(57)【要約】【課題】所定の光学系に用いられる非球面形状を簡単かつ確実に評価できる方法および装置を提供する。【解決手段】被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、光学面形状の近似式である測定光学面近似式を求める光学面形状近似式演算手段と、該測定光学面近似式と設計形状式から、上記光学面が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算手段と、を備えることを特徴とする光学面の形状誤差評価装置。【選択図】  図１４
2004361274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、光学面形状の近似式である測定光学面近似式を求める光学面形状近似式演算手段と、
該測定光学面近似式と設計形状式から、上記光学面が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算手段と、
を備えることを特徴とする光学面の形状誤差評価装置。
【請求項２】
請求項１記載の光学面の形状誤差評価装置において、
上記測定光学面近似式と設計形状式それぞれの１次微分値と２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーを求め、両者の差である面パワー誤差量を求める面パワー誤差量演算手段を備え、
上記収差変化量演算手段が、上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるものである光学面の形状誤差評価装置。
【請求項３】
被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、測定形状と設計形状との差である光学面形状誤差量から、光学面形状誤差の近似式を求める光学面誤差近似式演算手段と、
該光学面形状誤差の近似式から、上記光学系が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算手段と、
を備えることを特徴とする光学面の形状誤差評価装置。
【請求項４】
請求項３記載の光学面の形状誤差評価装置において、
上記光学面形状誤差近似式の１次微分値あるいは２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーの差である面パワー誤差量を求める面パワー近似誤差演算手段を備え、
上記収差変化量演算手段が、上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるものである光学面の形状誤差評価装置。
【請求項５】
請求項２または４のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量演算手段は、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（１）を用いて、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算する光学面の形状誤差評価装置。
（１）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項６】
請求項２または４のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量演算手段は、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた球面収差変化量△ＳＡｊ（ｈ）、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△ψｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△ψｏとに基づいて、式（２）を用いて変換係数Ｋｓ（ｈ）を演算し、該変換係数Ｋｓ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△Φｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（３）により、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算する光学面の形状誤差評価装置。
（２）  Ｋｓ（ｈ）＝ΔＳＡｊ（ｈ）／（Δψｓ（ｈ）−△ψｏ）
（３）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｓ（ｈ）・（ΔΦｓ（ｈ）−△Φｏ）
ただし、
Ｋｓ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
ｃｓ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項７】
請求項２または４のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量演算手段は、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（４）を用いて上記光学系全系のメリディオナル方向の非点収差変化量ΔＤＭ（ｈ）を近似的に演算する光学面の形状誤差評価装置。（４）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項８】
請求項２または４のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量演算手段は、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた非点収差変化量△ＤＭｊ（ｈ）と、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量Δψｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量Δψｏとに基づいて、式（５）を用いて変換係数Ｋｍ（ｈ）を演算し、該変換係数Ｋｍ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量△Φｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（６）により、上記光学系全系の非点収差変化量△ＤＭ（ｈ）を近似的に演算する光学面の形状誤差評価装置。
（５）Ｋｍ（ｈ）＝△ＤＭｊ（ｈ）／（Δψｍ（ｈ）−△ψｏ）
（６）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｍ（ｈ）・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｍ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
ｃｍ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項９】
請求項５または７のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記変換係数を、式（７）により求める光学面の形状誤差評価装置。
（７）Ｋｏ＝１／ｍ
ただし、
ｍ：被検光学面が組み込まれる光学系全系において、該光学面以降の光学系の横倍率。
【請求項１０】
請求項５または７のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量演算手段は、上記被検光学面に対し上記基準軸を含む少なくとも２方位の断面について面パワー誤差量を求め、
式（８）、（９）を使って、該各方位の面パワー誤差量を上記光学系全系における各方位のピント変化量に変換し、さらに式（１０）を使って中心アス量を求める中心アス量演算手段、
を備える光学面の形状誤差評価装置。
（８）ΔＰｉ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−ｉ
（９）ΔＰｘ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−Ｘ
（１０）ΔＰＸ−ｉ＝ΔＰｘ−ΔＰｉ
ただし、
ΔＰｉ：各方位のピント変化量中、最小のピント変化量、
ΔＰｘ：各方位のピント変化量中、最大のピント変化量、
ΔΦｏ−ｉ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最小の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−ｉ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｉ−Ｃｏ）、
Ｃｉ：ピント変化量が最小値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、
ΔΦｏ−Ｘ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最大の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−Ｘ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｘ−Ｃｏ）、
Ｃｘ：ピント変化量が最大値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、
ΔＰＸ−ｉ：中心アス量。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記収差変化量を表示する表示手段を備える光学面の形状誤差評価装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の光学面の形状誤差評価装置において、上記中心アス量を表示する表示手段を備える光学面の形状誤差評価装置。
【請求項１３】
被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、光学面形状の近似式である測定光学面近似式を求める光学面形状近似式演算ステップ、及び
該測定光学面近似式と設計形状式から、上記光学面が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算ステップ、
を有することを特徴とする光学面の形状誤差評価方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
上記測定光学面近似式と設計形状式それぞれの１次微分値と２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーを求め、両者の差である面パワー誤差量を求める面パワー誤差量演算ステップ、及び
該面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるステップ、
を有する光学面の形状誤差評価方法。
【請求項１５】
被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、測定形状と設計形状との差である光学面形状誤差量から、光学面形状誤差の近似式を求める光学面誤差近似式演算ステップ、及び
該光学面形状誤差の近似式から、上記光学系が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算ステップ、
を有することを特徴とする光学面の形状誤差評価方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
上記光学面形状誤差近似式の１次微分値あるいは２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーの差である面パワー誤差量を求める面パワー近似誤差演算ステップ、及び
上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるステップ、
を有する光学面の形状誤差評価方法。
【請求項１７】
請求項１４または１６のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、式（１）を用いて、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するステップである光学面の形状誤差評価方法。
（１）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項１８】
請求項１４または１６のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた球面収差変化量△ＳＡｊ（ｈ）、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△ψｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△ψｏとに基づいて、式（２）を用いて変換係数Ｋｓ（ｈ）を演算するステップ、及び
該変換係数Ｋｓ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△Φｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（３）により、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するステップ、
を有する光学面の形状誤差評価方法。
（２）  Ｋｓ（ｈ）＝ΔＳＡｊ（ｈ）／（Δψｓ（ｈ）−△ψｏ）
（３）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｓ（ｈ）・（ΔΦｓ（ｈ）−△Φｏ）
ただし、
Ｋｓ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
ｃｓ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項１９】
請求項１４または１６のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、式（４）を用いて上記光学系全系のメリディオナル方向の非点収差変化量ΔＤＭ（ｈ）を近似的に演算するステップ、である光学面の形状誤差評価方法。
（４）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項２０】
請求項１４または１６のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた非点収差変化量△ＤＭｊ（ｈ）と、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量Δψｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量Δψｏとに基づいて、式（５）を用いて変換係数Ｋｍ（ｈ）を演算するステップ、及び
該変換係数Ｋｍ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量△Φｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（６）により、上記光学系全系の非点収差変化量△ＤＭ（ｈ）を近似的に演算するステップ、
を有する光学面の形状誤差評価方法。
（５）Ｋｍ（ｈ）＝△ＤＭｊ（ｈ）／（Δψｍ（ｈ）−△ψｏ）
（６）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｍ（ｈ）・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｍ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
ｃｍ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【請求項２１】
請求項１７または１９のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記変換係数Ｋｏを、式（７）により求める光学面の形状誤差評価方法。
（７）Ｋｏ＝１／ｍ
ただし、
ｍ：被検光学面が組み込まれる光学系全系において、該光学面以降の光学系の横倍率。
【請求項２２】
請求項１７または１９のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、
上記収差変化量演算ステップが、
上記被検光学面に対し上記基準軸を含む少なくとも２方位の断面について面パワー誤差量を求め、式（８）、（９）を使って、該各方位の面パワー誤差量を上記光学系全系における各方位のピント変化量に変換する変換ステップ、及び
これらのピント変化量から式（１０）を使って中心アス量を求める中心アス量演算ステップ、
を有する光学面の形状誤差評価方法。
（８）ΔＰｉ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−ｉ
（９）ΔＰｘ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−Ｘ
（１０）ΔＰＸ−ｉ＝ΔＰｘ−ΔＰｉ
ただし、
ΔＰｉ：各方位のピント変化量中、最小のピント変化量、
ΔＰｘ：各方位のピント変化量中、最大のピント変化量、
ΔΦｏ−ｉ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最小の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−ｉ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｉ−Ｃｏ）、
Ｃｉ：ピント変化量が最小値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、
ΔΦｏ−Ｘ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最大の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−Ｘ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｘ−Ｃｏ）、
Ｃｘ：ピント変化量が最大値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、
ΔＰＸ−ｉ：中心アス量。
【請求項２３】
請求項１３から２１のいずれか１項記載の光学面の形状誤差評価方法において、さらに、
上記収差変化量を表示手段に表示する表示ステップを、有する光学面の形状誤差評価方法。
【請求項２４】
請求項２２記載の光学面の形状誤差評価方法において、さらに、
上記中心アス量を表示手段に表示する表示ステップを、有する光学面の形状誤差評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、光学レンズ、特に回転対称非球面レンズの形状の製造誤差による、光学系全系の収差への影響を容易に評価するための評価装置および評価方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来は図１５に示すように、非球面レンズの製造誤差による測定形状の評価は、以下の手順により行われていた。
即ち、まず面形状測定装置（特許文献１の「フォームタリサーフ」及び特許文献２の「Ｆｏｒｍ  Ｔａｌｙｓｕｒｆ  Ｓｅｒｉｅｓ（登録商標）」に該当）による測定で得られた被検面の形状測定値をパソコンＡに転送し、パソコンＡが面形状測定装置の座標系（測定装置に被検物を設置する際の傾き誤差が含まれる）における被検面形状を数学的に表現する為の非球面式の係数（Ｘ）を求める。
さらに、被検面の設計値との形状誤差を求めるために、前記面形状測定装置の座標系を、その被検面が実際に使われる光学系の座標系に変換して、前記光学系の座標系における被検面形状を求める。そして、パソコンＡに接続したディスプレイ、プリンター等の出力装置に、被検面の設計形状、算出された非球面係数（Ｘ）と前記座標変換によって求められた被検面形状、そしてそれらの誤差である非球面形状誤差（ΔＸ）等を表示する。
【０００３】
しかし従来の評価方法では、測定値による面形状と設計値による面形状の物理的な差の程度は分かっても、その光学面を実際に光学系内に組み込んだ場合、光学系全体の収差にどのような影響を及ぼすのかという観点から、その光学面を評価することは容易にはできなかった。
【０００４】
従って特に非球面の製造現場では、実はそれほどの精度が必要ではない面に対しても、誤差ゼロを目指して製造することが求められ、それがどうしても不可能な場合には「製造困難」として設計者にフィードバックされるので、今度は逆に光学設計上の足枷となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−３３６３５号公報
【特許文献２】
特表２００３−５００６７５号
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、所定の光学系に用いられる非球面形状を簡単かつ確実に評価できる方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の光学面形状評価装置は、被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、光学面形状の近似式である測定光学面近似式を求める光学面形状近似式演算手段と、該測定光学面近似式と設計形状式から、上記光学面が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記測定光学面近似式と設計形状式それぞれの１次微分値と２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーを求め、両者の差である面パワー誤差量を求める面パワー誤差量演算手段を備え、上記収差変化量演算手段が、上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるものであるのが好ましい。
【０００９】
別の態様によると、本発明の光学面形状評価装置は、被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、測定形状と設計形状との差である光学面形状誤差量から、光学面形状誤差の近似式を求める光学面誤差近似式演算手段と、該光学面形状誤差の近似式から、上記光学系が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
上記光学面形状誤差近似式の１次微分値あるいは２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーの差である面パワー誤差量を求める面パワー近似誤差演算手段を備え、上記収差変化量演算手段が、上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるものであるのが好ましい。
【００１１】
上記収差変化量演算手段は、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（１）を用いて、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するのが実際的である。
（１）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００１２】
さらに、上記収差変化量演算手段は、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた球面収差変化量△ＳＡｊ（ｈ）、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△ψｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△ψｏとに基づいて、式（２）を用いて変換係数Ｋｓ（ｈ）を演算し、該変換係数Ｋｓ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△Φｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（３）により、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するようにしてもよい。
（２）  Ｋｓ（ｈ）＝ΔＳＡｊ（ｈ）／（Δψｓ（ｈ）−△ψｏ）
（３）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｓ（ｈ）・（ΔΦｓ（ｈ）−△Φｏ）
ただし、Ｋｓ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、Δψｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、ｃｓ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００１３】
また、上記収差変化量演算手段は、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（４）を用いて上記光学系全系のメリディオナル方向の非点収差変化量ΔＤＭ（ｈ）を近似的に演算してもよい。
（４）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００１４】
また、上記収差変化量演算手段は、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた非点収差変化量△ＤＭｊ（ｈ）と、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量Δψｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量Δψｏとに基づいて、式（５）を用いて変換係数Ｋｍ（ｈ）を演算し、該変換係数Ｋｍ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量△Φｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（６）により、上記光学系全系の非点収差変化量△ＤＭ（ｈ）を近似的に演算するものであってもよい。
（５）Ｋｍ（ｈ）＝△ＤＭｊ（ｈ）／（Δψｍ（ｈ）−△ψｏ）
（６）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｍ（ｈ）・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｍ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、Δψｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、ｃｍ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００１５】
上記変換係数を、式（７）により求めるのが実際的である。
（７）Ｋｏ＝１／ｍ
ただし、ｍ：被検光学面が組み込まれる光学系全系において、該光学面以降の光学系の横倍率。
【００１６】
また、上記収差変化量演算手段は、上記被検光学面に対し上記基準軸を含む少なくとも２方位の断面について面パワー誤差量を求め、式（８）、（９）を使って、該各方位の面パワー誤差量を上記光学系全系における各方位のピント変化量に変換し、さらに式（１０）を使って中心アス量を求める中心アス量演算手段、を備えるものであってもよい。
（８）ΔＰｉ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−ｉ
（９）ΔＰｘ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−Ｘ
（１０）ΔＰＸ−ｉ＝ΔＰｘ−ΔＰｉ
ただし、ΔＰｉ：各方位のピント変化量中、最小のピント変化量、ΔＰｘ：各方位のピント変化量中、最大のピント変化量、ΔΦｏ−ｉ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最小の面パワー誤差量、ΔΦｏ−ｉ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｉ−Ｃｏ）、Ｃｉ：ピント変化量が最小値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、ΔΦｏ−Ｘ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最大の面パワー誤差量、ΔΦｏ−Ｘ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｘ−Ｃｏ）、Ｃｘ：ピント変化量が最大値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、ΔＰＸ−ｉ：中心アス量。
【００１７】
さらに、上記収差変化量を表示する表示手段を備えるのが好ましい。
【００１８】
さらに、上記中心アス量を表示する表示手段を備えるのが好ましい。
【００１９】
本発明の光学面形状評価方法は、被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、光学面形状の近似式である測定光学面近似式を求める光学面形状近似式演算ステップ、及び該測定光学面近似式と設計形状式から、上記光学面が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算ステップ、を有することを特徴としている。
【００２０】
上記収差変化量演算ステップが、上記測定光学面近似式と設計形状式それぞれの１次微分値と２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーを求め、両者の差である面パワー誤差量を求める面パワー誤差量演算ステップ、及び該面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるステップ、
を有するのが実際的である。
【００２１】
別の態様によれば、本発明の光学面形状評価方法は、被検光学面の所定の基準軸を含む少なくとも一断面の形状を測定し、測定形状と設計形状との差である光学面形状誤差量から、光学面形状誤差の近似式を求める光学面誤差近似式演算ステップ、及び該光学面形状誤差の近似式から、上記光学系が組み込まれる光学系全系の設計収差値からの変化量である収差変化量を近似的に求める収差変化量演算ステップ、を有することを特徴としている。
【００２２】
この態様では、上記収差変化量演算ステップが、上記光学面形状誤差近似式の１次微分値あるいは２次微分値から、上記測定光学面形状の面パワー及び設計形状の面パワーの差である面パワー誤差量を求める面パワー近似誤差演算ステップ、及び上記面パワー誤差量から上記収差変化量を近似的に求めるステップ、を有するのが好ましい。
【００２３】
上記収差変化量演算ステップが、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（１）を用いて、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するステップである光学面形状評価方法。
（１）ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００２４】
さらに、上記収差変化量演算ステップが、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた球面収差変化量△ＳＡｊ（ｈ）、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△ψｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△ψｏとに基づいて、以下の式（２）を用いて変換係数Ｋｓ（ｈ）を演算するステップ、及び該変換係数Ｋｓ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△Φｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて以下の式（３）により、上記光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算するステップ、を有していてもよい。
（２）  Ｋｓ（ｈ）＝ΔＳＡｊ（ｈ）／（Δψｓ（ｈ）−△ψｏ）
（３）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｓ（ｈ）・（ΔΦｓ（ｈ）−△Φｏ）
ただし、Ｋｓ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、Δψｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、ｃｓ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｓ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００２５】
また、上記収差変化量演算ステップが、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量ΔΦｏとから、以下の式（４）を用いて上記光学系全系のメリディオナル方向の非点収差変化量ΔＤＭ（ｈ）を近似的に演算するステップ、であってもよい。
（４）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｏ：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００２６】
また、上記収差変化量演算ステップが、予め測定して得られた光学面形状式を使い上記光学系全系を光線追跡演算することによって得られた非点収差変化量△ＤＭｊ（ｈ）と、該光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量Δψｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量Δψｏとに基づいて、以下の式（５）を用いて変換係数Ｋｍ（ｈ）を演算するステップ、及び該変換係数Ｋｍ（ｈ）、被検光学面の上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量△Φｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて以下の式（６）により、上記光学系全系の非点収差変化量△ＤＭ（ｈ）を近似的に演算するステップ、を有していてもよい。
（５）Ｋｍ（ｈ）＝△ＤＭｊ（ｈ）／（Δψｍ（ｈ）−△ψｏ）
（６）ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｍ（ｈ）・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、Ｋｍ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、Δψｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、ｃｍ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００２７】
上記変換係数Ｋｏを、以下の式（７）により求めるのが好ましい。
（７）Ｋｏ＝１／ｍ
ただし、ｍ：被検光学面が組み込まれる光学系全系において、該光学面以降の光学系の横倍率。
【００２８】
また、上記収差変化量演算ステップが、上記被検光学面に対し上記基準軸を含む少なくとも２方位の断面について面パワー誤差量を求め、以下の式（８）、（９）を使って、該各方位の面パワー誤差量を上記光学系全系における各方位のピント変化量に変換する変換ステップ、及びこれらのピント変化量から上記に以下の式（１０）を使って中心アス量を求める中心アス量演算ステップ、を有するものであってもよい。
（８）ΔＰｉ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−ｉ
（９）ΔＰｘ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−Ｘ
（１０）ΔＰＸ−ｉ＝ΔＰｘ−ΔＰｉ
ただし、ΔＰｉ：各方位のピント変化量中、最小のピント変化量、ΔＰｘ：各方位のピント変化量中、最大のピント変化量、ΔΦｏ−ｉ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最小の面パワー誤差量、ΔΦｏ−ｉ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｉ−Ｃｏ）、Ｃｉ：ピント変化量が最小値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、ΔΦｏ−Ｘ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最大の面パワー誤差量、ΔΦｏ−Ｘ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｘ−Ｃｏ）、Ｃｘ：ピント変化量が最大値を取る方位における被検光学面の面形状測定値における近軸領域の曲率、ΔＰＸ−ｉ：中心アス量。
【００２９】
さらに、上記収差変化量を表示手段に表示する表示ステップを、有するのが好ましい。
【００３０】
さらに、上記中心アス量を表示手段に表示する表示ステップを、有するのが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１から図１４を参照しながら説明する。
【００３２】
図１４に示すように本発明の非球面レンズの形状誤差の評価装置は、面形状測定装置と、非球面形状近似式演算手段、非球面誤差近似式演算手段、及び光学系収差変換手段（面パワー誤差量演算手段、面パワー近似誤差演算手段、収差変化量演算手段、中心アス量演算手段、座標変換手段（被検面が所定の光学系内で用いられる時、物体側に向けられるか像面側に向けられるかを判断する手段））を備えたパソコンＡと、キーボードと、ディスプレイと、プリンターとからなるものである。
そして、この評価装置で、以下の要領により、非球面レンズの形状誤差に起因する光学系全系の球面収差変化量、非点収差変化量、ピント変化量、中心アス量を求めるものであり、各量を求めることにより、非球面レンズの形状誤差を、その光学系に対して過不足なく評価することができる。
【００３３】
非球面形状の評価を行うには、まず、非球面レンズの被検非球面（被検光学面）上の概略数１０００点について、上記面形状測定装置により面形状の測定を行う。
パソコンＡは、被検面の接平面からのＸ方向（光軸（基準軸）方向）成分の変位量から最小２乗法を使って、以下のような非球面形状の測定値Ｘに基づく非球面近似式（１）を求める。
2004361274.tif 000003
ただし、
Ａ：非球面係数、
ｈ：非球面レンズの光軸からの径方向距離（高さ）である。
【００３４】
さらに、キーボードを用いて、非球面レンズの非球面のＸ成分の設計値Ｘｏに関するデータをパソコンＡに入力する。パソコンＡは、入力された設計値Ｘｏのデータに基づいて、設計値Ｘｏに基づく非球面近似式を計算する。
非球面の設計値Ｘｏに基づく非球面近似式は、以下の式（２−１）、あるいは（２−２）によって表すことができる。
2004361274.tif 000004
ただし、
Ｃｏ＝１／ｒｏ  （ｒｏ：設計値の近軸曲率半径）、
ｋ：円錐係数である。
【００３５】
次に、パソコンは、以下の要領により、非球面のメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈ）と、サジタル方向の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）とを求める。面パワー誤差量とは、面パワーの設計値と実際の面パワーとの差をいう。
図１は、非球面の曲率中心と焦点位置の関係、及び、サジタル方向とメリディオナル方向とでは、それぞれの曲率中心位置が、非球面の高さによって異なることを示している。
さらに、メリディオナル方向の曲率はＸとＸｏの１次微分値と２次微分値で決まり、サジタル方向の曲率は高さと、ＸとＸｏの１次微分値で決まる。
【００３６】
上記（１）の測定値Ｘを１次微分、及び２次微分し、Ｘ’（＝ｄＸ／ｄｈ）とＸ’’（＝ｄＸ２／ｄｈ２）を求める。なお、Ｘ’とＸ’’は以下の式で表せる。
2004361274.tif 000005
さらに、これらＸ’とＸ’’から式（５）（６）により、Ｃｓ（ｈ）とＣｍ（ｈ）を求める。
（５）Ｃｍ（ｈ）＝Ｘ’’／｛１＋（Ｘ’）２｝３／２
（６）Ｃｓ（ｈ）＝Ｘ’／［ｈ・｛１＋（Ｘ’）２｝１／２］
なお、
Ｃｍ（ｈ）：非球面形状の測定値から求めた非球面の、高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｓ（ｈ）：非球面形状の測定値から求めた非球面の、高さｈにおけるサジタル方向の曲率、である。
ただし、Ｃｓ（ｈ）に関して式（６）のようにメリディオナル方向の１次微分だけで表せるのは、回転対称非球面の場合だけであり、回転非対称の場合は、式（５）と同様に、サジタル方向の１次微分と２次微分の関数式で表す必要がある。
【００３７】
さらに、式（７）（８）（９）により、Ｃｍ（ｈ）、Ｃｓ（ｈ）、Ｃ（非球面形状の測定値から求めた近軸領域の曲率）から、Φｍ（ｈ）、Φｓ（ｈ）、Φｉを求める。
（７）Φｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃｍ（ｈ）
（８）Φｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃｓ（ｈ）
（９）Φｉ＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃ
なお、
Φｍ（ｈ）：非球面形状の測定値から求めた非球面の、高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー、
Φｓ（ｈ）：非球面形状の測定値から求めた非球面の、高さｈにおけるサジタル方向の面パワー、
Φｉ：非球面形状の測定値から求めた非球面の、近軸領域の面パワーである。
また、
Ｎ’：測定系における被検非球面直前の媒質（空気）の屈折率、
Ｎ：測定系における被検非球面直後の媒質（空気）の屈折率、である。
【００３８】
また、上記（２−１）の設計値Ｘｏを１次微分、及び２次微分し、Ｘｏ’とＸｏ’’を求める。なお、Ｘｏ’とＸｏ’’は以下の式で表せる。
2004361274.tif 000006
尚、（２−２）式の１次微分Ｘｏ’とＸｏ’’は以下の式（１０−２）と（１１−２）とで表せる。
2004361274.tif 000007
さらに、これら（１０−１）（１１−１）または（１０−２）（１１−２）から求めたＸｏ’とＸｏ’’から式（１２）（１３）により、Ｃｍｏ（ｈ）とＣｓｏ（ｈ）を求める。
（１２）Ｃｍｏ（ｈ）＝Ｘｏ’’／｛１＋（Ｘｏ’）２｝３／２
（１３）Ｃｓｏ（ｈ）＝Ｘｏ’／［ｈ・｛１＋（Ｘｏ’）２｝１／２］
なお、
Ｃｍｏ（ｈ）：非球面形状の設計値から求めた非球面の、高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：非球面形状の設計値から求めた非球面の、高さｈにおけるサジタル方向の曲率、である。
【００３９】
さらに、式（１４）（１５）（１６）により、Ｃｓｏ、Ｃｍｏ、Ｃｏ（被検非球面の設計値による近軸領域の曲率）から、Φｓｏ（ｈ）、Φｍｏ（ｈ）、Φｏを求める。
（１４）Φｓｏ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃｓｏ
（１５）Φｍｏ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃｍｏ
（１６）Φｏ＝（Ｎ’−Ｎ）・Ｃｏ
なお、
Φｓｏ（ｈ）：非球面形状の設計値から求めた非球面の、高さ（ｈ）で通過するときのサジタル方向の面パワー、
Φｍｏ（ｈ）：非球面形状の設計値から求めた非球面の、高さ（ｈ）で通過するときのメリディオナル方向の面パワー、
Φｏ：非球面形状の設計値から求めた非球面の、近軸領域の面パワー、である。
【００４０】
そして、Φｓ（ｈ）、Φｍ（ｈ）、Φｉ、Φｓｏ（ｈ）、Φｍｏ（ｈ）、Φｏから、以下の式（１７）（１８）（１９）によりΔΦｓ（ｈ）、ΔΦｍ（ｈ）、ΔΦｏを求める。
（１７）ΔΦｓ（ｈ）＝Φｓ（ｈ）−Φｓｏ（ｈ）
（１８）ΔΦｍ（ｈ）＝Φｍ（ｈ）−Φｍｏ（ｈ）
（１９）ΔΦｏ＝Φｉ−Φｏ
なお、
ΔΦｓ（ｈ）：被検非球面の高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量、
ΔΦｍ（ｈ）：被検非球面の高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量、
ΔΦｏ：被検非球面の近軸領域の面パワー誤差量、である。
【００４１】
なお、非球面形状誤差量ΔＸ（＝Ｘ−Ｘｏ）の値がごく小さい場合は、以下の要領によって、ΔＸを１次微分、及び２次微分し、ΔＸ’（＝ｄΔＸ／ｄｈ）とΔＸ’’（＝ｄΔＸ２／ｄｈ２）からΔΦｓ（ｈ）、ΔΦｍ（ｈ）、ΔΦｏを求めることができ、このようにして求めた値は、先述した測定形状Ｘと設計形状Ｘｏの１次微分と２次微分から求めた値と大差はない。
【００４２】
ΔＸは測定形状と設計形状との誤差量であり、非球面形状誤差の近似式（２０）により表すことができる。
2004361274.tif 000008
ただし、
α：非球面形状誤差の非球面係数である。
【００４３】
さらに、上記のΔＸを１次微分、及び２次微分し、ΔＸ’とΔＸ’’を求める
。
なお、ΔＸ’とΔＸ’’は以下のような式で表せる。
2004361274.tif 000009
さらに、これらΔＸ’とΔＸ’’から式（２３）（２４）により、ΔＣｍ（ｈ）とΔＣｓ（ｈ）とを求める。
（２３）ΔＣｍ（ｈ）＝ΔＸ’’／｛１＋（ΔＸ’）２｝３／２
（２４）ΔＣｓ（ｈ）＝ΔＸ’／［ｈ・｛１＋（ΔＸ’）２｝１／２］
なお、
ΔＣｍ（ｈ）：非球面形状誤差量から求めた、高さｈにおける被検非球面のメリディオナル方向の曲率の設計値からの誤差量、
ΔＣｓ（ｈ）：非球面形状誤差量から求めた、高さｈにおける被検非球面のサジタル方向の曲率の設計値からの誤差量、
△Ｃｏ：非球面形状誤差量から求めた、軸上の曲率の設計値からの誤差量である。
【００４４】
さらに、式（２５）（２６）（２７）により、ΔＣｍ（ｈ）、ΔＣｓ（ｈ）、ΔＣｏから、ΔΦｍ（ｈ）、ΔΦｓ（ｈ）、ΔΦｏを求める。
（２５）ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・ΔＣｓ（ｈ）
（２６）ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）・ΔＣｍ（ｈ）
（２７）ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）・ΔＣｏ
【００４５】
次に、パソコンは、式（１７）から（１９）または（２５）から（２７）によって求めた面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）、ΔΦｍ（ｈ）、ΔΦｏに基づいて、全系の収差変化量（収差の設計値と実際の収差との差）の近似値を計算する。この計算は、次の方法１から５のいずれかによって行われるものであり、以下、各方法について、図２、図３、図４、図５を使って説明する。
これらの方法は非球面形状を近似する次数に関係なく同じ近似式が使え、また、軸上の光線だけでなく、軸外の光線に対しても有効なので便利な方法である。
【００４６】
（方法１）
この方法は、上記の面パワー誤差量ΔΦｓ（ｈ）、ΔΦｏから、光学系全体の収差変化量に変換する変換係数Ｋｏを使って、式（２８）に示すように球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を計算するものである。
（２８）ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｏ・（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
Ｋｏ：非球面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
ΔＳＡ（ｈ）：光学系全系の球面収差変化量、
ΔΦｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝であり、かつ、ΔΦｓ（ｈ）は、被検非球面の高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量である。
なお、ｈは軸上マージナル光線（ｈｘ）が、各面を通過する高さで正規化した値であり（ｈの範囲は０〜１）、ｈ＝１とすれば軸上マージナル光線となり、非球面を実際に通過する高さはｈａである。
さらに、
Ｃｓ（ｈ）：被検非球面の非球面形状測定値による高さｈにおけるサジタル方向の曲率の測定値、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検非球面の設計値による高さｈにおけるサジタル方向の曲率、である。
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）であり、かつ、ΔΦｏは、非球面における近軸領域の面パワー誤差量、
Ｃ：被検非球面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検非球面の設計値による近軸領域の曲率、である。
【００４７】
このときの変換係数Ｋｏを求める式は、図２に示すように横倍率ｍ、ｍ’を使って求める式（Ａ）と、式（Ａ）を変形して求めた、図３に示すように軸上近軸光線の高さｈｉから求める式（Ｂ）とがある。
（Ａ）Ｋｏ＝−（ｍ’−ｍ）２ｆｏ２
（Ｂ）Ｋｏ＝−（ｈｉ／ＵＬ）２ｆＡ２
ただし、
ｍ：被検非球面が組み込まれた光学系全系において、該被検非球面以降のレンズ群の横倍率、
ｍ’：被検非球面を含まない光学系全系において、該被検非球面以降のレンズ群の横倍率、
ｆｏ：  非球面レンズの面の焦点距離  ［ｆｏ＝ｒｏ／（Ｎ’−Ｎ）］
ｒｏ：  非球面の近軸の曲率半径の設計値
ｆＡ：全系の焦点距離、
ｈｉ：全系の焦点距離を１．０に正規化したときの非球面を通過する軸上近軸光線の高さ、
ＵＬ：全系の焦点距離を１．０に正規化したときの最終面の軸上近軸換算傾角（Ｎ＝１換算）、である。
なお、当然のことながら、横倍率を使った式（Ａ）と、軸上近軸光線の高さを使った式（Ｂ）から求めた変換係数Ｋｏは同じ値になる。
【００４８】
（方法２）
この方法は、近軸の変換係数Ｋｏを用いると近似誤差が大きくなってしまう場合に用いる方法である。
この場合は、予め測定して得られた非球面形状式を使い、光学系全系を光線追跡演算することによって得られた球面収差変化量△ＳＡｊ（ｈ）と、被検非球面の高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△ψｓ（ｈ）と、近軸領域の面パワー誤差量△ψｏとに基づいて、式（２９）を用いて変換係数Ｋｓ（ｈ）を演算する。
（２９）  Ｋｓ（ｈ）＝ΔＳＡｊ（ｈ）／（Δψｓ（ｈ）−△ψｏ）
ただし、
Ｋｓ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｓ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｓ（ｈ）−Ｃｓｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検非球面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検非球面直後の媒質の屈折率、
ｃｓ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
Ｃｓｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるサジタル方向の曲率、
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
【００４９】
そして、この変換係数Ｋｓ（ｈ）、被検非球面の高さｈにおけるサジタル方向の面パワー誤差量△Φｓ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（３０）により、光学系全系の球面収差変化量ΔＳＡ（ｈ）を近似的に演算する光学面形状評価装置。
（３０）  ΔＳＡ（ｈ）≒Ｋｓ（ｈ）・（ΔΦｓ（ｈ）−△Φｏ）
【００５０】
（方法３）
さらに、図４に示すように、軸外光線に対しても、面パワー誤差量による方法は有効である。
この方法は、式（３１）に示すように、被検非球面の高さ（ｈｚ）におけるメリディオナル方向の面パワー誤差量ΔΦｍ（ｈｚ）と、軸上の近軸面パワーの誤差量ΔΦｏとから、全系の収差への変換式（Ａ）または（Ｂ）によって計算した変換係数Ｋｏを使って、軸外主光線が被検非球面を（ｈｚ）の高さで通過するときの非球面形状誤差量に起因する全系の非点収差変化量ΔＤＭ（ｈｚ）を簡易的に近似して計算する方法である。
（３１）ΔＤＭ（ｈｚ）≒Ｋｏ（ΔΦｍ（ｈｚ）−ΔΦｏ）
【００５１】
（方法４）
さらに、方法３に従って近軸の変換係数Ｋｏを用いると、ΔＤＭ（ｈｚ）の近似誤差量が大きくなってしまう場合は、以下のような方法で計算する。
この場合は、予め測定して得られた非球面形状式を使い、光学系全系を光線追跡演算することによって得られた非点収差変化量△ＤＭｊ（ｈ）と、該非球面の高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量Δψｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量Δψｏとに基づいて、式（３２）を用いて変換係数Ｋｍ（ｈ）を演算する。
（３２）  Ｋｍ（ｈ）＝△ＤＭｊ（ｈ）／（Δψｍ（ｈ）−△ψｏ）
ただし、
Ｋｍ（ｈ）：光学面の面パワー誤差量を縦収差に変換する変換係数、
Δψｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
△ψｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（ｃ−Ｃｏ）、
Ｎ’：測定系における被検光学面直前の媒質の屈折率、
Ｎ：測定系における被検光学面直後の媒質の屈折率、
ｃｍ（ｈ）：予め測定した光学面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｍｏ（ｈ）：被検光学面の設計値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃｏ：被検光学面の設計値による近軸領域の曲率。
ｃ：予め測定した光学面形状測定値による近軸領域の曲率、である。
【００５２】
そして、求めた変換係数Ｋｍ（ｈ）、被検非球面の高さｈにおけるメリディオナル方向の面パワー誤差量△Φｍ（ｈ）、近軸領域の面パワー誤差量△Φｏを用いて式（３３）により、光学系全系の非点収差変化量△ＤＭ（ｈ）を近似的に演算する。
（３３）  ΔＤＭ（ｈ）≒Ｋｍ（ｈ）・（ΔΦｍ（ｈ）−ΔΦｏ）
ただし、
ΔΦｍ（ｈ）＝（Ｎ’−Ｎ）｛Ｃｍ（ｈ）−Ｃｍｏ（ｈ）｝、
ΔΦｏ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃ−Ｃｏ）、
Ｃｍ（ｈ）：被検光学面の面形状測定値による上記基準軸からの高さｈにおけるメリディオナル方向の曲率、
Ｃ：被検光学面の面形状測定値による近軸領域の曲率、である。
【００５３】
（方法５）
また、レンズ系がアフォーカル系の場合の軸上光線、軸外の主光線については、変換係数Ｋｏ、Ｋｓ（ｈ）、Ｋｍ（ｈｚ）の代わりに、横倍率ｍの逆数である変換係数Ｋαを使って計算を行う。
図５に示すように、近軸における非球面の面パワー誤差量を、全系の収差変化量に変換する変換係数Ｋαは、式（３４）によって求められる。
（３４）Ｋα＝１／ｍ＝ｈＬ／ｈｉ
ただし、
ｍ：被検非球面が組み込まれた光学系全系において、該被検非球面以降のレンズ群の横倍率、
ｈＬ：全系の焦点距離を１．０に正規化したときの最終面の軸上近軸換算傾角（Ｎ＝１換算）、
ｈｉ：全系の焦点距離を１．０に正規化したときの非球面を通過する軸上近軸光線の高さ、である。
【００５４】
そして、以下の式（３５）に示すように、ΔΦｓ（ｈ）とΔΦｏの差に、Ｋαを掛けることにより、軸上のマージナル光線（ｈ＝１）の非球面形状誤差量に起因する全系の球面収差変化量ΔＳＡα（ｈ）を求めることができる。
（３５）ΔＳＡα（ｈ）≒Ｋα（ΔΦｓ（ｈ）−ΔΦｏ）
【００５５】
また、以下の式（３６）に示すように、ΔΦｍ（ｈｚ）とΔΦｏの差に、Ｋαを掛けることにより、非球面形状誤差量に起因する全系の非点収差変化量ΔＤＭα（ｈｚ）が求まる。
（３６）ΔＤＭα（ｈｚ）≒Ｋα（ΔΦｍ（ｈｚ）−ΔΦｏ）
【００５６】
なお、上記の各方法により収差変化量を求めた場合にも、下記の方法により中心アス量のチェックを行うのが好ましい。
このチェック方法は、まず、非球面の非球面軸（非球面の各点の曲率中心を結んだ線）（基準軸）に対して直交する少なくとも２方位について、非球面形状誤差量を予め測定しておく。そして、例えば２方位について測定した場合は、これら２方位の非球面形状誤差量から上記と同様の要領で２方位の面パワー誤差量ΔΦｏを求めて、これらの面パワー誤差量ΔΦｏ−ｉ、ΔΦｏ−ｘから式（３７）（３８）を使って、上記非球面軸に対して直交する方位のピント変化量ΔＰｉ、ΔＰｘを求め、さらに、式（３９）を用いてΔＰｉ、ΔＰｘの差つまり中心アス量ΔＰｘ−ｉを求めるものである。
（３７）ΔＰｉ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−ｉ
（３８）ΔＰｘ＝Ｋｏ・ΔΦｏ−Ｘ
（３９）ΔＰＸ−ｉ＝ΔＰｘ−ΔＰｉ
ただし、
ΔＰｉ：各方位のピント変化量中、最小のピント変化量、
ΔＰｘ：各方位のピント変化量中、最大のピント変化量、
ΔΦｏ−ｉ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最小の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−ｉ＝（Ｎ’−Ｎ）（Ｃｉ−Ｃｏ）、
ΔΦｏ−Ｘ：各方位の近軸領域の面パワー誤差量中、最大の面パワー誤差量、
ΔΦｏ−Ｘ＝（ｎ’−ｎ）（Ｃｘ−Ｃｏ）、である。
尚、
Ｃｉ：ピント変化量が最小値を取る方位における被検非球面の非球面形状測定値における近軸領域の曲率、
Ｃｘ：ピント変化量が最大値を取る方位における被検非球面の非球面形状測定値における近軸領域の曲率、
Ｃｏ：非球面の近軸の曲率の設計値、である。
【００５７】
このように本実施形態によれば、非球面形状の設計値データをパソコンに一度入力するだけで、非球面形状の評価を行えるので、従来に比べて非球面形状の評価を、簡単かつ確実に行えるようになる。
【００５８】
次に、具体的な実施例を示す。
【００５９】
［実施例１］
図６に示すように、実施例１のレンズ系は、物体側から順に負の第１レンズ群Ｌ１、正の第２レンズ群Ｌ２、絞りＳ、負の第３レンズ群Ｌ３のレンズ群からなるズームレンズ系であり、その第２レンズ群Ｌ２の像面側が非球面である。
【００６０】
このズームレンズ系に用いられている非球面の非球面係数等の諸データと、該ズームレンズ系（望遠側）の収差変換係数等の諸データは表１の通りである。実施例１は像面側が非球面であるので、光学系と測定系の座標は同方向であり、座標変換の必要はない。
【００６１】
【表１】
2004361274.tif 000010
【００６２】
図７（Ａ）は、実施例１の非球面形状誤差量を示しており、図７（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量に変換した収差図を示している。
開放半径ｈａ＝５．０における球面収差変化量△ＳＡ＝０．６５が得られる。
従来の方法では、非球面測定装置の非球面関数式と光学系評価装置の非球面関数式が異なる時、
2004361274.tif 000011
この（４０）の３つの条件を用いた非球面関数の変換を行ない、光学系評価演算手段を用いて収差変化量をもとめていた。
これに対して本実施例では、表１の形状誤差近似式の非球面係数α２〜α１０、及び収差変換係数Ｋｏだけから、パソコンＡにより球面収差変化量を簡単に求めることができる。
尚、実施例１のように、非球面が絞り近傍に使用されている場合は、望遠側の球面収差の感度が他の収差の感度より大きいので、球面収差の変化量だけに注目すればいい。
【００６３】
さらに、実施例２の図８は実施例１と設計値は同じであるが、非球面測定形状が異なる場合である。このズームレンズ系に用いられている非球面の非球面係数等の諸データと、該ズームレンズ系（望遠側）の収差変換係数等の諸データは表２の通りである。この実施例も像面側が非球面であるので、光学系と測定系の座標は同方向であり、座標変換の必要はない。
【００６４】
【表２】
2004361274.tif 000012
【００６５】
図９（Ａ）は非球面形状誤差量を示しており、図９（Ｂ）は、同レンズの非球面形状誤差量を球面収差変化量に変換した収差図であり、実施例１と同様に球面収差変化量を簡単に求めることができる。
形状誤差量は実施例１と比べて小さいが、開放半径ｈａ＝５．０における球面収差変化量の最大値△ＳＡｍａｘは０．４１である。
【００６６】
本実施例でも、表２の形状誤差近似式の非球面係数α２〜α１０、及び収差変換係数Ｋｏだけから、パソコンＡにより球面収差変化量を簡単に求めることができる。
また、非球面が絞り近傍に使用されている場合は、望遠側の球面収差の感度が他の収差の感度より大きいので、実施例１と同様に、球面収差の変化量だけに注目すればいい。
【００６７】
［実施例３］
図１０に示すように、実施例３のレンズ系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ４、負の第２レンズ群Ｌ５、正の第３レンズ群Ｌ６、絞りＳ、負の第４レンズ群Ｌ７からなるズームレンズ系であり、その第４レンズ群Ｌ７の第１レンズの物体面側が非球面ｒである。このズームレンズ系に用いられている非球面の非球面係数等の諸データと、該ズームレンズ系（望遠側）の収差変換係数等の諸データは表３の通りである。
【００６８】
【表３】
2004361274.tif 000013
【００６９】
図１１（Ａ）は、実施例３の非球面形状誤差量を示しており、図１１（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量（望遠側）に変換した図であり、開放半径ｈａ＝４．２のとき球面収差変化量ΔＳＡ＝−０．２６が得られる。また、図１１（Ｃ）は、軸外非点収差変化量（広角側）に変換した評価図を示しており、像高７割の主光線ｈｚ＝５．３のとき非点収差変化量△ＤＭ＝−０．０６７が得られる。
【００７０】
このように非球面ｒが物体面側にある場合、非球面測定装置の非球面関数式と光学系評価装置の非球面関数式が異なるので、
2004361274.tif 000014
この（３９）の３つの条件を用いた非球面関数の変換を行ない、光学系評価演算手段を用いて収差変化量をもとめれば良い。
【００７１】
［実施例４］
図１２に示すように、実施例４のレンズ系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ８、負の第２レンズ群Ｌ９、正の第３レンズ群Ｌ１０、絞りＳ、負の第４レンズ群Ｌ１１からなるズームレンズ系であり、その第４レンズ群Ｌ１１の第１レンズの第２面は球面として設計されているが、実際の形状は非球面ｒとなっている。このズームレンズ系に用いられている非球面の非球面係数等の諸データと、該ズームレンズ系（望遠側及び広角側）の収差変換係数等の諸データは表４の通りである。
【００７２】
【表４】
2004361274.tif 000015
【００７３】
図１３（Ａ）は、実施例４の非球面形状誤差量を示しており、図１３（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量（望遠側）に変換した評価図であり、図１３（Ｃ）は、軸外非点収差変化量（広角側）に変換した評価図である。
【００７４】
本実施例でも、表４の形状誤差近似式の非球面係数α２〜α１０、及び収差変換係数Ｋｏだけから、パソコンＡにより球面収差変化量を簡単に求めることができる。
また、非球面が絞り近傍に使用されている場合は、望遠側の球面収差の感度が他の収差の感度より大きいので、実施例１と同様に、球面収差の変化量だけに注目すればいい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、非球面形状を簡単かつ確実に評価できる方法および装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非球面の曲率中心と焦点位置の関係を示す概念図である。
【図２】面パワー誤差量から球面収差変化量を、横倍率ｍ、ｍ’を使って求めるときの概念図である。
【図３】面パワー誤差量から球面収差変化量を、軸上近軸光線の高さｈｉを使って求めるときの概念図である。
【図４】面パワー誤差量と、軸上の近軸面パワーの誤差量から、軸外のメリディオナル非点収差変化量を簡易的に近似して求めるときの概念図である。
【図５】近軸における非球面の面パワー誤差量から全系の収差変化量を求めるときの概念図である。
【図６】実施例１のレンズ構成図である。
【図７】（Ａ）は、実施例１の非球面形状誤差量を示した図である。
（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量に変換した収差図である。
【図８】実施例１設計値は同じであるが実際の非球面形状が異なる実施例２のレンズ構成図である。
【図９】（Ａ）は、実施例２の非球面形状誤差量を示す図である。
（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量に変換した収差図である。
【図１０】実施例３のレンズ構成図である。
【図１１】（Ａ）は、実施例３の非球面形状誤差量を示す図である。
（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量（望遠側）に変換した図である。
（Ｃ）は、その非球面形状誤差量を軸外非点収差変化量（広角側）に変換した図である。
【図１２】実施例４のレンズ構成図である。
【図１３】（Ａ）は、実施例４の非球面形状誤差量を示す図である。
（Ｂ）は、その非球面形状誤差量を球面収差変化量（望遠側）に変換した図である。
（Ｃ）は、その非球面形状誤差量を軸外非点収差変化量（広角側）に変換した図である。
【図１４】本発明の一実施形態の非球面形状評価装置の全体図である。
【図１５】従来例の非球面形状評価装置と、評価方法の概略を示す図である。
【符号の説明】
Ａ      パソコン（非球面形状近似式演算手段）（非球面誤差近似式演算手段）
（面パワー誤差量演算手段）（面パワー近似誤差演算手段）
（収差変化量演算手段）（中心アス量演算手段）
Ｌ１    第１レンズ群
Ｌ２    第２レンズ群
Ｌ３    第３レンズ群
Ｌ４    第１レンズ群
Ｌ５    第２レンズ群
Ｌ６    第３レンズ群
Ｌ７    第４レンズ群
Ｌ８    第１レンズ群
Ｌ９    第２レンズ群
Ｌ１０  第３レンズ群
Ｌ１１  第４レンズ群
Ｓ      絞り
【図１】
2004361274.tif 000016
【図２】
2004361274.tif 000017
【図３】
2004361274.tif 000018
【図４】
2004361274.tif 000019
【図５】
2004361274.tif 000020
【図６】
2004361274.tif 000021
【図７】
2004361274.tif 000022
【図８】
2004361274.tif 000023
【図９】
2004361274.tif 000024
【図１０】
2004361274.tif 000025
【図１１】
2004361274.tif 000026
【図１２】
2004361274.tif 000027
【図１３】
2004361274.tif 000028
【図１４】
2004361274.tif 000029
【図１５】
2004361274.tif 000030