JP2013195410A - 検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ系の調整において、各レンズの相対的な位置のばらつき、特に、光軸と直交する方向におけるばらつきを少なくすることが難しい。
【解決手段】被測定光学系を構成する光学素子の相対位置を検出する検出装置であって、被測定光学系に照射光を入射させるための光源ユニットと、照射される領域に被測定光学系を保持するステージと、被測定光学系を透過した光を受光して電気信号に変換する受光ユニットと、電気信号を処理する処理ユニットと、を有し、受光ユニットは、レンズアレイを用いた波面センサーを有し、かつ、光源ユニットは、投光の軸を含む断面において照射光が交差する平行光束を出射することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子の位置の検出を行う装置及び方法に関する。

携帯電話用のカメラモジュールなどには、超小型の撮像光学系が用いられている。光学系の小型化にともなって、このような撮像光学系には、偏心に対して高い精度（より偏心が少ないこと）が要求されるようになっている。その要求精度は、レンズを保持する部品の加工精度と同程度になっている。なお、偏心とは、光学素子の光軸の、光学系の理想的な光軸からのずれ（傾きを含む）、のことである。

この場合、光学系の各レンズの相対的な位置のばらつき量は、各レンズを保持する部品の加工精度で決まることになる。すなわち、各レンズの位置決めの精度は、各レンズを保持する部品の加工精度で決まることになる。例えば、レンズを保持する部品の加工精度が２μｍだと、各レンズの相対的な位置のばらつき量も、概略２μｍ程度になる。

各レンズに相対的な位置のばらつきが生じると、光学系の結像性能が低下してしまう。この各レンズの相対的な位置のばらつきには、光軸方向におけるばらつきと、光軸と直交する方向におけるばらつきがある。

相対的な位置のばらつきを少なくする装置として、特許文献１のレンズ系の調整装置がある。このレンズ系の調整装置は、光源と、回折素子と、第１及び第２保持ユニットと、第２移動機構と、撮像素子と、演算制御処理部とを備えている。このレンズ系調整装置では、ＭＴＦを算出し、この算出結果を用いてレンズ系の位置を調整している。

特許第３７６６８３５号公報

しかしながら、特許文献１のレンズ系調整装置では、ＭＴＦを用いてレンズ系を調整する技術であるため、波面の測定結果を用いてレンズ系を調整する方法に比べると、測定精度が低下する。また、回折素子を使って平行光を生成するため、２次や３次の回折光が発生する。この２次や３次の回折光が測定の邪魔となるため、測定精度が低下する。その結果、レンズ系の調整において、各レンズの相対的な位置のばらつき、特に、光軸と直交する方向におけるばらつきを少なくすることが難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度で被測定光学系の光学素子の相対位置を検出する検出装置及び検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の検出装置は、
被測定光学系を構成する光学素子の相対位置を検出する検出装置であって、
被測定光学系に照射光を入射させるための光源ユニットと、
照射される領域に被測定光学系を保持するステージと、
被測定光学系を透過した光を受光して電気信号に変換する受光ユニットと、
電気信号を処理する処理ユニットと、を有し、
受光ユニットは、レンズアレイを用いた波面センサーを有し、かつ、
光源ユニットは、投光の軸を含む断面において照射光が交差する平行光束を出射することを特徴とする。

また、本発明の検出方法は、
照射光を被測定光学系に照射し、
被測定光学系から出射した光から、複数の光スポットを形成し、
複数の光スポットの各々の位置について、基準位置からのずれ量を算出し、
被測定光学系の固定側光学系に対する可動側光学系の位置を検出する検出方法であって、
照射光は、投光の軸を含む断面において照射光が交差する平行光束であり、
被測定光学系は、照射光が交差する位置に配置され、かつ、
交差する位置における照射光の径は、被測定光学系の外径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、高精度で被測定光学系の光学素子の相対位置を検出する検出装置及び検出方法を提供することができる。

本発明の検出装置の一例である群調整装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 光源ユニットの構造を示す図である。 アキシコンレンズを示す図である。 光源ユニットから出射する光束を示す図である。 位置Ｐ２における平行光束と被測定光学系の様子を示す図である。 ステージの構造を示す図である。 受光ユニットの構造を示す図である。 光源ユニットから受光ユニットまでの光線の様子を示す図である。 光スポットの様子を示す図であって、（ａ）は波面が変化する前、（ｂ）は波面が変化した後の様子を示す図である。 調整機構の構造を示す図である。 被測定光学系を示す図であって、（ａ）は被測定光学系の断面図、（ｂ）は被測定光学系を保持した状態を示す図である。 群調整方法に関するフローチャートである。 キャリブレーションに関するフローチャートである。 波面プロファイルの概念図である。 本実施形態の群調整装置１において取得された波面プロファイルの概念図である。 理想状態での波面収差プロファイルの概念図である。 ゼルニケ多項式の８次と１５次の係数の挙動についての概念図である。 ４枚のレンズが、それぞれ偏心している様子を示す図である。

本実施形態の検出装置は、被測定光学系を構成する光学素子の相対位置を検出する検出装置であって、被測定光学系に照射光を入射させるための光源ユニットと、照射される領域に被測定光学系を保持するステージと、被測定光学系を透過した光を受光して電気信号に変換する受光ユニットと、電気信号を処理する処理ユニットと、を有し、受光ユニットは、レンズアレイを用いた波面センサーを有し、かつ、光源ユニットは、投光の軸を含む断面において照射光が交差する平行光束を出射することを特徴とする。

本実施形態の検出装置について説明する。本実施形態の検出装置のより具体的な例として、群調整装置がある。図１は、群調整装置の概略の構造を示す図である。図１（ａ）は群調整装置の正面図、図１（ｂ）は群調整装置の側面図である。本実施形態の群調整装置１は、本体２と、光源ユニット３と、ステージ４と、受光ユニット５と、処理ユニット６と、調整機構７とを備えている。光源ユニット３、ステージ４、受光ユニット５及び調整機構７は、本体２に保持されている。そして、群調整時、ステージ４上に被測定光学系８が載置される。図１では、被測定光学系８は、可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂとで構成されている。

光源ユニット３は本体２の一端側に配置され、受光ユニット５は本体２の他端側に配置されている。このように、光源ユニット３と受光ユニット５とは、対向するように配置されている。また、光源ユニット３と受光ユニット５との間に、ステージ４と調整機構７とが配置されている。図１では、調整機構７は光源ユニット３側に位置し、ステージ４は受光ユニット５側に位置している。

なお、図示は省略しているが、光源ユニット３、ステージ４、受光ユニット５及び調整機構７（以下、光源ユニット３等とする）は、各々、移動機構を有している。この移動機構によって、光源ユニット３等は、投光軸９に沿う方向に移動可能となっている。また、移動機構によって、光源ユニット３等を、投光軸９と直交する方向に移動させることもできる。なお、投光軸９は、光源ユニット３や受光ユニット５の位置を調整する際に基準となる軸である。

図１（ａ）に示すように、光源ユニット３は、照射光として光束１０を出射する。被測定光学系８がステージ４に載置されたとき、光源ユニット３からの光束１０（照射光）は投光軸９を含む断面においては平行光束状となっており、被測定光学系８に入射する。この平行光束１０は、投光軸９と所定の角度で交差するように、光源ユニット３から射出されている。このように、光源ユニット３は、投光軸９を含む断面において照射光が交差する平行光束１０を出射する。

図２は、光源ユニット３の構造を示す図である。図２に示すように、光源ユニット３は、光源３０と、ピンホール３１と、レンズ３２と、アキシコンレンズ３３と、を備えている。光源３０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等が用いられる。なお、半導体レーザ以外のレーザ、例えば、ヘリウムネオンレーサを、光源３０に用いても良い。あるいは、光源３０を光源ユニット３とから分離し、光源３０からの光を、光ファイバーで光源ユニット３に導いても良い。

光源３０の光出射側には、ピンホール３１が配置されている。このピンホール３１を光が通過することにより、点光源が形成される。なお、光源３０に発光ダイオードを用いる場合は、発光ダイオード（光源３０）とピンホール３１との間にレンズを配置して、発光ダイオードから発散された光を、ピンホール３１上に集光させてもよい。この場合、光量損失が少ない点光源が得られる。また、光源３０にレーザを使用した場合、レーザは点光源とみなせるため、ピンホール３１の配置を省略することができる。

ピンホール３１の光出射側には、レンズ３２（第１の光学素子）が配置されている。ここで、レンズ３２は、その焦点位置がピンホール３１の位置と一致するように配置されている。よって、レンズ３２から出射する光は平行光束になる。レンズ３２から出射した平行光束は、アキシコンレンズ３３（第２の光学素子）に入射する。

なお、レンズ３２とアキシコンレンズの間に、アフォーカルズーム光学系を配置しても良い。このようにすると、アキシコンレンズ３３に入射する平行光束の径を変化させることができる。その結果、平行光束１０の径を変化させることができる。

図３は、アキシコンレンズを示す図である。図３に示すように、本実施形態におけるアキシコンレンズ３３は、一方の面３３ａの形状が平面形状になっている。また、他方の面３３ｂの形状は錐形状、より具体的には円錐形状になっている。なお、アキシコンレンズ３３は、円錐レンズ、アキシコンプリズムと称される場合もある。

本実施形態におけるアキシコンレンズ３３には、屈折率ｎがｎ＝１．５２の硝材（例えば、ショット社製Ｎ−ＢＫ７）が用いられている。また、外径（直径）φはφ＝２５．４ｍｍ、円錐角αはα＝２５°、エッジ厚みｔｅはｔｅ＝５ｍｍである。このアキシコンレンズ３３は回転対称となる形状となっており、この回転対称軸３４を含む断面においては、プリズム形状となっている。

図４は、光源ユニット３から出射する光束を示す図である。図４に示すように、アキシコンレンズ３３は、その回転対称軸３４が群測定装置１の投光軸９と一致するように配置されている。また、アキシコンレンズ３３は、面３３ａ側が光源３０に向くように配置されている。このような配置で、面３３ａ側から、回転対称軸３４に沿って、平行光束を入射させる。面３３ａ側から入射した平行光束の各光線は、面３３ｂで屈折される。

ここで、面３３ｂは円錐面となっているため、平行光束の各光線は回転対称軸３４に近づく方向に、同じ角度で曲げられる。その結果、アキシコンレンズ３３から出射する光線は、回転対称軸３４を含む断面においては、回転対称軸３４を境に上下方向に屈折する平行な光線となる。しかも、面３３ｂは軸対称であるから、面３３ｂから出射する各光線は、回転対称軸３４の周りについて連続的な光線となる。すなわち、回転対称軸３４を含む断面では平行光線となっているが、回転対称軸３４に直交する断面においては、円環状の光束になる。

一般に、プリズムの屈折角は、以下の式（１）で求められる。ここで、ｎはレンズの屈折率、αは頂角（円錐角）、δは偏角（屈折角）である。なお、偏角δは、面３３ｂから出射する各光線の回転対称軸３４に対する角度である。
δ＝（ｎ−１）×α （１）

アキシコンレンズ３３の屈折率ｎがｎ＝１．５２の場合、回転対称軸３４を含む断面において、偏角δはδ≒±１２°になる。したがって、平行光束１０の回転対称軸３４に対する角度も±１２°程度になる。詳細は後述するが、使用するアキシコンレンズ３３では、偏角δの値が被測定光学系８の最大画角以下となっていることが好ましい。

以上のように、本実施形態の群調整装置１では、交差する平行光束１０の生成にあたって、アキシコンレンズ３３を使用している。そのため、本実施形態の群調整装置１では、回折格子を使用した場合のような２次や３次の回折光が発生しない。すなわち、本実施形態の群調整装置１では、測定の邪魔となる２次や３次の回折光が発生しないため、測定精度及び調整精度を高くできる。

また、図４には、平行光束１０の断面形状が示されている。この断面形状は、投光軸９と直交する面内の形状である。断面形状１０ａ、１０ｂ及び１０ｃは、それぞれ、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における断面形状である。断面形状１０ｃに示すように、平行光束１０の断面形状は、光源ユニット３から遠く離れた位置Ｐ３では円環状となる。一方、平行光束１０の断面形状は、光源ユニット３の近傍の位置Ｐ１やＰ２では円環が重なるため、平行光束１０の断面は円形となる。円（円環）の径は光源ユニット３から離れるにしたがって徐々に小さくなり、位置Ｐ２で最も小さくなる。

本実施形態の群調整装置１では、位置Ｐ２に被測定光学系８を配置して、群調整（偏心調整）を行う。加えて、本実施形態の群調整装置１では、位置Ｐ２における平行光束１０の径が、被測定光学系８の外径よりも十分大きい状態になっている。言い換えると、このような状態となるように、光源ユニット３が構成されている。なお、被測定光学系８の位置Ｐ２への配置は、ステージ４を投光軸９に沿って移動させればよい。

図５は、位置Ｐ２における平行光束１０と被測定光学系８の様子を示す図である。図５に示すように、位置Ｐ４と位置Ｐ５とでは、被測定光学系８が配置されている位置が異なる。しかしながら、平行光束１０の被測定光学系８に対する入射角度は、位置Ｐ４とＰ５とで違いは生じない。更に、平行光束１０の径は被測定光学系８の外径よりも十分に大きい。そのため、被測定光学系８の位置が位置Ｐ４と位置Ｐ５のいずれであっても、被測定光学系８の径（可動側光学系８ａのレンズ面のうち、光源ユニット３側のレンズ面の有効口径）を満たすように、平行光束１０が入射する。この結果、被測定光学系８の位置が位置Ｐ４と位置Ｐ５のいずれであっても、被測定光学系８から出射する光（波面や結像状態）は同じになる。

本実施形態の群調整装置１では、被測定光学系８から出射する光（波面）を用いて、群調整を行なう。そのため、位置Ｐ２における平行光束１０の範囲内であれば、被測定光学系８をどこにおいても群調整ができる。その結果、被測定光学系（レンズ系）の配置時の誤差を、極力小さくすることができる。また、被測定光学系８の設置が容易になる。

図６は、ステージ４の構造を示す図である。ステージ４は、中央に開口部４０を有している。この開口の大きさは、被測定光学系８から出射する光線全てを通過させることができるような大きさである。また、開口部４０の周りには、段差部４１が形成されている。この段差部４１に、後述の保持部材８０を挿入することで、被測定光学系８をステージ４上に載置することができる。

図７は、受光ユニット５の構造を示す図である。受光ユニット５はレンズアレイ５０と撮像素子５３を備える。レンズアレイ５０はレンズ素子５１を複数有し、レンズ素子５１が平面内に縦横に配置されている。この例では、各レンズ素子５１の焦点距離ｆ_sensorはｆ_sensor＝７ｍｍである。また、レンズアレイ５０の領域（外形寸法）は、縦横が１０ｍｍ×１０ｍｍであって、この領域内にレンズ素子５１が３００μｍのピッチで、３０×３０個ほど配列されている。なお、レンズアレイ５０の領域は広いほど、より好ましい。例えば、縦横が２０ｍｍ×２０ｍｍであればより好ましい。

撮像素子５３は、複数の光電変換面が２次元配列されている。本実施形態では、撮像素子５３は、縦横が１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の撮影領域と、縦横が２５００画素×２５００画素程度の画素数を有する。なお、撮影領域についても広いほど、より好ましい。例えば、縦横が２０ｍｍ×２０ｍｍ程度である方が、より好ましい。また、撮像素子５３の光電変換面のサイズは、４μｍ程度のものを使用するのが良い。なお、光電変換面のサイズは１μｍ程度である方が、より好ましい。光電変換面のサイズが１μｍ程度であれば、入射光５４の波面５５の角度に対する分解能が向上する。

レンズアレイ５０は、入射光５４（波面５５）を所定の位置に集光する。この集光位置に、光スポット５２が形成される。光スポット５２の数は、レンズ素子５１の数と同じである。また、この集光位置に、撮像素子５３（撮像素子５３の光電変換面）が配置されている。なお、入射光が平面波である場合、撮像素子５３は、レンズアレイ５０から焦点距離ｆ_sensor程度の距離をおいて配置されている。

撮像素子５３では、光電変換面によって、光スポット５２の光強度は輝度値情報に変換されると共に、光スポット５２の座標情報が得られる。この輝度値情報と座標情報は処理ユニット６に出力される。

図８は、光源ユニット３から受光ユニット５までの光線の様子を示す図である。光源ユニット３から出射した平行光束１０は被調整光学系８に入射し、被調整光学系８によって集光される。集光された光は発散し、発散した光が入射光５４となって受光ユニット５に入射する。よって、レンズアレイ５０及び撮像素子５３の有効面の大きさは、入射光５４の光線領域をカバーする程度あればよい。具体的には、上記のように、レンズアレイ５０及び撮像素子５３の有効面の大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度、より好ましくは２０ｍｍ×２０ｍｍ程度、あるいはそれ以上であればよい。

図９は、光スポット５２の様子を示す図である。図９（ａ）は入射光５４の波面５５が変化する前、図９（ｂ）は入射光５４の波面５５が変化した後の様子を示している。図９に示すように、入射光５４の波面５５（入射光５４の各光線の角度）が変化すると、各光スポット５２の位置が変化する。この位置の変化から、入射光５４の波面プロファイルを求めることができる。このように、受光ユニット５は波面センサーとして機能する。入射光５４の波面プロファイルを求める処理は、後述の処理ユニット６において行なわれる。

図１０は、調整機構７の構造を示す図である。調整機構７は、２組の移動ユニット７ａと７ｂとを備える。移動ユニット７ａと７ｂは、対角線上に配置されている。移動ユニット７ａと７ｂは、それぞれ、調整アーム７０とＸＹステージ７１とを有する。調整アーム７０は、ＸＹステージ７１上に載置されている。ここで、調整アーム７０はＸＹステージ７１によって、Ｘ方向とＹ方向に移動する。

調整機構７の中央部には、開口部７２が形成されている。開口部７２の内側には、被測定光学系８の可動側光学系８ａが位置する。図１０では、可動側光学系８ａの外周面に、移動ユニット７ａの調整アーム７０が接触している。そこで、移動ユニット７ａのＸＹステージ７１をＸ１、Ｙ１方向に移動させると、調整アーム７０を介して、可動側光学系８ａをＸ１、Ｙ１方向に移動させることができる。可動側光学系８ａをＸ２、Ｙ２方向へ移動させる場合は、移動ユニット７ｂを用いればよい。このようにして、可動側光学系８ａを移動させることができるので、可動側光学系８ａの位置調整（偏心調整）ができる。

図１１は、被測定光学系８を示す図である。図１１（ａ）は、被測定光学系８の断面図、１１（ｂ）は、被測定光学系８を保持部材８０に保持した状態を示す図である。図１１（ａ）に示すように、被測定光学系８は、可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂで構成されている。固定側光学系８ｂは複数のレンズで構成されているが、図１１（ａ）では、１つのレンズの塊で示している。

被測定光学系８は、カメラモジュール用の撮影レンズであって、４枚のレンズよりなる。可動側光学系８ａは、第１のレンズ（以下、レンズＬ１と示す）を含む。この可動側光学系８ａは、フォーカス用のレンズであって、駆動部（不図示）により光軸の向きに可動である。固定側光学系８ｂは、第２のレンズ乃至第４のレンズ（以下、レンズＬ２、レンズＬ３、レンズＬ４と示す）を含んでいる。レンズＬ２〜Ｌ４は一体として組み立てられ、レンズバレル内に格納されている。なお、レンズＬ２〜Ｌ４については、すでに各レンズの位置関係が適切に調整されている。

また、可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂとは、未接着の状態となっている。そのため、可動側光学系８ａを投光軸９と直交する方向にスライドさせることが可能になっている。図１１（ｂ）に示すように、固定側光学系８ｂは、保持部材８０に保持される。ここで、保持部材８０の外径は、ステージ４(図６)の段差部４１の内径と略同じになっている。よって、保持部材８０を段差部４１に挿入することで、固定側光学系８ｂをステージ４上に固定できる。また、群調整時に、調整機構７によって可動側光学系８ａの位置を動かしても、固定側光学系８ｂは動くことがない。

このような状態で、以下に述べる偏心調整が行なわれ、可動側光学系８ａの偏心方向における位置が正確に調整される。この偏心調整完了後、接着によって、可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂとが固定される。可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂとが固定されると、フォーカス機能つきのレンズ組みとして使用することができる。例えば、任意の撮像素子に組み込んで、フォーカス機能つきのカメラとして使用できる。

処理ユニット６について説明する。処理ユニット６は、受光ユニット５より出力された光スポットの座標情報に基づき、波面プロファイルを計算する。さらに、この波面プロファイルに対し、ベストフィットカーブを求める。つぎに、波面プロファイルとベストフィットカーブとの差分を取ることにより、波面収差プロファイルを求める。さらに、波面収差プロファイルをゼルニケ多項式で展開し、波面収差プロファイルがゼルニケ多項式の各係数として定量化される。なお、波面プロファイルの計算にあたって、光スポットの輝度値情報を用いても良い。

ゼルニケ多項式の各係数は、収差係数と捉えることができる。そこで、群調整中、例えば偏心調整中、ゼルニケ多項式の各係数を繰り返し求める。そして、ゼルニケ多項式の各係数に基づいて、偏心調整に必要な情報を算出する。この情報は、可動側光学系８ａを移動させる際の移動方向と移動量である。この情報に基づいて、調整機構７の調整アーム７０を動かすことで、投光軸９に対して垂直な面内で可動側光学系８ａを移動させる。

偏心調整では、このゼルニケ多項式の各係数が小さくなるように、可動側光学系８ａを移動させる。そして、ゼルニケ多項式の各係数が最小になったところで、可動側光学系８ａを固定する位置と判断する。あるいは、ゼルニケ多項式の各係数のうち、所定の一部の係数、すなわち、コマ収差や非点収差に対応する係数が最小となったところで、可動側光学系８ａを固定する位置と判断する。

なお、調整アーム７０の移動は、手動で行なっても、自動で行なっても良い。調整アーム７０の移動を手動で行なう場合は、移動方向と移動量の情報が、処理ユニット６又はコンピュータ（不図示）の表示部に表示される。使用者は、表示された情報に基づいて、ＸＹステージ７１を動かせばよい。一方、調整アーム７０の移動を自動で行なう場合は、移動方向と移動量の情報が、処理ユニット６またはコンピュータからＸＹステージ７１の駆動部（不図示）に送信される。そして、駆動部からの信号によりＸＹステージ７１が動くことで、調整アーム７０の移動が行なわれる。

本実施形態の検出方法は、照射光を被測定光学系に照射し、被測定光学系から出射した光から、複数の光スポットを形成し、複数の光スポットの各々の位置について、基準位置からのずれ量を算出し、被測定光学系の固定側光学系に対する可動側光学系の位置を検出する検出方法であって、照射光は、投光の軸を含む断面において照射光が交差する平行光束であり、被測定光学系は、照射光が交差する位置に配置され、かつ、交差する位置における照射光の径は、被測定光学系の外径よりも大きく、位置の調整は、ずれ量から求めた波面の情報に基づいて行なう。

図１２は、検出方法の一例である群調整方法に関するフローチャートである。ここでは、群調整の例として、偏心調整について説明する。なお、群調整方法は、群調整装置１で用いられる。

まず、使用者が群調整装置１（及びコンピュータ）の電源をＯＮにする。群調整装置１（及びコンピュータ）の起動後、必要に応じてキャリブレーションを行う（ステップＳ１）。なお、キャリブレーションについての詳細は後述する。

次に、光学系、アーム動作の確認を行なう（ステップＳ２）。ここでの光学系は、光源ユニット３の光学系である。このステップでは、光源ユニット３にアキシコンレンズを載置する。載置するアキシコンレンズには、被測定光学系８の画角に対応した平行光束１０を発生するようなアキシコンレンズが選択される。また、調整機構７の調整アーム７０の動作確認が行なわれる。

次に、被測定光学系８をセットする（ステップＳ３）。このステップでは、使用者が、被測定光学系８ｂをステージ４上に載置する。被測定光学系８ｂの載置後、被測定光学系８ｂの位置が位置Ｐ２（図４）と略一致するように、ステージ４を移動させる。被測定光学系８ｂの位置が位置Ｐ２と略一致したら、固定側光学系８ｂの上に可動側光学系８ａを載置する。そして、必要に応じて、可動側光学系８ａの位置が位置Ｐ２と略一致するように、ステージ４を移動させる。なお、被測定光学系８のセットは、固定側光学系８ｂの上に可動側光学系８ａを載置した状態で行なっても良い。

ここで、可動側光学系８ａは、オートフォーカス用のレンズを有している。可動側光学系８ａは、偏心方向、すなわち、投光軸９に対して直交する方向に移動（スライド）可能になっている。なお、可動側光学系８ａは保持枠によって保持されている。この保持枠に対して力を加えることで、可動側光学系８ａを移動させることができる。また、この保持枠には、オートフォーカス用のレンズを駆動する駆動部が設けられている。

次に、偏心調整を行なう（ステップＳ４）。このステップでは、偏心調整を開始するためのコマンドを、使用者がコンピュータに入力する。コンピュータから群調整装置１にコマンドが送られ、光源ユニット３から平行光束１０が出射する。この平行光束１０は、被測定光学系８に照射される。被測定光学系８から出射した光は、入射光５４となって受光ユニット５に入射する。

受光ユニット５では、光スポット５２の輝度値情報と座標情報とが、処理ユニット６に出力される。処理ユニット６では、光スポット５２の座標情報を使って（場合によっては輝度値情報も使って）解析が行なわれる。そして、解析結果及び偏心量がコンピュータに送信され、コンピュータのモニタ上（不図示）に、解析結果及び偏心量が表示される。

この解析結果及び偏心量に基づいて、偏心調整が行なわれる。偏心調整では、偏心量がモニタリングされた状態で、コンピュータからの指示により、調整機構７の調整アーム７０が動く。偏心量は常時モニタリングされているので、偏心量が最小となるように可動側光学系８ａの移動が行なわれる。そして、偏心量が最小となったところで、可動側光学系８ａの偏心調整が終了する。

次に、接着剤の塗布を行なう（ステップＳ５）。このステップでは、可動側光学系８ａの外周部及び固定側光学系８ｂの外周部（２つの外周部の境界）に、ノズル（不図示）から、紫外線硬化タイプの接着剤が塗布される。

次に、硬化（紫外線照射）を行なう（ステップＳ６）。このステップでは、接着剤の塗布後、紫外光（不図示）を塗布部分に照射する。照射後、所定時間が経過すると接着剤が硬化する。これにより、可動側光学系８ａと固定側光学系８ｂの相対位置が固定され、これにより接着工程が完了する。

次に、異常確認・調整アームの位置リセットを行なう（ステップＳ７）。このステップでは、調整装置や接着状態に異常がないか否かを確認する。また、調整アーム７０を初期位置に移動させる。なお、このステップは省略することができる。

そして、最後に、硬化が完了した被測定光学系８をステージ上から取り出す（ステップＳ８）。

図１３は、キャリブレーションに関するフローチャートである。キャリブレーションは、被測定光学系８を別の被測定光学系に交換した場合や、群調整装置１の設定を変えた場合に行う。例えば、被測定光学系８の光学スペック（画角、有効口径、焦点距離、絞り径等）が変わったとき、また、アキシコンレンズ３３を交換したとき、光源ユニット３や受光ユニット５の位置を調整したとき、ステージ高さを変更したとき等に、キャリブレーションを行う。

キャリブレーションの実施に先立って、可動側光学系８ａや固定側光学系８ｂをステージ４からはずす。さらに、アキシコンレンズ３３を、光源３０からはずす（ステップＳ１１）。

次に、光源ユニット３の電源をＯＮにする（ステップＳ１２）。これにより、光源ユニット３からステージ４に向けて、平行光束が照射される。平行光束は、ステージ４の開口部４０を通過して、受光ユニット５に入射する。このように、受光ユニット５に平行光束（平面波）が照射される状態になる。

次に、受光ユニット５に対して平行光束が正常に入射しているかを、確認する（ステップＳ１３）。受光ユニット５に平行光束（平面波）が照射されると、受光ユニット５の撮像素子５３からは、図９（ａ）の左図に示すように、複数の光スポットの画像が得られる。ここで、隣り合う光スポットの間隔は、レンズアレイ５のレンズ素子５１の隣り合う間隔、すなわち、レンズ素子５１の配列ピッチと対応している。

この状態で、受光ユニット５からの画像データ（輝度値情報や座標情報）が、コンピュータ（あるいは処理ユニット６）で取得され、隣り合う光スポットの間隔が算出される。ここで、光源ユニット３から光ユニット５までの間に光学系はないので、通常は、複数の光スポットの間隔は等間隔になる。隣り合う光スポットの間隔が、どの光スポットでも略同じであれば、受光ユニット５に対して平行光束が正常に入射していることが確認できる。

なお、受光ユニット５に規定以上のチルトがあると、各光スポットの間隔は上下左右方向に均一間隔ではなくなる。これにより、受光ユニット５に対して平行光束１０が異常に入射していることが確認できる。

次に、各光スポットの座標（位置）を記録する（ステップＳ１４）。この記録は、処理ユニット６、あるいはコンピュータにて行なわれる。記録された各光スポットの座標は、基準座標となる。詳細は後述するが、記録された各光スポットの座標は、平行光入射時のスポットの基準座標（基準位置）として参照される。すなわち、波面プロファイルを計算する際の基準位置となる。

次に、アキシコンレンズ３３を群調整装置１に取り付ける（ステップＳ１５）。このステップでは、アキシコンレンズ３３の回転対称軸３４が投光軸９と一致するように、アキシコンレンズ３３を取り付ける。また、面３３ａが光源３０側に向くように、アキシコンレンズ３３を取り付ける。このようにすると、図４に示すように、アキシコンレンズ３３から出射する平行光束１０は、Ｐ２の位置で径が最も小さな円となる。

次に、受光ユニット５に対して平行光束１０が正常に入射しているかを、確認する（ステップＳ１６）。受光ユニット５は、位置Ｐ２よりも位置Ｐ３側に位置している。そのため、受光ユニット５に入射する平行光束１０は、その断面形状が、位置Ｐ３で示すような円環状になる。受光ユニット５には、この円環状の平行光束が入射する。そのため、レンズアレイ５上には、光が入射しない領域が形成される。この領域は、円環の中心となる領域に対応しており、この領域に対応するレンズ素子５１には光線が入射しない。よって、撮像素子５３上には、光スポット５２が形成されない領域が生じる。光スポット５２が形成されない領域は、撮像素子５３の中央領域（投光軸９を中心とする円形領域）になる。

一方、他の領域のレンズ素子５１には光が入射する。したがって、撮像素子５３の中央領域については、光スポット５２の正確な位置は不明となるが、それ以外の領域、すなわち円環領域については、光スポット５２の正確な位置を把握することができる。そこで、円環領域に形成された光スポット５２の輝度値情報と座標情報から、アキシコンレンズ３３の取り付け状況を確認することができる。

例えば、各光スポット５２の輝度値情報が同じである場合、あるいは、座標情報が、投光軸９に対してほぼ回転対称である場合、受光ユニット５に対して平行光束１０が正常に入射していることになる。なお、これは、アキシコンレンズ３３の回転対称軸３４が、投光軸９と一致していることを示している。

また、面３３ｂが光源３０側を向くようにアキシコンレンズ３３を取り付けた場合、平行光束１０は撮像素子５３の撮像エリアから外れる。よって、このようなことから、アキシコンレンズ３３の取り付けが異常であることを検出することができる。

なお、ステップＳ１６において、受光ユニット５に平行光束１０を適正に入射させるために、受光ユニット５の高さ調整を行ってもよい。これにより、投光軸９が撮像素子５３の撮像エリアのどこに位置しているかを検出できる。投光軸９の座標は、後述のベストフィットカーブを求める際の初期値として参照される。

次に、被測定光学系８をステージ４上に仮置きする（ステップＳ１７）。

次に、光源ユニット３、ステージ４、受光ユニット５の各々について、その位置の調整や高さの調整を、必要に応じて行う（ステップ１８）。アキシコンレンズ３３から出射した平行光束１０が、被測定光学系８ａの有効口径（絞り領域）内の全面に照射されていない場合、投光軸９に沿う方向にステージ４を移動させる。

また、位置Ｐ２では、被測定光学系８ａの有効口径に対して、平行光束１０の光束径が十分な大きさを持つ状態になっている。測定光学系８ａの有効口径は既知であるため、アキシコンレンズ３３には、このような状態になるようなアキシコンレンズが、あらかじめ選択されている。しかしながら、上記のような状態になっていない場合もある、そのような場合は、アキシコンレンズを（円錐角が）より適切なものに交換する。さらに、被測定光学系８を通過した光（入射光５４）が撮像素子５３に入射し、撮像素子５３の撮像エリアに、適切に光スポット５２が形成されていることを確認する。

次に、光線が正常に入射していることを、処理ユニット側で得られた信号により確認する（ステップ１９）。ステップ１８までの処理により、光源ユニット３、ステージ４、受光ユニット５等のハードウェアの調整は終了している。このステップでは、受光ユニット５及び処理ユニット６において得られた信号から、詳細は後述する各スポットの座標から波面プロファイルや極座標多項式（ゼルニケ多項式）の展開が正常に動作することを確認する。このとき、光源ユニット３、ステージ４等の調整が適切で、光線が図１及び図８に示したように正常に入射していれば、受光ユニットにおいて得られる波面プロファイルは概略軸対称となり領域は広くなる。しかしながら、例えば図８における投光軸９に対し、ステージ４や受光ユニットの傾きが大きいと、詳細は後述する光スポットの対応づけに成功する個数が減少する。したがって、対応づけが可能なスポットの個数や座標位置を確認することで、前述のステップ１７までの調整が適切にできていることを、すなわち、図８に示す投光軸８と各ユニットの直交度・光軸等の位置関係が適切であることが確認される。

なお、キャリブレーションにおいては、受光ユニット５により得られた各調整値が適宜コンピュータに表示され、投光軸９に対する受光ユニット５の受光面やステージの直交度等の位置関係が最適化されるよう、調整値および指示画面が表示されるようになっている。すなわち、対応づけに成功したスポットの個数等が表示されるようになっている。さらに、後述のゼルニケ係数のうちチルト成分は、投光軸９に対する受光ユニット５の傾斜角に対応した成分となる。したがって、キャリブレーションにおいても後述のゼルニケ係数が表示されるようになっている。

以上のキャリブレーションにより、群調整装置１の主要な構成要素について、投光軸９に対し、受光ユニット５の受光面やステージ４の直交度・平行度、距離関係が適切に調整される。また、図８に示すように受光ユニット５に照射される光線５４の領域が受光ユニット５と略一致するように受光ユニット５の高さが適切に調整される。

偏心調整（ステップＳ４）の詳細について説明する。処理ユニット６は、まず、受光ユニット５から、光スポット５２の輝度値情報と座標情報を取得する。光スポット５２の座標（光スポット５２の位置）は、例えば、光スポット５２の輝度分布の重心位置とすればよい。なお、光スポット５２の座標は、処理ユニット６で求めても良い。なお、以下の説明において、光スポット５２の座標とは、偏心調整時に得られた光スポット５２の座標のことである。

処理ユニット６では、各光スポット５２の座標と基準座標との差分から、各光スポット５２について、そのシフト量を求める。なお、前述のとおり、基準座標は、キャリブレーション時にあらかじめ取得され、処理ユニット６に記録されている。キャリブレーション時、受光ユニット５には平行光束が入射し、これにより、撮像素子５３上に複数の光スポット５２が形成される。基準座標は、この複数の光スポット５２の個々の位置である。

シフト量を求めるにあたって、各光スポット５２の座標と基準座標との対応付けを行なう。この対応付けは、基準座標から光スポット５２の座標までの距離で判断する。隣り合う２つの光スポット５２の間隔は、レンズアレイ５０のピッチ（隣り合う２つのレンズ素子５１の間隔）と同程度の間隔である。そこで、基準座標からレンズアレイ５０のピッチの半分となる距離以内に光スポット５２があれば、その光スポット５２の座標がその基準位置に対応するものと判断する。なお、基準座標からレンズアレイ５０のピッチの半分となる距離以内に、光スポット５２の座標が複数ある場合は、基準座標に最も近い光スポット５２の座標が、その基準座標に対応するものと判断する。この過程において、基準座標と対応づけができていないスポット５２があった場合は、対応づけがいまだなされていない基準座標に最も近いものに割り当てることで対応づけを行う。このようにして、各光スポット５２の座標と基準座標との対応付けを行う。

なお、被測定光学系８の光学スペックによっては、受光ユニット５に入射する入射光５４の傾き角（チルト量）が大きくなる。すると、光スポット５２のシフト量が大きくなるため、一部の光スポット５２については、レンズアレイ５０のピッチの半分となる距離よりも離れた位置に光スポット５２が形成される。その結果、各光スポット５２の座標と基準座標との対応付けが困難となる。

そこで、このような場合は、アキシコンレンズ３３を、より円錐角αの小さなアキシコンレンズに交換すればよい。このようにすれば、受光ユニット５に入射する入射光５４の傾き角を小さくすることができる。その結果、各光スポット５２の座標と基準座標との対応付づけができる。

全ての光スポット５２について、その座標と基準座標との対応付けが完了したところで、シフト量を求める。シフト量は、光スポット５２の座標と基準座標の差分から求めることができる。このシフト量は、図７の波面５５の傾斜角に対応している。そこで、このシフト量を積算していくことで、あるいは、レンズアレイ５１の光学設計データから、図７に示す波面５５に対応した波面プロファイルが求められる。

図１４は、波面プロファイルの概念図である。この波面プロファイルは、入射光５４（波面５５）の偏心量等の情報を含んだ情報を示している。また、波面プロファイルは、入射光５４（波面５５）の凹凸情報に対応していることから、波長と同程度の分解能を持つ精密な波面の形状情報となっている。前述のとおり、光源ユニット３は光源３０として可視光ＬＥＤを使用していることから、測定における光の波長は１μｍ以下となっている。よって、入射光５４は１μｍ程度、あるいはそれ以下の分解能で、波面５５の凹凸形状の情報を含んでいる。したがって、本実施形態の群調整装置１では、１μｍ以下の高精度な群調整、例えば、偏心調整が可能となる。

図１５は、本実施形態の群調整装置１において取得された波面プロファイルの概念図である。図１５に示すように、波面プロファイルの中央部については、波面の情報が得られない状態となっている。これは、図１に示す群調整装置１では、受光ユニット５（撮像素子５２）の中央部に、光スポット５２が形成されない領域ができるからである。

光スポット５２が形成されない領域については、輝度値情報が得られない。そのため、各光スポット５２の座標うち、一部の座標については光スポット５２の座標情報が得られない。その結果、この一部の座標については、光スポット５２の座標と基準座標との対応付けができない。当然のことながら、波面プロファイルの全領域のうち、座標の対応付けができていない領域は、正しい波面を表していないことになる。

そこで、この座標の対応付けができていない領域（正しい波面を表していない領域）については、後述のフィッティングを行なわないようにする。すなわち、ベストフィットカーブを算出する過程及びそれ以降の処理過程では、波面プロファイルのうち正しい波面を表している領域についてのみ、計算処理が行われる。

図１５に示すように、波面プロファイルは、概略、回転対称形状となっている。そのため、波面プロファイルをゼルニケ多項式で展開することが可能である（ゼルニケ多項式による展開の詳細は、後述する）。したがって、図１５のような波面プロファイルが得られた場合であっても、波面プロファイルを軸対称成分と軸非対称成分の係数に分解することができる。よって、図１５のような波面プロファイルを、偏心調整のために使用することができる。

なお、光スポット５２が形成されない領域は、光源ユニット３から受光ユニット５までの間の光学系で、光線のけられが生じた場合や、円環状の光線を受光ユニット５に照射した場合などで生じる。

つぎに、波面プロファイルに対して、ベストフィットカーブ（ベストフィット面）を求める。ベストフィットカーブを求めるにあたり、仮のベストフィットカーブ（以下、仮曲面とする）を設定する。仮曲面は、コンピュータの入力画面において、様々な半径Ｒを持つ球面の中から選択できるようになっている。

続いて、仮曲面を波面プロファイルにフィッティングさせる。フィッティングには、例えば、最小二乗法を用いることができる。具体的には、仮曲面の中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び半径Ｒと、波面プロファイルの中心座標及び半径に基づいて、各座標における差分を求める。そして、この差分が小さくなるように、仮曲面の中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及びＲの値を増減させる。そして、最も差分が小さくなったときの仮曲面を、ベストフィットカーブとする。

なお、ここでは仮曲面に球面を用いたが、仮曲面として、他の軸対称の曲面を使用してもよい。仮曲面としては、例えば、回転放物面、回転双曲面、あるいは偶数次多項式で表される曲面等がある。

なお、受光ユニット５のレンズアレイ５１が収差を持っている場合がある。このような場合、受光ユニット５に完全な球面波を入射させても、得られる波面プロファイルが完全な球面から外れる。したがって、群調整装置１の構成に応じて、仮曲面を任意に設定すればよい。

また、仮曲面は、光学系の設計データを基準とした曲面でもよい。すなわち、被測定光学系８の光学設計データから、偏心をゼロとしたときに得られるはずの波面プロファイルを求め、それを仮曲面にしても良い。そして、この仮曲面をベストフィットカーブとして、波面プロファイルから差し引くこととしてもよい。また、例えば、設計によっては、非測定光学系８の焦点距離が非常に長い場合がある。このとき、上記のベストフィットカーブは平面形状となる。そこで、上記の仮曲面としては、半径Ｒとして無限大（平面形状）が選択できるようにしてもよい。

つぎに、波面プロファイルからベストフィットカーブを差し引き、波面収差プロファイル（差分プロファイル）を求める。これにより、理想的な結像状態、あるいは、設計データとの相違量を、波面収差プロファイルとして抽出できる。偏心調整においては、基本的に波面収差プロファイル（差分量）を小さくするように、可動側光学系８ａの位置調整を行う。図１６は、差分量がゼロ、すなわち、理想状態での波面収差プロファイルの概念図である。実際には、偏心や各種の収差に応じて、波面収差プロファイルは凹凸や非軸対称となるカーブ等の形状を持つ。

さらに、波面収差プロファイルを、３７次までのゼルニケ多項式で展開する。ゼルニケ多項式は、動径方向の半径ρ、角度φにより定義される極座標多項式である。ゼルニケ多項式は、本発明の実施形態においては、フリンジゼルニケ多項式（Ｆｒｉｎｇｅ Ｚｅｒｎｉｋｅ Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ）と呼ばれるものを使用する。ゼルニケ多項式には、この他、標準ゼルニケ多項式（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｚｅｒｎｉｋｅ Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ）、規格化されたフリンジゼルニケ多項式等があるが、いずれを使用してもよい。

極座標は、撮像素子５０面上の座標（Ｘ，Ｙ）を極座標に変換したものである。ρは最大値が１となるように規格化された半径であって、前述の回転中心からの距離を回転半径が最大となる半径（すなわち、受光ユニット５に入射しうる光線領域の最大半径）で除することで求める。

また、本実施形態において「３７次までのゼルニケ多項式」とは、ゼルニケ多項式として定義されている多項式のうち、次数の低いものから３７個までの多項式および係数を用いることを示すものとする。たとえば、「８次までのゼルニケ多項式」とは、次数の低いものから８個までの多項式を指す。

ゼルニケ多項式で展開する手順は、具体的には、ゼルニケ多項式に各係数を乗じて和を取ることで、仮想の波面収差プロファイル（以下、仮想プロファイルとする）を作成する。そして、ゼルニケ多項式の各係数を増減させて、仮想プロファイルを変化させていく。そして、波面収差プロファイルに最も近い仮想プロファイル（波面収差プロファイルを最も正確に再現している仮想プロファイル）、すなわちゼルニケ多項式の係数を特定する。

この係数の特定については、ベストフィットカーブの算出と同様に、最小二乗法を使うことができる。すなわち、レンズアレイ５０の配列の並び（各ＸＹ領域とする）に対応した位置において、仮想プロファイルと波面収差プロファイルの差分を取り、差分の二乗和が最小となるように各係数を増減させることで、最終的な係数を特定する。

上記のように、ゼルニケ多項式は、極座標を用いた多項式である。波面収差プロファイルをこのゼルニケ多項式で展開をすることにより、波面収差プロファイルを軸対称成分、軸非対称成分等に分解できる。これにより、偏心成分等の各要因を定量的に把握することが可能となる。すなわち、従来のＭＴＦ測定機等においては、受光ユニット５（撮像素子５０）のチルト等があったとき、各レンズの偏心と受光ユニット５のチルトの判別が難しいが、上記のような処理を行なって、波面収差プロファイルを各係数に分解することで、単純なチルト成分や偏心成分等の切り分けが可能となる。

偏心調整では、ゼルニケ多項式の係数（係数成分）が小さくなるように、被測定光学系８の固定側光学系８ａｂに対する可動側光学系８ａの位置を調整する。

つぎに、各レンズの偏心量の切りわけ方法について説明する。図１７は、ゼルニケ多項式の８次と１５次の係数の挙動についての概念図である。また、図１８は、４枚のレンズが、それぞれ偏心している様子を示す図である。

例えば、レンズＬ１を偏心させたときと、レンズＬ２を偏心させたときとで、ゼルニケ多項式の各係数の挙動（変化）が全く同一になることは稀であって、通常、各係数の挙動は異なる。そこで、各係数の挙動をベクトルとみなすと、各レンズの偏心の自由度に対し、各ベクトルは固有の向きを持っているといえる。ここで、ベクトルの長さは偏心量に略比例する。

このゼルニケ多項式の各係数の挙動は、予め求めておくことが可能である。具体的には、被測定光学系の設計データ上で各レンズを動かすことで、求めておくことができる。そこで、各レンズを偏心させたときのベクトルの成分を、処理ユニット６に記録しておく。

測定により得られたゼルニケ多項式の各係数をベクトルとみなし、これらのベクトルについて、レンズ１〜レンズＬ４の各々を動かしたときのベクトルに分解する。すると、個々のレンズの偏心ばらつきについても切り分けができる。すなわち、従来のＭＴＦ測定器では、複数個のレンズがばらついたとき、どのレンズがばらついているのか切り分けることが困難であった。しかしながら、本実施形態によれば、各レンズがそれぞれどの程度ばらついているか数値として把握することが可能となる。

図１７において、Ｌ１偏心、Ｌ２偏心として示した矢印は、レンズＬ１とレンズＬ２をそれぞれ２μｍ偏心させたときのゼルニケ収差係数の変化を示す概念図である。この矢印は被測定光学系の設計から、事前に求めることができる。さらに、すでに説明したように、被調整光学系の偏心調整時においては、ゼルニケ多項式の係数（実測）を具体的に求めることができる。図１６に実測として示した点は、ゼルニケ多項式の係数のうち、次数が８次、１５次となる成分についてプロットした概念図である。このとき、図１７において点線で示すように、偏心調整時に実測で得られている点をもっともうまく再現する各ベクトルの長さ（係数、点線の長さ）を数値的に特定することができる。この処理により、波面収差プロファイルの実測から、被調整対象物となる光学系内部について、各レンズの偏心量を求めることができる。

たとえば、図１７の点線の長さが、Ｌ１偏心、Ｌ２偏心の矢印の２倍の長さであって、これらの重ね合わせで実測とした点を説明できるとき、Ｌ１の偏心量は＋４μｍ、Ｌ２の偏心量は＋４μｍと各レンズ（Ｌ１、Ｌ２）の偏心量を数値で推測することができる。なおこのとき、矢印で示した値（２μｍ偏心時のゼルニケ係数）については、被調整光学系のレンズデータからシミュレーションにより、事前に求めておき、処理ユニット６に記録しておく。

本実施形態における群調整装置１においては、レンズＬ１のみの偏心調整を行いたい。そこで、実測により得られたベクトルを、各偏心成分のベクトルで分解したとき、レンズＬ１のベクトルの長さがゼロとなるように最適化を行う。これにより、レンズＬ２偏心や置き誤差（全体偏心）の他のばらつきの影響をさらに低減した群調整装置が構成できる。

上記によれば、例えば、ピントずれ成分や受光ユニット５のチルト量も、ゼルニケ多項式の各係数から推測ができることになる。したがって、受光ユニット５のチルトやピントずればらつきが一定以上となっている場合は、エラー通知をして、キャリブレーションを再度行うように通知すること、すなわち異常な状態の監視をすることも可能となる。

また、本実施形態における群調整装置１では、固定側光学系８ｂのステージ４に対する置き誤差（ばらつき）の影響は受けにくくなっている。しかしながら、固定側光学系８ｂの置き誤差についても、ベクトル成分を求めておくことは当然可能である。よって、このベクトル成分を考慮に入れた偏心調整が行えるようにしておけば、置き誤差の影響を受けない群調整装置１が実現できる。

つぎに、ゼルニケ多項式の係数の次数について説明を行う。ゼルニケ多項式の係数の非軸対称成分のうち、２つの成分（自由度）があれば、Ｌ１のＹ偏心とＬ２のＹ偏心の切り分けができる。すなわち、２つの係数の自由度があれば、２つのばらつきの自由度を判別できることになる。

レンズの個数（固定側光学系８ｂ及び前記可動側光学系８ａを構成する光学部品の総数）がｎ０枚あり、偏心方向（ＸＹ）の切りわけをしたいとき、自由度は２×ｎ０個となる。したがって、各レンズのばらつきを特定するのに必要なゼルニケ多項式の係数の次数ｎ１は、以下の式（２）に示すようになっていればよい。
２×ｎ０≦ｎ１ （２）

さらに、チルトの切り分けもしたい場合は、各レンズの自由度は４つとなるので、以下の式（３）に示すようになっていればよい。
４×ｎ０≦ｎ１ （３）

図１８に示すように、レンズ枚数が４枚とし、各レンズのＸＹ偏心について、切りわけができればよい場合は、８個の自由度を使用すればよい。ゼルニケ多項式において、例えば、８次までのゼルニケ多項式の係数のみを使って波面収差プロファイルを展開することにすると、非軸対称成分の自由度は６個となる。ここで、例えば、１５次までのゼルニケ多項式の係数を使えば非軸対称成分は１２個となって、各レンズのばらつきについて切りわけが可能となり、なお好適である。

なお、８次までのゼルニケ多項式を用いたとしても、例えば、非軸対称成分を完全にゼロとなるように調整できたとき、光学系の内部は軸対称となっているものとみなしてよいと考えられるため、調整を簡素化する上では次数を下げて使用することとしてもよい。

このように、本発明の検出装置及び検出方法によれば、高精度で被測定光学系を構成する光学素子の位置の検出ができる。そして、この検出結果を利用することで、本実施形態の群調整装置１及び群調整方法によれば、群調整時における被測定光学系の配置（設置）誤差を極力小さくできる。また、各レンズ（レンズ群）の相対的な位置のばらつき（例えば、偏心）、特に、光軸と直交する方向における位置のばらつきが高精度で測定できる。さらに、ばらつきの調整をこの高精度な測定結果に基づいて行なうので、位置のばらつきが少ない被測定光学系を得ることができる。

なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。上記説明では、本実施形態における群調整装置１として、カメラモジュールの可動部の偏心を調整する装置の事例を挙げたが、かならずしも、これに限られるものではない。例えば、群間を調整するのみならず、群間の位置関係について検出することもできる。したがって、調整機構７や接着機構（不図示）、ＵＶ光源（不図示）をはずして、単に、群間の位置関係の検出機を構成してもよい。また、群調整としては、光軸方向の位置関係、偏心方向の位置関係、チルト方向の位置関係を調整がある。

また、本実施形態における群調整装置として、フォーカス用レンズの偏心調整の装置例を挙げたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、本実施形態における群調整装置を、ズーム光学系の偏心調整装置として用いても良い。

また、本実施形態における群調整装置では、偏心調整の事例を挙げたが、必ずしもこれに限られるものではない。すなわち、上記のゼルニケ多項式の係数は任意に設定することができるのであるから、例えば、ピント位置調整や、チルト調整等に使用してもよい。

なお、アキシコンレンズとして、円錐角α＝２５度のアキシコンレンズ３３を例示したが、かならずしもこれに限られるものではない。すなわち、円錐角αを小さくすると、平行光束１０が投光軸９と交差する角度は小さくなる。すなわち、平行光束１０は投光軸９と平行に近い状態になる。この場合、被測定光学系８の置き誤差の影響を小さくすることができる。しかしながら、偏心に対する感度（光スポット５２のシフト量）が小さくなってしまう。そのため、撮像モジュール（被測定光学系８）の解像性能、特に軸外光に対する解像性能と偏心量との対応が取りにくくなる。

逆に、円錐角αを大きくすると、平行光束１０が投光軸９と交差する角度は大きくなる。この場合、画角の大きな撮像モジュールの偏心調整や、ズームレンズの広角端での偏心調整に好適な平行光束１０が得られる。すなわち、広画角（広角端）で撮影したときの解像度に対応した偏心調整ができる。

また、アキシコンレンズ３３は、必ずしも、レンズのすべての面が円錐形状である必要はない。例えば、円錐形状の頂点の部分は平坦な形状にしてもよい。このようにすると、アキシコンレンズに平行光束を照射したときに、群調整装置の投光軸９の位置が容易に判別できる。そのため、キャリブレーションの工程がより簡素化できる。

また、レンズ３２とアキシコンレンズ３３は、必ずしも、別部品である必要はない。例えば、レンズ３２とアキシコンレンズ３３とを一体化し、片面が凸、他方の面がアキシコン形状であるような１つのレンズとしてもよい。

また、本実施形態における群調整装置では、アキシコンレンズ３３の交換は容易である。すなわち、アキシコンレンズ３３の交換のみで、必要な調整精度や感度を微調整することが容易である。したがって、あらゆる撮像モジュール等の調整に好適で汎用な偏心調整装置を提供できる。

なお、小型の撮像モジュールにおいては、半画角が３０度程度であるから、平行光束１０が投光軸９と交差する角度は５度〜２０程度あれば十分である。すなわち、α≧２０度とすれば、解像性能によく対応した感度のよい調整装置が実現できる。すなわち、本実施形態によれば、ＭＴＦ測定器等で得られた解像性能と対応のよい調整装置が実現できる。

また、２０＞α≧５度とすると、軸外光に対する解像性能と偏心量との相関は小さくなるものの、置き誤差の影響を低減した調整装置が提供できる。例えば、数μｍ 程度の置き誤差の影響を受けない調整装置を実現したい場合に好適である。

また、本実施形態の群調整装置では、可動側光学系８ａ側から平行光束１０を入射させているが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、固定側光学系８ｂ側から平行光束１０を入射させても良い。すなわち、固定側光学系８ｂを光源ユニット３側に配置し、可動側光学系８ａを受光ユニット５側に配置しても良い。

また、本実施形態の群調整装置では、被測定光学系８として、携帯電話用のカメラモジュールの光学系を例示したが、かならずしもこれに限られるものではない。例えば、カプセル型内視鏡、内視鏡の光学系、ズームレンズ、交換用レンズ、顕微鏡対物レンズ等についても群調整ができる。なお、携帯電話用カメラやカプセル内視鏡では、カメラモジュールが超小型となっている。超小型のカメラモジュールとは、例えば、カメラ（光学系）部分の寸法が１０ｍｍ 程度、あるいはそれ以下となるようなモジュールである。

また、本実施形態の群調整装置に関する効果には、次のような効果がある。

本実施形態の群調整装置によれば、軸上に主要部品を配置しつつ、軸外光を入射させたときに相当する感度で群調整が可能となる。これにより、感度が良好な群調整装置を提供できる。

撮像系の性能は、軸外の解像度の劣化の度合いで評価されるのが通常である。軸上光を用いた従来の調整装置では、軸上では解像度が良好で偏心調整が合格となっても、軸外ではコマや片ボケが出る等の問題が起こることがあった。すなわち、調整時の管理項目と、実際の性能評価における現象が異なるため、問題が起こりうる。本実施形態の群調整装置では、偏心調整時に、撮像時の軸外光と同等となる光線を、被測定光学系に入射するようにした。そのため、本実施形態の群調整装置では、撮像性能に対応した性能保証が可能となる。

本実施形態の群調整装置では、被測定光学系に入射する光線（タンジェンシャル光線）は、投光軸を含む断面において平行光束となる。一方、光軸（投光軸）を含まない面（サジタル光線）では、平行光束からはずれる。しかしながら、偏心調整が合格レベルとなるとき、設計上、タンジェンシャルＭＴＦは、サジタルＭＴＦより低い値になる。したがって、ＭＴＦの値が低いタンジェンシャル光線を管理して調整を行えば、偏心調整は足りる。

また、本実施形態の群調整装置のように、アキシコンレンズを用いれば、平行光束としてタンジェンシャル光線が使える。回転対称軸（投光軸）を含む断面方向で光スポット径を管理すれば、タンジェンシャル光線に対応した性能保証ができる。これにより、調整結果と画質性能との相違がなくせるため、好都合である。

偏心調整後の撮影検査、例えば、ＭＴＦ検査や撮影評価においては、軸外の解像度を評価することが一般である。従来技術によれば、たとえ軸上の性能が良好に調整できたとしても、軸外光を確認しているわけではない。したがって、調整結果が、ＭＴＦ等の解像度検査や撮影テストの結果と相関しなくなるという問題点があった。具体的には、偏心調整で合格した製品が、その後の解像度検査では不合格となりうるという問題があった。

一方、本実施形態の群調整装置では、被測定光学系に入射させる光は、光軸（投光軸）断面内において、軸外光に対応している。これは、ＭＴＦ評価において軸外光を評価する光線と同様の光線を、調整に使っていることを意味している。よって、本実施形態の群調整装置によれば、撮像性能と相関のよい調整装置を構成できる。

一般的に、撮像モジュールは、平行光束を光学系に入射させたときに、解像性能が良好となるように設計されている。また、撮影時の画像劣化は、軸上ではなく、撮像エリア周辺の軸外から大きく発生しやすい。本実施形態の群調整装置は、このような点を踏まえて構成されている。

また、本実施形態の群調整装置では、アキシコンレンズの回転対称軸を含む断面内においては、平行光束を入射させている。一般に、完全な平行光束を入射させると、被測定部品（被測定光学系）の平行移動は、受光ユニットで形成される光スポットの全体的な位置関係（隣り合う光スポット同士の間隔）に影響しなくなる。

また、本実施形態の群調整装置では、受光モジュール側でベストフィットカーブを抽出することで、光線の回転対称中心を検出して回転対称中心に対する像の相対座標で評価を行う。このようにすれば、平行移動のばらつき（置き誤差）は完全にキャンセルできる。これにより、置き誤差や調整装置に起因するばらつきをなくすか、あるいは、ばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態の群調整装置によれば、アキシコンレンズ１枚で、実質、複数の（各象限に対応する）軸外光線を作ることができる。すなわち、レンズ単品の加工公差の精度で、交差する光線のチルト角が決まるようにできる。

これに対して、軸外にミラーや光源を置く従来技術では、光源やミラー、レンズなど、部品点数が増える。各部品点数が増えると、各光線の位置関係は、部品点数分、ばらつきが増えてしまうので、調整時の繰り返し再現性が失われる。

ここで、光軸（投光軸）と直交する面を仮想面とし、直交するする２つの軸を仮想面内に設定する。この２つの軸によって、仮想面は４つの象限にわけることができる。ここで、例えば、第１と第３象限に、それぞれ、光源とレンズを配置すると、それぞれの部材は数μｍ〜数１００μｍ程度のばらつきを持つ。

この場合、第１象限からみた第３象限の相対位置ばらつきは、（数μｍ〜数１００μｍ）×部品点数（例えば２〜４点）程度となるので、全体としては、数１０μｍ程度のばらつきが生じてしまう。このように、それぞれの位置関係にばらつきが起こるため、例えば、２μｍ以内で偏心調整をしようとしても、調整がほとんど不可能になる。あるいは、測定器を使用するたびに、高精度の位置出し調整が必要となる。

本実施形態の群調整装置によれば、軸外光は１つのレンズのみで生成するので、最初に平行光束を出しておけば、光線の交差角は、単レンズの加工精度オーダで概略決まるようにできる。部品点数が多くなる従来の軸外型の調整装置と比較すると、調整機側の部品点数を減らした分、より高精度で繰り返し再現性の高い調整が可能となる。

また、本実施形態の群調整装置によれば、図５に示したような平行光束を照射し、なおかつ、ベストフィットカーブを使用することで平行移動の影響がキャンセルされる。このため、固定側光学系をステージ４に搭載したときのバラツキ（置き誤差）が、波面収差プロファイルやゼルニケ多項式の係数の値に影響しにくくなる。そのため、調整精度への影響を低減できる。

なお、波面センサを用いた従来技術として、特許第４８６０３７８号公報に開示された装置がある。この場合、波長オーダの位置の検出が可能となる。しかしながら、球面波を使うため、やはり調整装置が基準となる。すなわち、球面波の中心が調整装置の基準位置となるため、この基準位置に対する固定側光学系の置き誤差が調整精度に影響する。これは、測定精度を劣化させる要因となる。

偏心調整装置では光学系全体（可動側光学系および固定側光学系の双方）を回転させるものがある。しかしながら、可動部があると、可動部分のカタツキが位置ばらつきを起こすため、繰り返し再現性が劣化する。本実施形態の群調整装置によれば、固定側光学系は動かさないため、可動部ガタの影響を受けない。可動部ガタがない分、調整精度を改善できる。

上記のような偏心を調整する場合、例えば、特許第４７７４３３２号公報に示されているような回転方式が考えられる。特許第４７７４３３２号公報の技術は、光学系全体を回転させることで、反射光等の変動を評価しようとするものである。

しかしながら、回転機構は通常、複数の部品からなるため、回転時の可動部ガタは一般に１０μｍ程度を超えてしまう。すなわち、評価時に１回転してもとの位置に戻ったとき、被測定光学系の軸自体がブレてしまうため、２μｍの精度は達成が困難となる。また、２μｍはほぼ波長オーダとなる。したがって、機械的な方式では調整が困難である。固定側光学系を動かすような従来技術では、必要な調整精度の達成が困難となる。

また、本実施形態の群調整装置では、光学系および照射エリアが軸対称となるようにしたため、極座標多項式での展開により軸非対称成分の正確な解析が可能となる。

従来技術には、周辺光（軸外光）を生成するために、軸外に光源を配置したものがある。このようにすると、光源が大型化・複雑化する。その結果、寸法や部品点数に比例するように、光源の位置ずれが調整精度に影響するので、ばらつき量は部品点数に応じて積算されてしまう。

しかしながら、本実施形態の群調整装置によれば、主要となる構成要素を装置の軸上に配置しているので、部品点数が削減されている。これは、ばらつきの積算が小さくなることを意味している。その結果、本実施形態の群調整装置によれば、数μｍ程度の高精度な調整に好適な調整装置を提供できる。

また、従来の技術では、軸外方向に部品を多数配置すると、偏心方向の位置ばらつきや変形ばらつきが生じる。これに対して、本実施形態の群調整装置によれば、軸外に置いた部品が削減されていることから、偏心方向へのばらつきや変形の影響が最小化されている。これにより、調整精度の良好な装置を提供できる。

また、調整装置の軸外遠方に光源等を配置すると、光源自身の温度変動や環境温度の影響を受けて、数μｍ程度の偏心方向に変形が生じる。例えば、調整装置の光軸からＲ１＝１００ｍｍ程度離れた位置に、光源を配置したとする。ここで、概算のため、光源部分の部材（外装）にアルミニウムが使われているとする。また、光源部分の温度上昇がΔＴ＝５℃程度あったとする。この場合、工業用純アルミニウムの線膨張係数αはα＝２．４×１０^−５／Ｋ程度であるから、光軸直交方向の熱変形量は、Ｒ１×α×ΔＴ≒１２μｍ程度となる。この変形は偏心方向のばらつきとして影響する。

すなわち、照射光を生成する光源が１２μｍシフトするということは、被測定光学系がシフトしたことと同等となる。軸外に光源（熱源となる）等を配置すると、各部材が位置ずれを起こし、位置ばらつきの要因となる。環境温度の変動についても同様の影響を受けることになる。光源のみならず、調整機のレンズやミラー等についても同様であって、軸外に基準となるようなミラー等を配置して部品間の温度差があると、数μｍ程度の変形を起こしうるため、調整精度の劣化の原因となる。

従来技術においては、軸外に光源を複数配置したもの等がある。各光源はそれぞれ熱源となるが、温度上昇等には個々のばらつきがある。したがって、各部材の温度差が、位置関係のばらつき要因となる。これらのばらつきを積算すると、２μｍを超えてしまう。

一方、本実施形態の群調整装置では、軸外遠方に配置されている部品がない。したがって、偏心方向への熱変形を生じる要因がない。このように、本実施形態の群調整装置は、調整装置に起因するばらつき、すなわち、熱変形によるばらつきが最適化されている。また、光源は軸上に配置しているが、平行光束を生成している。この場合、軸上に配置した光源の軸方向へのシフトは、調整精度には影響しない。よって、本実施形態の群調整装置では、熱変形等の影響も最小化されている。

また、従来技術では、置き誤差が強く利くので、置き誤差とレンズ偏心（固定側光学系に対する可動側光学系の偏心）の切り分けが難しくなる。一方、本実施形態の群調整装置では、置き誤差とレンズ偏心の切り分けは容易である。

また、本実施形態の群調整装置では、被測定光学系に対する制約が少ない。また、可動側光学系から平行光束を入射させているので、光スポット位置の誤検出を低減して、調整精度を改善することができる。また、光線の交差を最小化できる。これを以下説明する。

実施形態の群調整装置の説明では、光源を１つとした。しかしながら、複数個所からの光の入射があると（光束の重なりがあると）、１つのレンズアレイに対し、光スポットが１点とならないことがある。また、光スポットが複数発生することがある。この場合、光スポット位置の誤検出となりうる。

しかしながら、本実施形態の群調整装置によれば、可動側光学系から平行光束を入射させる配置が可能である。ここで、撮像系の設計においては、平行光を入射させたときの結像点が１点となるよう最適化されているのが通常である。そうすると、本実施形態の群調整装置では、光軸（投光軸）を含む断面でみたとき、結像点はほぼ１点に集中している。理想的な１点から拡散した光は、光が進むにつれ広がるのみであって、重なりが生じえない。したがって、１点（集光点）から発した光は拡散光となって、レンズアレイ面においては、光の重なりが生じにくくなる。

光線の重なりがあるとスポット位置の検出精度が劣化をするが、本実施形態の群調整装置によれば、可動側光学系から平行光束を入射させることができるため、検出精度をさらに改善できる。すなわち、受光ユニット内において光スポット位置が正確に検出でき、検出精度をさらに改善できる。

その他の方式として、思考実験的には、固定側光学系を調整装置に搭載するとき、高精度の位置出しを行い、さらに、固定側光学系に位置ずれを起こさないように、可動側光学系を搭載し、さらに、固定側光学系および可動側光学系の偏心調整を行うという方式も可能である。

しかしながら、このような方式では、調整工程が２回必要となる。また、可動側光学系の搭載時に固定側光学系を動かしてはいけないので、現実的とはいえない。また、携帯電話用のカメラモジュールのように生産数の多い製品については、調整時のタクトタイムが２倍以上に伸びることになって、やはり現実的とはいえない。本願によれば、置き誤差の影響を低減したため、調整時のタクトタイムを削減することができる。

なお、本実施形態の群調整装置に関連する従来技術と課題には、以下のようなものがある。特許第３７３９２９５号公報には、単焦点レンズのような固定式の光学系の位置決めに関する技術が開示されている。ここでは、光軸方向に重なる複数のレンズの位置関係を決定する技術が開示されている。この技術では、最低限１つのレンズの位置を決定すれば、次段のレンズの位置関係が決まるようになっている。

上記の技術によれば、各レンズの相対的な位置ずれ量は、隣り合う各レンズ部品の精度で決まることになる。すなわち、位置決めの精度は金型部品の精度で決まることになる。例えば、金型部品の光学面の偏心精度が２μｍであれば、光学面の相対的な位置ばらつき量も、概略、同等程度ということになる。

しかしながら、このような状況において、光学系を可動側光学系と固定側光学系に分け、可動側光学系にフォーカス調整等の駆動機構を加えようとすると問題が生じる。すなわち、フォーカス調整等の駆動機構を構成するには、複数の部品が必要となる。このとき、ばらつき量は、部品点数や構成の複雑さに比例するように積算されるので、上記のように、部品単品時と同程度（２μｍ）の位置精度を得ることは困難となる。

そこで、この可動側光学系については偏心調整が必要となる。ただし、偏心調整に要求される調整精度は、上記の理由から金型部品の精度（数μｍ程度）が求められることになる。しかしながら、従来の偏心調整装置では必要な精度を得ることが困難となる。

従来の偏心調整装置としては、特許第４７７４３３２号公報、特許第４８６０３７８号公報、特許第４６６１０１５号公報に記載された調整装置がある。

特許第４８６０３７８号公報には、チャート方式の調整装置が開示されている。この調整装置は光学的な測定方式を採用しているため、機械的な回転等に依存する測定方式に比較すると、測定精度が改善できる。しかしながら、測定（調整）基準を調整装置側が持つので、固定側光学系の置き誤差の影響が乗る。

すなわち、調整装置にチャートなど基準となるものを配置すると、基準となる調整装置に対し、固定側光学系および可動側光学系のそれぞれがばらつきを持つ。したがって、下式に示すように、固定側光学系からみた可動側光学系のばらつき量は、各ばらつき量が積算されるので、２μｍを超えてしまう。
Ｐ１＋Ｐ２＞２μm
ここで、
Ｐ１は、固定側光学系の光軸から調整装置の投光軸までの距離のばらつき量、
Ｐ２は、調整装置の投光軸から駆動側光学系の光軸までの距離のばらつき量、
である。

このように、基準となるような軸や集光点（チャートや治具レンズなど）を調整装置に持たせると、調整装置が測定（調整）基準を持つことになる。そのため、調整装置の基準で見たとき、固定側光学系と可動側光学系は、それぞれがばらつきを持つ。すると、固定側光学系からみると、可動側光学系では各ばらつき量が積算されるので、２μの精度（成型品単品の金型精度）の達成が困難となる。

また、調整装置として、特許第４６６１０１５号公報に開示された装置がある。この装置では、軸上光を使用しているために偏心感度が不足する。すなわち、一般に、カメラなどの撮像系の解像度においては、軸上の解像度は比較的良好となっている。一方、軸外、すなわち撮像エリアの周辺については、軸上に比べて解像度の劣化が大きくなる傾向がある。偏心があったときも同様で、偏心に対する軸上の解像度の劣化は、軸外に比べて小さい。このように、軸上光を用いた調整では、調整時の感度が低いという傾向がある。

上記のように、特許第４６６１０１５号公報に開示された装置は、軸上光を使用している。そのため、例えば、調整ばらつきにより、撮像エリア周辺においては画質が劣化した状態であっても、撮像エリア中央における画像が良好であるという場合、調整は十分であるという、誤った判断をしてしまう可能性がある。このように、軸上光に対する解像度は良好であるため、軸上光を調整に用いると調整感度が得られないという問題が起こる。

この場合、軸上光に対する調整規格を過剰に厳しくすることが考えられる。しかしながら、軸上の解像度が過剰に良好であるということと、軸外の解像度が良好であるということには、本来、直接的な相関がない。そうすると、上記の装置では、本来調整すべき項目とは直接相関しない項目を、過剰に調整していることに過ぎない。よって、上記の装置は、調整結果と解像度検査の結果が相関しない、という問題を本質的に解決したことにはならない。

以上のように、本発明は、高精度で被測定光学系の光学素子の相対位置を検出する検出装置や、この検出結果を用いた群調整ができる群調整装置に適している。

１ 調整装置
２ 本体
３ 光源ユニット
４ ステージ
５ 受光ユニット
６ 処理ユニット
７ 調整機構
７ａ、７ｂ 移動ユニット
８ 被測定光学系
８ａ 可動側光学系
８ｂ 固定側光学系
９ 投光軸
１０ 平行光束
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 平行光束の断面
３０ 光源
３１ ピンホール
３２ レンズ
３３ アキシコンレンズ
３３ａ アキシコンレンズのレンズ面
３３ｂ アキシコンレンズのレンズ面
３４ 回転対称軸
４０ 開口部
４１ 段差部
５０ レンズアレイ
５１ レンズ素子
５２ 光スポット
５３ 撮像素子
５４ 入射光
５５ 波面
７０ 調整アーム
７１ ＸＹステージ
７２ 開口部
８０ 保持部材
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ

Claims (7)

1. 被測定光学系を構成する光学素子の相対位置を検出する検出装置であって、
   前記被測定光学系に照射光を入射させるための光源ユニットと、
   照射される領域に前記被測定光学系を保持するステージと、
   前記被測定光学系を透過した光を受光して電気信号に変換する受光ユニットと、
   前記電気信号を処理する処理ユニットと、を有し、
   前記受光ユニットは、レンズアレイを用いた波面センサーを有し、かつ、
   前記光源ユニットは、投光の軸を含む断面において前記照射光が交差する平行光束を出射することを特徴とする検出装置。
2. 前記光源ユニットは、
   光源と、
   平行光を生成するための第１の光学系と、
   錐形状を含む偏向面を有する第２の光学系と、を有し、
   前記偏向面において前記平行光を偏向させて前記交差する平行光束を生成することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記偏向面の錐形状は円錐形状であることを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
4. 前記処理ユニットは、前記受光ユニットからの情報に基づいて波面プロファイルを生成し、
   前記波面プロファイルと所定のベストフィット面とから差分プロファイル情報を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検出装置。
5. 前記差分プロファイル情報が極座標多項式により展開され、
   前記極座標多項式の所定の係数成分が小さくなるように、前記光学素子の位置を調整することを特徴とする請求項４に記載の検出装置。
6. 固定側光学系及び可動側光学系を構成する光学部品の総数をｎ０、前記極座標多項式の次数をｎ１としたとき、以下の式（２）を満足することを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
   ２×ｎ０≦ｎ１ （２）
7. 照射光を被測定光学系に照射し、
   前記被測定光学系から出射した光から、複数の光スポットを形成し、
   前記複数の光スポットの各々の位置について、基準位置からのずれ量を算出し、
   前記被測定光学系の固定側光学系に対する可動側光学系の位置を検出する検出方法であって、
   前記照射光は、投光の軸を含む断面において前記照射光が交差する平行光束であり、
   前記被測定光学系は、前記照射光が交差する位置に配置され、かつ、
   前記交差する位置における前記照射光の径は、前記被測定光学系の外径よりも大きいことを特徴とする検出方法。

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