を表わしている。図４では、軸上収差を示す収差スポット画像データＳＤ（０、０）は、αβ平面上の原点に１個だけ配置される。一方、軸外収差を示す収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）（ψ≠０、φ≠０）は、α軸に沿って４個、β軸に沿って４個、第１象限〜第４象限に各３個の収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）が配列される。

【0039】

図４に示された収差スポット分布画像は、１個の軸上及び２０個の軸外収差を示す合計２１個の収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）によって構成された例である。図４に示すような各収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）における光強度に関して、例えば、濃淡の順に従って表示することが好適である。

【0040】

このようにして、被測定レンズ１３に関する軸上収差及び軸外の収差スポット形状を測定したすべて収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を収差スポット分布画像として一画面上に表示することによって、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を一度に観察及び収差の測定ができ、被測定レンズ１３の全ての収差特性について判断できるという格別の効果を奏する。

【0041】

次に、本発明の第１の実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０の動作について説明する。本発明の第１の実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０が行う処理内容のフローチャートの一例を図５に示す。

【0042】

最初に、被測定レンズ１３を被測定レンズ固定部１４ａに設置する（ステップＳ１０）。

【0043】

次に、撮像部１５及び照明光学部１２の回転角度ψ及び傾斜角度φを初期化する（ステップＳ２０）。例えば、回転角度ψ及び傾斜角度φを０°（ゼロ）に設定する。続いて、光源１２ａを点灯する（ステップＳ３０）。そして、撮像部１５は、被測定レンズ１３の収差スポット画像データＳＤ（ψ，φ）を測定する（ステップＳ４０）。

【0044】

次に、制御部１８は、被測定レンズ固定部１４ａの回転角度ψを所定の角度ステップΔψだけ回転させる（ステップＳ５０）。

【0045】

このとき、制御部１８は、回転角度ψが３６０°（２πラジアン）以上であるか否か、すなわち被測定レンズ１３が光軸ＡＸの周りを一回転したか否かを判定する（ステップＳ６０）。

【0046】

ステップＳ６０の判定結果がＮｏならば、ステップＳ４０に戻り、続けて撮像部１５は、被測定レンズ１３の収差スポット画像データＳＤ（ψ，φ）を測定する。

【0047】

一方、ステップＳ６０の判定結果がＹｅｓならば、回転角度ψが３６０°以上となり、すなわち、制御部１８は、被測定レンズ固定部１４ａが光軸ＡＸの回りを一周回転したと判定し、後述するステップＳ７０に進む。

【0048】

そして、制御部１８は、傾斜角度φを所定の角度ステップΔφだけ回転させて、照明光学部１２の光軸と撮像部１５の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ１３の光軸ＡＸに対する相対的な傾斜角度φだけ傾斜させるとともに、回転角度ψを初期値（ψ＝０°）に設定する（ステップＳ７０）。

【0049】

次に、制御部１８は、傾斜角度ψが最大傾斜角度ψmax以上となっているか否かを判定する（ステップＳ８０）。ステップＳ８０の判定結果がＮｏならば、ステップＳ４０に戻り、続けて撮像部１５は、被測定レンズ１３の収差スポット画像データＳＤ（ψ，φ）を測定する。

【0050】

一方、ステップＳ８０の判定結果がＹｅｓならば、回転角度ψが最大傾斜角度ψmax以上となり、すなわち、傾斜が限界に達したと判定し、後述するステップＳ９０に進む。

【0051】

そして、ステップＳ４０にて繰り返し撮影した収差スポット画像データＳＤ（ψ，φ）に基づいて、画像処理部１６は、収差スポット分布画像を生成する（ステップＳ９０）。次に、光源１２ａを消灯する（ステップＳ１００）。続いて、モニタ１７上に収差スポット分布画像を表示する（ステップＳ１１０）。

【0052】

最後に、被測定レンズ１３を被測定レンズ固定部１４ｂから除く（ステップＳ１２０）。

【0053】

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置２０について、図６を用いて説明する。

【0054】

本発明の第２実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置２０では、照明光源部及び撮像部の組が複数備えられている点が、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０と相違し、その余の点の構成は略同じである。よって、第１実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0055】

本発明の第２実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置２０において、照明光源部１２及び撮像部１５からなる第１組の収差撮影ユニット、照明光源部２２及び撮像部２５からなる第２組の収差撮影ユニット、並びに照明光源部３２及び撮像部３５からなる第３組の収差撮影ユニット、が配置されている様子を図６に示す。

【0056】

なお、図６では、光軸ＡＸ上の位置ＯＰに被測定レンズ１３の略中心は位置し、図１及び図２が示す本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０と同様に、回転ステージ１４ｂによって、被測定レンズ固定部１４ａを光軸ＡＸの周りを回動させることができる。

【0057】

図６が示すように、第１組の収差撮影ユニットの照明光学部１２の光軸と撮像部１５の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ１３の光軸ＡＸに対する相対的な傾斜角度φ1だけ傾斜可能な配置で観測した収差スポット画像データ（ψ、φ₁）を画像処理部１６は記録する。なお、図６では傾斜角度φ1としている。

【0058】

同様に、第２組の収差撮影ユニットの照明光学部２２の光軸と撮像部２５の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ１３の光軸ＡＸに対する相対的な傾斜角度φ₂だけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ₂）を画像処理部１６は記録する。

【0059】

同様に、第３組の収差撮影ユニットの照明光学部３２の光軸と撮像部３５の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ１３の光軸ＡＸに対する相対的な傾斜角度φ₃だけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ₃）を画像処理部１６は記録する。

【0060】

本発明の第２実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置２０においては、第１組の収差撮影ユニット、第２組の収差撮影ユニット及び第３組の収差撮影ユニットを備え、それぞれ異なる回転角度ψ₁、ψ₂及びψ₃の測定条件の下で、略同時に収差スポットの撮影を行なえるため、略３倍の速度（略１／３の測定時間）で撮影を終えることが可能である。

【0061】

例えば、測定条件として、第１組の収差撮影ユニット、第２組の収差撮影ユニット及び第３組の収差撮影ユニットを、被測定レンズの光軸ＡＸに対して共通の傾斜角度ψ₀だけ傾けて、第１組の収差撮影ユニット、第２組の収差撮影ユニット及び第３組の収差撮影ユニットを被測定レンズの光軸ＡＸの周り、それぞれ１２０°だけ異なる回転角度ψ₁、ψ₂（＝ψ₁＋１２０°）及びψ₃（＝ψ₂＋１２０°）の測定条件の下で、略同時に収差スポット画像ＳＤ（ψ₁、φ）、収差スポット画像ＳＤ（ψ₂、φ）及び収差スポット画像ＳＤ（ψ₃、φ）の撮影を行うことができる。すなわち、傾斜角度φ₀を０≦φ₀＜φmax（最大傾斜角度）の範囲で変化させ、０≦ψ₁＜１２０°の範囲で変化させて、収差スポット画像（ψ、φ）の撮影を略３倍の速度（略１／３の測定時間）で終えることが可能である。

【0062】

≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置３０について、図７を用いて説明する。

【0063】

本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置３０では、回転角度ψ及び傾斜角度φにおけるビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ，φ）を、被試験レンズの光軸に垂直で、且つ被試験レンズからの焦点距離だけ離れたＸＹ平面上に位置するように制御する点が、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０と相違し、その余の点の構成は略同じである。よって、第１実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0064】

本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置３０において、被試験レンズの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面上に位置するように制御する様子、及び方法を図７に示す。なお、図７において、ｆ₀は被試験レンズ１３の焦点距離、φは傾斜角度である。

【0065】

まず、軸上収差測定の場合におけるビームスポット位置をＢＳ（０、０）、任意の回転角度ψ及び傾斜角度φの軸外収差測定の場合における軸外収差測定ビームスポット位置をＢＳ（ψ，φ）とする。

【0066】

図７が示すように、本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置３０において、任意の回転角度ψ及び傾斜角度φで収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を測定する場合、すなわち傾斜角度φだけ照明光学部１２及び第１のステージ１１を傾斜させた場合、第１のＺステージ１１ｃは、照明光学部１２が被試験レンズ１３の光軸ＡＸから、ｆ₀（１／ｓｉｎφ―１）だけ離れるように制御する。

【0067】

このような制御方法により、ビームスポットＢＳ（ψ，φ）は、被試験レンズ１３の光軸ＡＸに垂直で、被試験レンズ１３から被試験レンズ１３の焦点距離ｆ₀だけ離れたＸＹ平面上に位置するように制御することができる。

【0068】

一般に、レンズの軸外収差測定では像高がある。このため本発明の第３実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置３０における第１のステージ１１の制御により、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）の収差を測定するような場合には、像高の違いによる収差を抑制して、一画面で収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）の収差を表示することができるという格別の効果を奏する。

【0069】

なお、本願明細書において「像高」とは、収差が測定される被測定レンズの光軸（中心軸）からビームスポットＢＳ（ψ，φ）までの距離（像の高さ）を示す間隔（距離）である。言い換えると、「像高」とは、被測定レンズの中心軸からの像（入射光のビームスポット）の高さを示す指標である。

【0070】

以上、実施例を用いて本発明の実施形態について説明したが、各実施例は、好ましい一例を示したものであり、同様な効果と特徴を有する他の構造又は構成は、本発明の範疇である。そして、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

【0071】

本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０では、図１に示すように、回転ステージ１４ｂは、光軸ＡＸを回転軸として被試験レンズ１３を回転可能に支持していることのみを説明したが、それを実施するために適宜に変更をしたり、詳細な機構を付加することができる。

【0072】

例えば、回転ステージ１４ｂの詳細な機構に関して補足すると、ステッピングモータ１４１ｂ、歯車１４２ｂ及び軸１４３ｂを備えているようなものが挙げられる。なお、ステッピングモータ１４１ｂは、ＤＣモータ等に置換しても良い。

【0073】

回転ステージ１４ｂのステッピングモータ１４１ｂ、軸１４２ｂ及び歯車１４３ｂの配置の一例を図８に示す。また、図８は、被測定レンズ１３の位置及び照明光学部１２の位置関係とともに、被測定レンズ固定部１４ａの周囲に形成された歯車１４１ａと歯車１４３ｂとが噛み合う様子を示す。

【0074】

図８が示すように、ステッピングモータ１４１ｂの回転軸１４２ｂが回転するに伴い、歯車１４２ｂが回転力を歯車１４１ａに伝達する。このことで、被測定レンズ固定部１４ａは、被測定レンズ１３を歯車１４１ａに固定したまま光軸ＡＸの周りを回転する。なお、このような回転制御のため、制御部１８（図示せず）から制御信号を送ることによって、被測定レンズ固定部１４ａの光軸ＡＸの周りに回転角度ψ、及び回転角度ψの回転速度（Δψ／Δｔ）を制御することが好適である。

【0075】

また、本発明の第１実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置１０では、図２に示すように、照明光学部１２の光軸と撮像部１５の光軸とが略一致するように把持する傾斜部を備えることのみを説明したが、それを実施するために適宜に変更をしたり、詳細な機構を付加することができる。

【0076】

また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、集光スポットＳを撮影するカメラ１５ｂとして、例えば、ＣＣＤラインセンサカメラ、ＣＣＤエリアセンサカメラ、フレームトランスファー型ＣＣＤイメージセンサ、フルフレームトランスファー型ＣＣＤイメージセンサ等のいずれを用いて良い。

【0077】

また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置における照明光学部１２、２２、３２にそれぞれ備えられた光源１２ａ、２２ａ，３２ａに関しては、半導体レーザが挙げられ、必要に応じて対物レンズ、ビームエキスパンダ又は光学スリットを光源に出射側に適宜に配置しても良い。また、光源１２ａ、２２ａ，３２ａの例としては、半導体レーザが挙げたが、その他の光源を採用しても良い。

【0078】

また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、画像処理部１６は、回転角度ψ及び傾斜角度φに応じて、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）を表示部１７の画面上に配列することを示したが、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）に基づいて算出した収差に応じて、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）の表示に変更を加えるようにしても良い。すなわち、ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）における収差に対して、設定した許容範囲、上限値又は下限値と各収差とを比較して、収差スポット分布画像を変更しても良い。例えば、画像処理部１６は、ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）における収差が許容値外又は上限値を超える場合に、収差が上限値を超えた旨を示す警告画像を生成し、表示部６へ表示することもできる。なお、そのような警告画像を表示する際には、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）の表示の色、コントラスト、面積、形状等を変更したり、収差量を示す数字を強調表示する等を行なって、表示部１７へ表示することもできる。換言すると、画像処理部１６は、被測定レンズの収差が大きい場合には、収差スポット分布画像において警告画像を表示部１７に表示することができる。逆に、画像処理部１６は、ビームスポット測定点ＢＳＰ（ψ、φ）における収差が許容値以内又は上限値を超えない旨を示すように、収差スポット画像データＳＤ（ψ、φ）の表示の色、コントラスト、面積、形状を変更したり、収差量を示す数字を強調表示する等を行なって、表示部１７へ表示することもできる。このような表示法によって、検査員（ユーザ）は、回転角度ψ及び傾斜角度φにおける軸外収差が異なる条件の収差スポット画像を一覧しながら、一度に観察及び収差の測定をし、被測定レンズ１３のすべて収差特性について、一層容易に判断することが可能になる。

【0079】

また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置の画像処理部１６、表示部１７、及び制御部１８が備える処理機能、特に、画像処理部１６及び制御部１８にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部をＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解釈実行されるプログラムによって、実現しても良い。なお、プログラムは、コンピュータに本発明に係る方法を実行させるためのプログラム化された命令を含む、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されており、必要に応じて画像処理部１６及び制御部１８に機械的に読み取られる。

【0080】

また、画像処理部１６及び制御部１８は、既知のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置として構成してもよく、また、該情報処理装置に任意の周辺装置を接続して構成してもよい。また、画像処理部１６及び制御部１８は、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア（プログラム、データ等を含む）を実装することにより実現してもよい。

【0081】

更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１０、２０、３０ レンズ軸上軸外点像観察装置
１１ 第１のステージ
１１ａ 傾斜ステージ（θｙ回転ステージ）
１１ｂ 第１のＸＹステージ
１１ｃ 第１のＺステージ
１２、２２、３２ 照明光学部
１２ａ、２２ａ、３２ａ 光源
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ 第１のレンズ
１３ 被測定レンズ
１４ 第２のステージ
１４ａ 被測定レンズ固定部
１４ｂ 回転ステージ（ψ回転ステージ）
１４ｃ 第２のＸＹステージ
１４ｄ 第２のＺステージ
１５、２５、３５ 撮像部
１５ａ、２５ａ、３５ａ 第２のレンズ
１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ カメラ
１６ 画像処理部
１７ 表示部（モニタ）
１８ 制御部
１４１ａ 歯車
１４１ｂ ステッピングモータ
１４２ｂ 軸
１４３ｂ 歯車
ＡＸ 被測定レンズの光軸
ＡＸ１０ 第１組の収差撮影ユニットの光軸
ＡＸ２０ 第２組の収差撮影ユニットの光軸
ＡＸ３０ 第３組の収差撮影ユニットの光軸
Ｌ１ カメラ中心の回転の軌跡
Ｌ２ 第１のステージの回転の軌跡
ＯＰ 被測定レンズの中心位置
ψ 回転角度
φ 傾斜角度
Ｓ 集光スポット
ＢＳ０ 軸上収差測定ビームスポット位置
ＢＳ（ψ、φ） 軸外収差測定ビームスポット位置
ＢＳＰ（ψ、φ） ビームスポット測定点
ＳＤ（ψ、φ） 収差スポット画像データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】