(57)【要約】【課題】一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状である被検レンズの外形形状を精度良く測定することができるレンズ形状測定装置を提供する。【解決手段】レンズ形状測定装置１は、載置部３に載置されている被検レンズ２０のＸ軸、およびＹ軸に対する傾きを、非球面形状である他方の面の形状の特徴を用いて算出する。また、ここで算出した傾きに応じて、被検レンズ２０をＸ軸、およびＹ軸に対して傾ける補正を行う。そして、レンズ形状測定装置１は、この補正の後、被検レンズ２０の表面、および裏面をレーザ光で走査し、この被検レンズ２０の外形形状を測定する。したがって、被検レンズ２０の外形形状の測定が精度良く行える。【選択図】図１
2008089535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定位置に載置されている第１の面が球面形状で、第２の面が非球面形状である被検レンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されている被検レンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されている被検レンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面を前記レーザ光で走査し、この被検レンズの第２の面について形状を測定する非球面形状測定手段と、
前記非球面形状測定手段により測定した被検レンズの第２の面における測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されている被検レンズの第１の面を前記レーザ光で走査し、この第１の面の外形形状を測定する測定手段と、を備え、
前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面の中心付近を通る１走査ライン上の形状を測定する手段であり、
前記傾き算出手段は、被検レンズの第２の面について、前記非球面形状測定手段により測定された１走査ライン上の測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する手段であり、
さらに、前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面の中心付近を通る１走査ライン上の形状を測定する手段であるレンズ形状測定装置。
【請求項２】
測定位置に載置されている第１の面が球面形状で、第２の面が非球面形状である被検レンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されている被検レンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されている被検レンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面を前記レーザ光で走査し、この被検レンズの第２の面について形状を測定する非球面形状測定手段と、
前記非球面形状測定手段により測定した被検レンズの第２の面における測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されている被検レンズの第１の面を前記レーザ光で走査し、この第１の面の外形形状を測定する測定手段と、を備えたレンズ形状測定装置。
【請求項３】
前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面について、予め定めた方向に走査した、１走査ライン上の形状を測定する手段であり、
前記傾き算出手段は、被検レンズの第２の面について、前記非球面形状測定手段により測定された１走査ライン上の測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する手段である請求項２に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項４】
前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面の中心付近を通る１走査ライン上の形状を測定する手段である請求項３に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズを、前記傾き算出手段により算出された傾きに基づいて傾けた後、この被検レンズの第１の面をレーザ光で走査し、この被検レンズの外形形状を測定する手段である請求項２〜４のいずれかに記載のレンズ形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状であるレンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定位置に載置されているレンズ等の被測定物をレーザ光で走査し、この被測定物の外形形状を測定する形状測定装置があった。従来の一般的な形状測定装置は、レーザ光を、対物レンズを介して測定位置に載置されている被測定物に照射する。また、この対物レンズと、測定位置に載置されている被測定物との相対的な位置関係を、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に個別に変化させる駆動機構を備えている。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸は、測定位置に載置されている被測定物におけるレーザ光の照射位置を変化させる軸であり、Ｚ軸は測定位置に載置されている被測定物に対するレーザ光の集光位置を変化させる軸であるものとする。被測定物の外形形状の測定は、以下の方法で行われる。
【０００３】
駆動機構が対物レンズと、測定位置に載置されている被測定物との相対的な位置関係をＸ軸方向、およびＹ軸方向に変化させることにより、被測定物の表面をレーザ光で走査する。また、このときに、駆動機構が測定位置に載置されている被測定物の表面にレーザ光が集光されるように、対物レンズと、被測定物との相対的な位置関係をＺ軸方向に駆動する。そして、この被測定物の表面の走査時における、被測定物と対物レンズとの相対的な位置関係の変化を３次元データで取得することにより、被測定物の表面形状を測定する。
【０００４】
また、外形形状の測定精度を向上させる方法も提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１では、測定点における傾きに基づいた誤差を是正する補正値を予め検出しておき、この補正値で測定値を補正する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２００３−  １４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の形状測定装置では、測定位置に載置された被測定物の傾きにより生じる測定誤差については、あまり考慮されていなかった。また、操作者が、被測定物を測定位置に傾きなく載置することは殆ど不可能である。言い換えれば、測定位置に載置された被測定物であるレンズは、傾いている場合が殆どである。このため、被測定物における外形形状の測定面が球面形状である場合、測定した球面形状が傾いていたときに、この被測定物が測定位置に対して傾いて載置されているのか、または、測定面の球面形状が傾いて形成されているのかを判断することができず、測定精度が十分に確保されていないという問題があった。この問題は、一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状であるレンズについても同様であった。
【０００６】
この発明の目的は、一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状である被検レンズの外形形状を精度良く測定することができるレンズ形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のレンズ形状測定装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【０００８】
（１）測定位置に載置されている第１の面が球面形状で、第２の面が非球面形状である被検レンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されている被検レンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されている被検レンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面を前記レーザ光で走査し、この被検レンズの第２の面について形状を測定する非球面形状測定手段と、
前記非球面形状測定手段により測定した被検レンズの第２の面における測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されている被検レンズの第１の面を前記レーザ光で走査し、この第１の面の外形形状を測定する測定手段と、を備えている。
【０００９】
この構成では、非球面形状測定手段が、測定位置に載置されている被検レンズにおける、非球面形状である第２の面をレーザ光で走査し、この第２の面について外形形状を測定する。傾き算出手段が、測定した第２の面の外形形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、この被検レンズの傾きを算出する。この第２の面は、非球面形状であるので、測定される形状に特徴がある。この測定された特徴のある形状と、この被検レンズの第２の面の形状データとの照合により、この第２の面の傾き、すなわち測定位置に載置されている被検レンズの傾き、が算出できる。したがって、球面形状である第１の面の形状測定においては、傾き算出手段が算出した、測定位置に載置されている被検レンズの傾きを用いることで、精度良く測定が行える。
【００１０】
なお、球面形状である第１の面の形状測定に、傾き算出手段が算出した、測定位置に載置されている被検レンズの傾きを用いる手法としては、
測定位置に載置されている被検レンズについて、この傾きを補正してから、レーザ光の走査による形状測定を行う手法や、
測定位置に載置されている被検レンズについて、レーザ光の走査により得られた形状測定データを、被検レンズの傾きに基づいて補正する手法、等がある。
【００１１】
（２）前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面について、予め定めた方向に走査した、１走査ライン上の形状を測定する手段であり、
前記傾き算出手段は、被検レンズの第２の面について、前記非球面形状測定手段により測定された１走査ライン上の測定形状と、この被検レンズの第２の面の形状データと、を照合し、前記測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する手段である。
【００１２】
この構成では、非球面形状である第２の面を予め定めた方向に走査した１走査ライン上の測定形状から、測定位置に載置されている被検レンズの傾きが算出される。すなわち、被検レンズの第２の面について、予め定めた方向に走査し、１走査ライン上の形状を測定することにより、測定位置に載置されている被検レンズの傾きを算出する。したがって、測定位置に載置されている被検レンズの傾きの算出が簡単に行える。
【００１３】
（３）前記非球面形状測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズの第２の面の中心付近を通る１走査ライン上の形状を測定する手段である。
【００１４】
この構成では、被検レンズの第２の面について測定した、１走査ライン上の測定形状に特徴のある形状が比較的多く含まれる。したがって、測定位置に載置されている被検レンズの傾きの算出精度を十分に確保することができる。
【００１５】
（４）前記測定手段は、前記測定位置に載置されている被検レンズを、前記傾き算出手段により算出された傾きに基づいて傾けた後、この被検レンズの第１の面をレーザ光で走査し、この被検レンズの外形形状を測定する手段である。
【００１６】
この構成では、レンズの形状測定における、測定位置に載置されているレンズの傾きにより生じる測定誤差が抑えられる。これにより、レンズの形状の測定が、一層精度良く行える。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状である被検レンズについて、測定位置に載置されたときの傾きを考慮して、その外形形状を測定することができる。したがって、一方の面が球面形状で、他方の面が非球面形状である被検レンズの外形形状を精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置について説明する。
【００１９】
図１は、この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置の主要部の構成を示す図である。この実施形態のレンズ形状測定装置１は、装置本体の動作を制御する制御部２と、外形形状を測定する被検レンズ２０を載置する載置部３と、載置部３を直交する２軸方向（ここでは、この２軸をＸ軸、Ｙ軸と言う。）に個別に移動するＸＹステージ４と、載置部３をＸ軸、およびＹ軸に対して個別に傾けるチルトステージ５と、ＸＹステージ４の位置を検知するＸＹリニアスケール６と、チルトステージ５の傾きを検知するチルトスケール７と、載置部３に載置されている被検レンズ２０に対物レンズ１５を介してレーザ光を照射するレーザダイオード８（以下、ＬＤ８と言う。）と、ＬＤ８から照射されたレーザ光の反射光を検出するＡＦセンサ９と、対物レンズ１５を保持し、この対物レンズ１５をＸＹ平面に対して直交する軸（ここでは、この軸をＺ軸と言う。）方向に駆動するＡＦ駆動機構１０と、ＡＦ駆動機構１０を制御するＡＦコントローラ１１と、ＡＦ駆動機構１０をＺ軸方向に移動するＺステージ１２と、Ｚステージ１２の位置を検知するＺリニアスケール１３と、ＸＹステージ４、およびＺステージ１２の移動量を制御するＸＹＺコントローラ１４と、を備えている。また、図中に示すビームスプリッタ１６、およびミラー１７は、ＬＤ８から照射されたレーザ光を対物レンズ１５を介して載置部３に載置されている被検レンズ２０に照射し、この被検レンズ２０からの反射光をＡＦセンサ９に導く光路を形成するために設けた光学部品である。制御部２として、パーソナルコンピュータを用いてもよい。
【００２０】
この実施形態では、載置部３は、チルトステージ５に取り付けられており、このチルトステージ５がＸＹステージ４に取り付けられている。したがって、ＸＹステージ４を移動することにより、載置部３をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動できる。このため、載置部３に載置されている被検レンズ２０を、対物レンズ１５に対して相対的にＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動できる。ＸＹステージ４の位置は、ＸＹリニアスケール６により検知されており、制御部２はＸ軸方向、およびＹ軸方向における対物レンズ１５と、載置部３（すなわち載置部３に載置されている被検レンズ２０）と、の相対的な位置関係を検出することができる。また、チルトステージ５を駆動することにより、載置部３をＸ軸、およびＹ軸に対して傾けることができる。このため、載置部３に載置されている被検レンズ２０を、Ｘ軸、およびＹ軸に対して傾けることができる。チルトステージ５のＸ軸、およびＹ軸に対する傾き角は、チルトスケール７により検知される。
【００２１】
なお、ここでは、載置部３は、チルトステージ５に取り付けられているとしているが、載置部３をＸＹステージ４に取り付け、このＸＹステージ４をチルトステージ５に取り付けてもよい。
【００２２】
対物レンズ１５は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により、Ｚ軸方向に駆動される。すなわち、対物レンズ１５は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により、載置部３に載置されている被検レンズ２０を、対物レンズ１５に対して相対的にＺ軸方向に移動できる。ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の最大移動量は、Ｚステージ１２による対物レンズ１５の最大移動量に比べて小さいが、Ｚステージ１２よりも細かい分解能で対物レンズ１５を移動できる。制御部２は、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動するとき、この対物レンズ１５をＡＦ駆動機構１０で移動するか、Ｚステージ１２で移動するかを判断している。ＸＹＺコントローラ１４は、制御部２からの指示にしたがって、ＸＹステージ４、チルトステージ５、Ｚステージ１２を駆動する。また、ＡＦコントローラ１１は、制御部２からの指示にしたがって、ＡＦ駆動機構１０を駆動する。Ｚステージ１２の位置は、Ｚリニアスケール１３により検知されている。また、ＡＦコントローラ１１が、ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の位置を検知している。制御部２は、Ｚリニアスケール１３により検知されているＺステージ１２の位置、およびＡＦコントローラ１１により検知されている、ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の位置から、Ｚ軸方向における対物レンズ１５と、載置部３（すなわち載置部３に載置されている被検レンズ２０）と、の相対的な位置関係を検出することができる。ＡＦセンサ９は、ＬＤ８から照射されたレーザ光の反射面における、このレーザ光のスポットの大きさを検出するセンサであり、制御部２はＡＦセンサ９において検出された、反射面におけるレーザ光のスポットの大きさに基づいて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２による対物レンズ１５の移動量を決定する。具体的には、反射面が、レーザ光の焦点位置になるように、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２による対物レンズ１５の移動量を決定する。
【００２３】
被検レンズ２０は、図２に示すように、一方の面（この発明で言う、第１の面）が球面形状であり、他方の面（この発明で言う、第２の面）が非球面形状である。図２は、この被検レンズ２０の断面図であり、上側が球面形状である一方の面、下側が非球面形状である他方の面である。制御部２は、被検レンズ２０の一方の面の形状（球面形状）を示す形状データ、および、他方の面の形状（非球面形状）を示す形状データを記憶している。すなわち、制御部２は、被検レンズ２０の外形形状を示す形状データを記憶している。被検レンズ２０の他方の面は、非球面形状であることから、その形状を表す関数が全体で均一ではなく、何らかの特徴がある関数で表される。
【００２４】
次に、この実施形態のレンズ形状測定装置１の動作について説明する。この実施形態では、被検レンズ２０の他方の面は、当該被検レンズ２０の中心を回転軸とする対称形であり、且つ、でこぼこのない凸面形状であるものとして説明する。すなわち、被検レンズ２０の他方の面は、被検レンズ２０の中心を通る半径方向の断面形状がどの角度で切っても同じである。図３は、この実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。操作者が、載置部３に被測定物である被検レンズ２０を載置し、操作部（不図示）において測定開始にかかる入力操作を行う。これにより、レンズ形状測定装置１が、載置部３に載置されている被検レンズ２０の外形形状の測定を開始する。ここでは、球面形状である一方の面を上側にして、被検レンズ２０を載置部３に載置するものとして説明する。また、載置部３に載置された被検レンズ２０は、Ｘ軸、およびＹ軸に対して多少傾いていてもよい。すなわち、操作者は、Ｘ軸、およびＹ軸に対する被検レンズ２０の傾きを、それほど気にすることなく、被検レンズ２０を載置部３に載置することができる。
【００２５】
図４は、載置部に載置されているレンズを示す図である。。図４に示すＸ軸、およびＹ軸は、ＸＹステージ４が移動するＸ軸およびＹ軸である。また、チルトステージ５は、このＸ軸、およびＹ軸を中心に回動自在である。また、Ｚ軸は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により対物レンズ１５が移動する軸である。ＸＹステージ４、Ｚステージ１２は、このとき初期位置にある。レンズ形状測定装置１は、まず、被検レンズ２０の他方の面について、この被検レンズ２０の中心を通る、半径方向の形状を測定する。具体的には、レンズ形状測定装置１は、被検レンズ２０がＸ軸、およびＹ軸に対して傾きなく載置部３に載置されている状態であるときに、被検レンズ２０の中心位置が位置する点（以下、原点と言う。）から、Ｙ軸方向に距離Ａだけ離れた点を通るＸ軸方向のラインを走査ラインＬ１（図４参照）に設定する（ｓ１）。距離Ａは、予め定めた固定値であってもよいし、測定対象のレンズの大きさに応じて操作者が設定できるようにしてもよい。
【００２６】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の一方の端部付近に、ＬＤ８からのレーザ光が照射されるように、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動する（ｓ２）。レンズ形状測定装置１は、この状態で、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点を、被検レンズ２０の他方の面に合わせる（ｓ３）。このとき、被検レンズ２０の他方の面に対する、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量は、ＡＦセンサ９により検出されており、制御部２はこのズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の一方の端部付近において、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点を被検レンズ２０の他方の面に合わせる調整が完了すると、走査ラインＬ１に沿って走査し、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の他方の面形状を取得する（ｓ４）。ｓ４では、レンズ形状測定装置１は、ＸＹステージ４をＸ軸方向に移動する。このときのＸＹステージ４の移動方向は、ＬＤ８から照射されているレーザ光の照射位置が、走査ラインＬ１に沿って、一方の端部から他方の端部に変化する方向である。レンズ形状測定装置１は、ＸＹステージ４をＸ軸方向に移動しているとき、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点が被検レンズ２０の他方の面から外れないように、ＡＦセンサ９で検出されている被検レンズ２０の他方の面に対するＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動している。また、レンズ形状測定装置１は、この走査ラインＬ１をレーザ光で走査している間、被検レンズ２０と、対物レンズ１５と、の相対的な位置関係を取得している。具体的には、ＸＹリニアスケール６、Ｚリニアスケール１３、およびＡＦコントローラ１２により検出されている対物レンズ１５の位置を、３次元データとして取得している。この３次元データが、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の他方の面形状を示す。
【００２７】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１に沿った、被検レンズ２０の他方の面の走査が完了すると、この走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の他方の面の頂点Ｐ１を検出する（ｓ５）。ここで言う頂点Ｐ１とは、この走査ラインＬ１上において、被検レンズ２０の他方の面の最も低かった点である。
【００２８】
なお、非球面形状である他方の面を上側にして、被検レンズ２０を載置部３に載置している場合には、ｓ５では走査ラインＬ１上における、被検レンズ２０の他方の面の最も高い点を頂点Ｐ１として検出する。また、非球面形状である他方の面が凹面形状で、且つ下側にして、被検レンズ２０を載置部３に載置している場合には、ｓ５では走査ラインＬ１上における、被検レンズ２０の他方の面の最も高い点を頂点Ｐ１として検出する。さらに、非球面形状である他方の面が凹面形状で、且つ上側にして、被検レンズ２０を載置部３に載置している場合には、ｓ４では走査ラインＬ１上における、被検レンズ２０の他方の面の最も低い点を頂点Ｐ１として検出する。
【００２９】
次に、レンズ形状測定装置１は、頂点Ｐ１を通るＹ軸方向のラインを走査ラインＬ２（図４参照）に設定する（ｓ６）。この走査ラインＬ２は、被検レンズ２０の中心を通る半径方向のラインと略一致する。そして、レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ２上における被検レンズ２０の一方の端部付近に、ＬＤ８から照射されているレーザ光が照射されるように、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動し、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し（ｓ７）、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点を、被検レンズ２０の他方の面に合わせる（ｓ８）。レンズ形状測定装置１は、ｓ８にかかる調整が完了すると、ＸＹステージ４をＹ軸方向に移動し、走査ラインＬ２上における被検レンズ２０の他方の面形状を取得する（ｓ９）。このときも、レンズ形状測定装置１は、ｓ４と同様に、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点が被検レンズ２０の他方の面から外れないように、ＡＦセンサ９で検出されている被検レンズ２０の他方の面に対するＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動している。また、レンズ形状測定装置１は、この走査ラインＬ２をレーザ光８で走査している間、走査ラインＬ２上における被検レンズ２０の他方の面形状を示す３次元データを取得している。
【００３０】
このように、この実施形態のレンズ形状測定装置１においては、２回の走査で被検レンズ２０の中心を通る、半径方向の走査ラインＬ２における、非球面形状を測定することができる。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ２に沿った、被検レンズ２０の他方の面の走査が完了すると、ｓ９で測定した走査ラインＬ２上における被検レンズ２０の他方の面形状と、制御部２に記憶しているこの被検レンズ２０の他方の面の形状を示す形状データと、を照合し、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを算出する（ｓ１０）。ｓ９で形状を測定した被検レンズ２０の他方の面は、非球面形状であるので、その形状を表す関数に何らかの特徴がある。また、ｓ９では被検レンズ２０の中心を通るＹ軸方向の走査ラインＬ２に沿って、被検レンズ２０の他方の面の形状を測定しているので、制御部２に記憶しているこの被検レンズ２０の他方の面の形状を示す形状データにおける被検レンズ２０の中心を通る半径方向の形状データと照合することにより、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを精度よく、算出することができる。
【００３１】
レンズ形状測定装置１は、ｓ１０で算出した傾きに基づいて、チルトステージ５をＸ軸、およびＹ軸に対して傾け、載置部３に載置されている被検レンズ２０を傾きの無い状態に補正する（ｓ１１）。そして、レンズ形状測定装置１は、ｓ１１にかかる処理が完了すると、載置部３に載置されている被検レンズ２０の外形形状を測定し（ｓ１２）、本処理を終了する。被検レンズ２０の球面形状である一方の面の形状測定は、レーザ光の焦点を、載置部３に載置している被検レンズ２０の一方の面に合わせ、この一方の面をレーザ光で走査することにより行える。また、非球面形状である他方の面の形状測定は、レーザ光の焦点を、載置部３に載置している被検レンズ２０の他方の面に合わせ、この他方の面をレーザ光で走査することにより行える。すなわち、載置部３に載置している被検レンズ２０を置き換えることなく、被検レンズ２０の両面の形状を測定することができる。
【００３２】
また、この実施形態のレンズ形状測定装置１は、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを補正してから、この被検レンズ２０についての外形形状の測定を行うので、被検レンズ２０の傾きによる影響を殆ど受けることなく、この被検レンズ２０の外形形状を測定することができる。したがって、被検レンズ２０の外形形状を精度良く測定することができる。
【００３３】
次に、この発明の別の実施形態にかかるレンズ形状測定装置１の動作について説明する。この実施形態では、被検レンズ２０の他方の面は、当該被検レンズ２０の中心を回転軸とする対称形でなくてもよい。また、他方の面は、でこぼこのある面であってもよい。図５は、この実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。上述した実施形態と同様に、操作者が、載置部３に被測定物である被検レンズ２０を載置し、操作部（不図示）において測定開始にかかる入力操作を行う。これにより、レンズ形状測定装置１が、載置部３に載置されている被検レンズ２０の外形形状の測定を開始する。この実施形態においても、球面形状である一方の面を上側にして、被検レンズ２０を載置部３に載置するものとして説明する。
【００３４】
図６は、載置部に載置されている被検レンズを示す図である。図６に示すＸ軸、およびＹ軸は、ＸＹステージ４が移動するＸ軸およびＹ軸の向きを示している。また、チルトステージ５は、ＸＹステージ４のＸ軸、およびＹ軸を中心に回動自在である。また、図６では示していないが、Ｚ軸は、紙面に直交する向きであり、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により対物レンズ１５が移動する向きである。ＸＹステージ４、Ｚステージ１２は、このとき初期位置にある。レンズ形状測定装置１は、被検レンズ２０がＸ軸、およびＹ軸に対して傾きなく載置部３に載置されている状態であるときに、被検レンズ２０の中心が位置する点（以下、原点と言う。）を通る、Ｘ軸方向のラインを走査ラインＬ１（図６参照）に設定する（ｓ２１）。すなわち、レンズ形状測定装置１は、被検レンズ２０の中心付近を通るＸ軸方向のラインを走査ラインＬ１として設定している。
【００３５】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の一方の端部付近に、ＬＤ８からのレーザ光が照射されるように、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動する（ｓ２２）そして、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、ＬＤ８から照射しているレーザ光の焦点を、被検レンズ２０の他方の面に合わせる（ｓ２３）。被検レンズ２０の他方の面に対する、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量は、ＡＦセンサ９により検出される。制御部２が、このズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。
【００３６】
レンズ形状測定装置１は、ＸＹステージをＸ軸方向に移動し、走査ラインＬ１に沿って、被検レンズ２０の他方の面の形状を測定する（ｓ２４）。このとき、レンズ形状測定装置１は、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点が被検レンズ２０の他方の面から外れないように、ＡＦセンサ９で検出されている、被検レンズ２０の他方の面に対するＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。また、レンズ形状測定装置１は、この走査ラインＬ１をレーザ光８で走査している間、被検レンズ２０と、対物レンズ１５と、の相対的な位置関係を取得している。具体的には、ＸＹリニアスケール６、Ｚリニアスケール１３、およびＡＦコントローラ１２により検出されている対物レンズ１５の位置を、３次元データとして取得している。この３次元データは、走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の他方の面形状を示す。
【００３７】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１に沿った、被検レンズ２０の他方の面の走査が完了すると、ｓ２４で測定した走査ラインＬ１上における被検レンズ２０の他方の面形状と、制御部２に記憶しているこの被検レンズ２０の他方の面の形状を示す形状データと、を照合し、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを算出する（ｓ２５）。ｓ２４で形状を測定した被検レンズ２０の他方の面は、非球面形状であるので、その形状を表す関数に何らかの特徴がある。また、ｓ２４では被検レンズ２０の中心付近を通るＸ軸方向の走査ラインＬ１に沿って、被検レンズ２０の他方の面の形状を測定しているので、測定した形状には比較的多くの特徴が含まれている。レンズ形状測定装置１は、ｓ２４で測定した形状から、この特徴を抽出する。そして、制御部２に記憶しているこの被検レンズ２０の他方の面の形状を示す形状データから、先に抽出した特徴に対応する形状データを検出する。そして、先に抽出した特徴と、ここで検出した形状データと、を照合し、その違いに基づいて、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを算出する。レンズ形状測定装置１は、ｓ２５で算出した傾きに基づいて、チルトステージ５をＸ軸、およびＹ軸に対して傾け、載置部３に載置されている被検レンズ２０を傾きの無い状態に補正する（ｓ２６）。そして、レンズ形状測定装置１は、ｓ２６にかかる処理が完了すると、載置部３に載置されている被検レンズ２０の外形形状を測定し（ｓ２７）、本処理を終了する。被検レンズ２０の球面形状である一方の面の形状測定は、レーザ光の焦点を、載置部３に載置されている被検レンズ２０の一方の面に合わせ、この一方の面をレーザ光で走査することにより行う。また、非球面形状である他方の面の形状測定は、レーザ光の焦点を、載置部３に載置されている被検レンズ２０の他方の面に合わせ、この他方の面をレーザ光で走査することにより行う。すなわち、載置部３に載置されている被検レンズ２０を置き換えることなく、被検レンズ２０の両面の形状を測定することができる。
【００３８】
このように、この実施形態のレンズ形状測定装置１も、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを補正してから、この被検レンズ２０についての外形形状の測定を行うので、被検レンズ２０の傾きによる影響を殆ど受けることなく、この被検レンズ２０の外形形状を測定することができる。したがって、被検レンズ２０の外形形状を精度良く測定することができる。また、載置部３に載置されている被検レンズ２０の非球面形状である他方の面に対する、Ｘ軸方向の１走査で得た測定形状から、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを検出するので、この傾きの検出にかかる時間も抑えられ、結果的に、被検レンズ２０の形状測定にかかる時間の増加も抑えられる。
【００３９】
また、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを検出するための走査ラインＬ１については、上記した実施形態以外の方法で決定してもよい。
【００４０】
さらに、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを検出するために行う、他方の面に対するＸ軸方向の走査ラインを、被検レンズ２０の中心付近を通るラインとしているので、他方の面における形状の特徴が比較的多く得られる。したがって、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きの算出精度についても十分に確保することができる。
【００４１】
なお、上述の２つの実施形態では、チルトステージ５を駆動して、載置部３に載置されている被検レンズ２０の傾きを補正してから、この被検レンズ２０の外形形状を測定するとしたが、被検レンズ２０の傾きを補正することなく、被検レンズ２０の外形形状を測定し、その測定結果を載置部３に載置されているレンズ２の傾きに基づいて補正するデータ処理を行うようにしてもよい。この場合には、レンズ形状測定装置１は、チルトステージ５、チルトスケール７を備えていない構成であってもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、被検レンズ２０を、球面形状である一方の面を上にして載置部３に載置するとしたが、反対に非球面形状である他方の面を上にして載置部３に載置し、図５に示した処理を行ってもよい。すなわち、被検レンズ２０のどちらの面を上にして載置部３に載置しても、この被検レンズ２０の外形形状を精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】被検レンズの断面形状を示す図である。
【図３】この実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。
【図４】この実施形態のレンズ形状測定装置における、被検レンズの傾きの検出にかかる処理を説明する図である。
【図５】別の実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。
【図６】別の実施形態のレンズ形状測定装置における、被検レンズの傾きの検出にかかる処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１−レンズ形状測定装置
２−制御部
３−載置部
４−ＸＹステージ
５−チルトステージ
６−ＸＹリニアスケール
７−チルトスケール
８−レーザダイオード（ＬＤ）
９−ＡＦセンサ
１０−ＡＦ駆動機構
１１−ＡＦコントローラ
１２−Ｚステージ
１３−Ｚリニアスケール
１４−ＸＹＺコントローラ
１５−対物レンズ
２０−被検レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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