(57)【要約】【課題】非球面レンズに測定の基準を付加することなく、非球面レンズの被検面を評価する非球面レンズの評価装置を提供する。【解決手段】非球面レンズ評価装置２は、非球面レンズ１を保持する保持部３と、保持部３を回転させる回転部４と、保持部３の回転角を測定する回転角測定部７と、非球面レンズ１の被検面の形状を測定する被検面形状測定部６と、被検面形状測定部６を移動させる形状測定駆動部１１と、保持部３の回転軸に沿って非球面レンズ１に光を照射し、回転している非球面レンズ１の被検面で反射された光のスポットの軌跡を検出するスポット軌跡検出手段５と、スポット軌跡検出手段５と回転角測定部７と被検面形状測定部６とで得られる情報を処理して被検面の評価を行なう処理部１０とを有している。【選択図】    図１
2004325348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が非球面である二つ被検面を持つ非球面レンズの被検面を評価する非球面レンズの評価装置であり、
非球面レンズを保持する保持部と、
保持部を回転させる回転部であり、これにより保持部に保持された非球面レンズを保持部と共に回転させる回転部と、
非球面レンズの回転角を測定する回転角測定部と、
回転部により回転されている非球面レンズにその回転軸に沿って光を照射し、非球面レンズの二つの被検面の各々からの反射光のスポットの軌跡を検出するスポット軌跡検出手段と、
非球面レンズの一方の被検面の三次元形状を測定する三次元形状測定手段と、
スポット軌跡検出手段と三次元形状測定手段と回転角測定部とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行なう演算手段を有しており、
演算手段は、スポット軌跡検出手段で検出される非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と回転角測定部で測定される非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置（偏心量と偏心方向）を求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と三次元形状測定手段で測定された被検面の三次元形状測定データと予め分かっている被検面の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面の対称軸の回転軸に対する傾きを求め、非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面の三次元的位置を評価する、非球面レンズの評価装置。
【請求項２】
演算手段は、三次元形状測定された方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対する位置（偏心量と偏心方向）に従って、三次元形状測定された被検面の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させ、さらに、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させ、その状態における三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面の面形状評価を行なう、請求項１に記載の非球面レンズの評価装置。
【請求項３】
演算手段は、三次元形状測定された被検面の面頂の回転軸に対する位置を求め、求めた三次元形状測定された被検面の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める、請求項２に記載の非球面レンズの評価装置。
【請求項４】
少なくとも一方が非球面である二つの被検面を持つ非球面レンズの被検面を評価する非球面レンズの評価方法であり、
非球面レンズを回転させながら、その非球面レンズに光を回転軸に沿って照射し、非球面レンズの二つの被検面の各々からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポットの軌跡上の各点に対応する非球面レンズの回転角を検出する工程と、
非球面レンズを回転させながら、非球面レンズの一方の被検面（第一の被検面）の三次元形状を測定する工程と、
非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置を求める工程と、
二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求める工程と、
二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と測定された被検面（第一の被検面）の三次元形状測定データと予め分かっている被検面（第一の被検面）の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程と、
非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面（第一の被検面）の三次元的位置を評価する工程とを有している、非球面レンズの評価方法。
【請求項５】
非球面レンズの被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程は、三次元形状測定された方の被検面（第一の被検面）の近軸曲率中心の回転軸に対する位置に従って、三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させる工程と、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面（第一の被検面）の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させる工程とを含んでおり、
非球面レンズの評価方法は、シフト（並進移動）され更にチルト（傾斜）された三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面（第一の被検面）の面形状評価を行なう工程を更に有している、請求項４に記載の非球面レンズの評価方法。
【請求項６】
三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の面頂の回転軸に対する位置を求める工程と、求めた三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める工程とを更に有している、請求項５に記載の非球面レンズの評価方法。
【請求項７】
非球面レンズの評価方法は、更に、
非球面レンズを回転させながら、非球面レンズのもう一方の被検面（第二の被検面）の三次元形状を測定する工程と、
非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置を求める工程と、
二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求める工程と、
二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と測定された被検面（第二の被検面）の三次元形状測定データと予め分かっている被検面（第二の被検面）の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程と、
非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面（第二の被検面）の三次元的位置を評価する工程とを有している、請求項４〜請求項５のいずれかひとつに記載の非球面レンズの評価方法。
【請求項８】
非球面レンズの被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程は、三次元形状測定された方の被検面（第二の被検面）の近軸曲率中心の回転軸に対する位置に従って、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させる工程と、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面（第二の被検面）の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させる工程とを含んでおり、非球面レンズの評価方法は更に、その状態における（シフトされチルトされた）三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面（第二の被検面）の面形状評価を行なう工程を更に有している、請求項７に記載の非球面レンズの評価方法。
【請求項９】
三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の面頂の回転軸に対する位置を求める工程と、求めた三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める工程とを更に有している、請求項８に記載の非球面レンズの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非球面レンズの面の評価方法と評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非球面レンズの評価方法や評価装置として、触針式形状測定装置に代表される形状測定装置でレンズ面形状を評価する形状評価が広く知られている。例えば特開２０００−４６５４３号公報は、そのような装置の一例を開示している。この装置においては、三つ（あるいはそれ以上）の球を被測定物に接着により固定するか、被測定物を取り付ける治具に固定する。一方の被測定面を測定する場合に、まず三つの球を触針式形状測定機で測定して、三つの球の中心位置で決定される座標系を求める。次に形状測定機によりこの被測定面を測定し、座標データを三つの球の中心位置で決定される座標系へ座標変換する。続いて、被測定物を上下逆さまにして裏面形状を測定するとともに、先と同様に三つの球の中心位置を測定し、同様に裏面形状の測定データを三つの球の中心位置で決定される座標系へ変換する。このように同一の座標系に座標変換することにより被測定物、レンズの第一の面と第二の面の相対的な位置姿勢（偏心）を評価する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４６５４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、被測定物の被検面に対して三つ以上の球を直接接着固定するか、被測定物を取り付ける治具に固定する必要がある。しかしながら、小径の非球面レンズやコバ（レンズ側面）の小さな非球面レンズの側面に三つ以上の球を精度良く接着固定するのは技術的に困難であり、工数も非常にかかる。また、治具に固定する場合には、被測定物（レンズ）の外形に応じて異なるサイズの治具をそれぞれ用意する必要がある。さらに、いずれの場合も基準となる三つ以上の球の面と被測定物の相対的な位置関係は、測定精度に応じた高い精度が要求される。
【０００５】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、非球面レンズに測定の基準を付加することなく、非球面レンズの被検面を評価する非球面レンズの評価方法と評価装置を提供することである。なお、「非球面レンズの被検面を評価する」とは、最低限、被検面の光軸に対する三次元的位置関係を求めること、被検面の面形状を評価すること、非球面偏心量と非球面偏心方向を求めることのいずれかひとつを行なうことを言う。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、非球面レンズの評価装置に向けられており、以下の各項に列記する装置を含んでいる。
【０００７】
１．本発明の非球面レンズの評価装置は、非球面レンズを保持する保持部と、保持部を回転させる回転部であり、これにより保持部に保持された非球面レンズを保持部と共に回転させる回転部と、非球面レンズの回転角を測定する回転角測定部と、回転部により回転されている非球面レンズにその回転軸に沿って光を照射し、非球面レンズの二つの被検面の各々からの反射光のスポットの軌跡を検出するスポット軌跡検出手段と、非球面レンズの一方の被検面の三次元形状を測定する三次元形状測定手段と、スポット軌跡検出手段と三次元形状測定手段と回転角測定部とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行なう演算手段を有している。演算手段は、スポット軌跡検出手段で検出される非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と回転角測定部で測定される非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置（偏心量と偏心方向）を求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と三次元形状測定手段で測定された被検面の三次元形状測定データと予め分かっている被検面の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面の対称軸の回転軸に対する傾きを求め、非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面の三次元的位置を評価する。
【０００８】
この非球面レンズの評価装置においては、被検面の全面の三次元形状測定データを取得しており、これにより、光軸に対する非球面レンズの被検面の三次元的位置関係を正確に求めることができる。
【０００９】
２．本発明の別の評価装置は、第１項の装置において、演算手段は、三次元形状測定された方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対する位置（偏心量と偏心方向）に従って、三次元形状測定された被検面の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させ、さらに、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させ、その状態における三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面の面形状評価を行なう。
【００１０】
この非球面レンズの評価装置においては、被検面の測定された三次元形状が設計式の三次元形状と最も合うように三次元形状測定データを座標変換し、座標変換された三次元形状測定データを三次元形状設計式データと比較しており、これにより、被検面の面形状評価をより正確に行なうことができる。
【００１１】
３．本発明の別の評価装置は、第２項の装置において、演算手段は、三次元形状測定された被検面の面頂の回転軸に対する位置を求め、求めた三次元形状測定された被検面の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める。
【００１２】
この非球面レンズの評価装置においては、三次元形状測定された被検面の全面の三次元形状測定データに基づいて非球面偏心量と非球面偏心方向とを求めているので、被検面に生じた部分的なうねりや傷による誤差の影響を低く抑えることが可能となる。
【００１３】
本発明は、ひとつには、非球面レンズの評価方法に向けられており、以下の各項に列記する方法を含んでいる。
【００１４】
１．本発明の非球面レンズの評価方法は、非球面レンズを回転させながら、その非球面レンズに光を回転軸に沿って照射し、非球面レンズの二つの被検面の各々からの反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポットの軌跡上の各点に対応する非球面レンズの回転角を検出する工程と、非球面レンズを回転させながら、非球面レンズの一方の被検面（第一の被検面）の三次元形状を測定する工程と、非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置を求める工程と、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求める工程と、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と測定された被検面（第一の被検面）の三次元形状測定データと予め分かっている被検面（第一の被検面）の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程と、非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面（第一の被検面）の三次元的位置を評価する工程とを有している。
【００１５】
この非球面レンズの評価方法においては、被検面（第一の被検面）の全面の三次元形状測定データを取得しており、これにより、光軸に対する非球面レンズの被検面（第一の被検面）の三次元的位置関係を正確に求めることができる。
【００１６】
２．本発明の別の評価方法は、第１項の方法において、非球面レンズの被検面（第一の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程は、三次元形状測定された方の被検面（第一の被検面）の近軸曲率中心の回転軸に対する位置に従って、三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させる工程と、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面（第一の被検面）の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させる工程とを含んでいる。更に非球面レンズの評価方法は、シフト（並進移動）され更にチルト（傾斜）された三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面（第一の被検面）の面形状評価を行なう工程を有している。
【００１７】
この評価方法においては、被検面（第一の被検面）の測定された三次元形状が設計式の三次元形状と最も合うように三次元形状測定データを座標変換し、座標変換された三次元形状測定データを三次元形状設計式データと比較しており、これにより、被検面の面形状評価をより正確に行なうことができる。
【００１８】
３．本発明の別の評価方法は、第２項の方法において、三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の面頂の回転軸に対する位置を求める工程と、求めた三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面（第一の被検面）の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める工程とを更に有している。
【００１９】
この評価方法においては、三次元形状測定された被検面の全面の三次元形状測定データに基づいて非球面偏心量と非球面偏心方向とを求めているので、被検面に生じた部分的なうねりや傷による誤差の影響を低く抑えることが可能となる。
【００２０】
４．本発明の別の評価方法は、第３項の方法において、更に、非球面レンズを回転させながら、非球面レンズのもう一方の被検面（第二の被検面）の三次元形状を測定する工程と、非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の回転軸に対する位置を求める工程と、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求める工程と、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と測定された被検面（第二の被検面）の三次元形状測定データと予め分かっている被検面（第二の被検面）の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定された非球面レンズの被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程と、非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面（第二の被検面）の三次元的位置を評価する工程とを有している。
【００２１】
この評価方法においては、被検面（第一の被検面）に加えて、被検面（第二の被検面）の全面の三次元形状測定データを取得しており、これにより、光軸に対する二つの被検面の三次元的位置関係を正確に求めることができる。
【００２２】
５．本発明の別の評価方法は、第４項の方法において、非球面レンズの被検面（第二の被検面）の対称軸の回転軸に対する傾きを求める工程は、三次元形状測定された方の被検面（第二の被検面）の近軸曲率中心の回転軸に対する位置に従って、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の三次元形状測定データを回転軸に対してシフト（並進移動）させる工程と、三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差が最も小さくなるように、三次元形状測定データを三次元形状設計式データに対して三次元形状測定された方の被検面（第二の被検面）の近軸曲率中心を中心にしてチルト（傾斜）させる工程とを含んでいる。更に非球面レンズの評価方法は、その状態における（シフトされチルトされた）三次元形状測定データと三次元形状設計式データとの差に基づいて被検面（第二の被検面）の面形状評価を行なう工程を更に有している。
【００２３】
この評価方法においては、被検面（第一の被検面）に加えて、被検面（第二の被検面）の測定された三次元形状が設計式の三次元形状と最も合うように三次元形状測定データを座標変換し、座標変換された三次元形状測定データを三次元形状設計式データと比較している。これにより、二つの被検面の面形状評価をより正確に行なうことができる。
【００２４】
６．本発明の別の評価方法は、第５項の方法において、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の面頂の回転軸に対する位置を求める工程と、求めた三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の面頂の回転軸に対する位置と非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求める工程とを更に有している。
【００２５】
この評価方法においては、被検面（第一の被検面）に加えて、三次元形状測定された被検面（第二の被検面）の全面の三次元形状測定データに基づいて被検面（第二の被検面）の非球面偏心量と非球面偏心方向とを求めているので、二つの被検面に生じた部分的なうねりや傷による誤差の影響を低く抑えることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。
【００２８】
図１に示されるように、非球面レンズ評価装置２は、非球面レンズ１を保持する保持部３と、保持部３を回転させる回転部４と、保持部３の回転角を測定する回転角測定部７と、非球面レンズ１の被検面の形状を測定する被検面形状測定部６と、被検面形状測定部６を移動させる形状測定駆動部１１とを有している。これらの要素は、測定テーブル８に固定されている。
【００２９】
非球面レンズ評価装置２は、更に、回転部４の回転軸に沿って非球面レンズ１に光を照射し、回転している非球面レンズ１の被検面で反射された光のスポットの軌跡を検出するスポット軌跡検出手段５と、スポット軌跡検出手段５と回転角測定部７と被検面形状測定部６とで得られる情報を処理する処理部１０を有している。
【００３０】
非球面レンズ１は、互いに対向する被検面１ｂと被検面１ａを有している。被検面１ｂと被検面１ａの少なくとも一方は非球面である。被検面１ｂと被検面１ａはそれぞれ凸面でも凹面でもよい。以下の説明においては、非球面レンズ１の被検面１ｂと被検面１ａが共に凸面の非球面であるものとする。
【００３１】
非球面レンズ評価装置２は、非球面レンズ１の被検面１ａと被検面１ｂの面形状の評価、被検レンズの光軸（被検面１ａの近軸曲率中心と被検面１ｂの近軸曲率中心を通る直線）に対する被検面１ａと被検面１ｂの三次元的位置関係と、非球面の偏心量と偏心方向の測定評価を行なう。
【００３２】
保持部３は円筒形状をしている。図１には保持部３の断面が示されている。保持部３の上側の端面は、輪帯形状を有しており、保持部３の中心軸に直交している。保持部３は、上側端面と内周面の境界である円形のエッジから成る内側の接触部３ａと、上側端面と外周面の境界である円形のエッジから成る外側の接触部３ｂとを有している。
【００３３】
非球面レンズ１は保持部３の上に載置される。載置された非球面レンズ１の下側の被検面は、保持部３の接触部３ａと接触部３ｂのいずれか一方と線で接触する。具体的には、非球面レンズ１の下側の被検面が凸面であれば、非球面レンズ１の下側の被検面は保持部３の内側の接触部３ａと線で接触し、非球面レンズ１の下側の被検面が凹面であれば、非球面レンズ１の下側の被検面は保持部３の外側の接触部３ｂと線で接触する。載置された非球面レンズ１は、例えばエア吸着によって、保持部３に保持される。
【００３４】
回転部４は、保持部３をその中心軸の周りに回転可能に支持している。つまり、回転部４の回転軸９とレンズ保持部３の中心軸とは一致している。さらに、回転部４は、保持部３を回転させる。これにより、回転部４は、保持部３に保持された非球面レンズ１を回転させ得る。
【００３５】
回転角測定部７は、回転部４によって回転される保持部３の回転角を測定する。従って、回転角測定部７は、保持部３に保持された非球面レンズ１の回転角を測定し得る。回転角測定部７で測定された回転角の情報は処理部１０に送られる。
【００３６】
スポット軌跡検出手段５は、光源５ａと、コリメートレンズ５ｂと、ハーフミラー５ｃと、結像光学系５ｄと、結像光学系５ｆと、撮像素子５ｅとを含んでいる。光源５ａは例えばランプである。ハーフミラー５ｃは、光源５ａから発せられた光を非球面レンズ１に方向付け、非球面レンズ１から戻る光を撮像素子５ｅへ方向付ける。つまり、ハーフミラー５ｃは、非球面レンズ１に向かう光と非球面レンズ１から戻る光とを分離する分離光学素子を構成している。このような分離光学素子は、ハーフミラーに限定されるものではなく、ハーフミラーの代わりにプリズムで構成されてもよい。
【００３７】
結像光学系５ｄは、図１では簡略化して一枚のレンズで描かれているが、通常は複数のレンズを含むレンズ群で構成されており、それらの一部は光軸に沿って移動可能であり、それらの位置を調整することにより、光源５ａからの光を所望の点に収束させることができる。
【００３８】
光源５ａから発せられた光は、コリメートレンズ５ｂとハーフミラー５ｃと結像光学系５ｄとを経て、非球面レンズ１に照射される。非球面レンズ１に照射された光は、被検面１ａと被検面１ｂによる屈折反射作用により、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂまたは被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａに収束される。その際、非球面レンズ１の被検面で反射された光は、結像光学系５ｄ、ハーフミラー５ｃ、結像光学系５ｆを経て撮像素子５ｅに収束され、ビームスポットを形成する。
【００３９】
スポットを形成する光を反射する非球面レンズ１の被検面の近軸曲率中心が回転軸９上に位置していないとき、スポットは非球面レンズ１の回転に応じて結像面（撮像素子５ｅ）上で円を描く。すなわち、スポットの「振れ回り」が生じる。反対に、スポットを形成する光を反射する非球面レンズ１の被検面の近軸曲率中心が回転軸９上に位置するときは「振れ回り」は生じない。
【００４０】
スポット軌跡検出手段５により検出されたスポットの位置あるいは軌跡の情報は処理部１０に送られる。
【００４１】
被検面形状測定部６は、非球面レンズ１の被検面に実際に接触する球状の接触子を有している。形状測定駆動部１１は、被検面形状測定部６の球状の接触子と回転している非球面レンズ１の被検面との接触を維持しながら、被検面形状測定部６を図１の左右方向すなわちｘ方向に移動させる。
【００４２】
被検面形状測定部６は、回転軸９から特定の距離離れた位置にある球状の接触子の、回転軸９に平行な方向に関する位置を測定し、その情報を処理部１０に送る。また、形状測定駆動部１１は、被検面形状測定部６をｘ方向に少しずつ移動させ、被検面形状測定部６の回転軸９からの距離を少しずつ変化させ、その情報を処理部１０に送る。
【００４３】
処理部１０は、被検面形状測定部６で測定される回転軸９に平行な方向の球状の接触子の位置の情報と、形状測定駆動部１１から入力される被検面形状測定部６の回転軸９からの距離の情報とを、回転角測定部７で測定される非球面レンズ１の回転角に同期させて取得する。これにより、処理部１０は、様々な同心円上の様々な点における、回転軸９に平行な方向に関する非球面レンズ１の被検面の位置の情報を得る。つまり、非球面レンズ１の被検面の三次元形状を測定する。
【００４４】
言い換えれば、被検面形状測定部６と形状測定駆動部１１と回転角測定部７と処理部１０は、非球面レンズ１の被検面の三次元形状を測定する三次元形状測定手段を構成している。三次元形状測定手段は、このように、回転角度と回転軸からの距離とで特定される多数の点における非球面レンズ１の被検面に接触している接触子の回転軸に沿った位置の情報を取得することにより、非球面レンズ１の被検面の三次元形状を測定する。つまり、非球面レンズ１の被検面の三次元形状データを取得する。
【００４５】
被検面の三次元形状測定は、これに限定されるものではなく、他の手法に従って行なってもよい。例えば、回転部４により非球面レンズ１を回転させながら形状測定駆動部１１により被検面形状測定部６をｘ方向に移動させて、被検面に対して被検面形状測定部６を螺旋状に移動させながら被検面形状測定部６の接触子の回転軸に沿った位置を測定することにより、被検面全面の三次元形状データを取得してもよい。また、非球面レンズ１を回転させずに、形状測定駆動部１１により被検面形状測定部６をｘ方向とこれに直交するｙ方向に移動させながら、被検面形状測定部６の接触子の回転軸に沿った位置を測定することにより、被検面全面の三次元形状データを取得してもよい。
【００４６】
処理部１０は、スポット軌跡検出手段と三次元形状測定手段と回転角測定部とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行なう演算手段を含んでおり、演算手段は、スポット軌跡検出手段で検出される非球面レンズの二つの被検面の各々の反射光のスポットの軌跡と回転角測定部で測定される非球面レンズの回転角とに基づいて、非球面レンズの二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置を求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置に基づいて、非球面レンズの光軸（すなわち二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の回転軸に対する傾きを求め、二つの被検面の各々の近軸曲率中心の位置と三次元形状測定手段で測定される被検面の三次元形状測定データと予め分かっている被検面の三次元形状設計式データとに基づいて、三次元形状測定手段で測定された非球面レンズの被検面の対称軸の回転軸に対する傾きを求め、非球面レンズの光軸の回転軸に対する傾きと被検面の対称軸の回転軸に対する傾きとに基づいて、非球面レンズの被検面の三次元的位置を評価する。
【００４７】
以下、本実施形態における非球面レンズ評価方法について、非球面レンズ評価装置２の処理部１０の動作と関連づけて説明する。
【００４８】
非球面レンズ１の非球面レンズ評価は二段階で行なう。第一段階では、非球面レンズ評価装置２の保持部３に非球面レンズ１を被検面１ｂを上にして載せ、図２に示されるフローチャートに従って被検面１ｂの評価を行なう。第二段階では、非球面レンズ評価装置２の保持部３に非球面レンズ１を被検面１ａを上にして載せ、図５に示されるフローチャートに従って被検面１ａの評価を行なう。
【００４９】
被検面の評価では、具体的には、光軸に対する三次元的位置関係の取得、設計面形状と測定面形状の比較、非球面偏心量と非球面偏心方向の取得を行なう。
【００５０】
第一段階で光軸に対する被検面１ｂの三次元的位置関係を求め、第二段階で光軸に対する被検面１ａの三次元的位置関係を求めることにより、光軸に対する非球面レンズ１の両面（被検面１ａと被検面１ｂ）の三次元的位置関係が求まる。
【００５１】
１．第一段階
まず、被検面１ｂを上にして非球面レンズ１を保持部３に保持させる。非球面レンズ１は、下の被検面１ａが保持部３の接触部３ａに接した状態で、保持部３に支持される。このとき、非球面レンズ１の光軸と回転軸９が極力一致するように非球面レンズ１の位置調整を行なう。ただし、完全に一致する必要はない。この調整は、図１に示される被検面１ｂの近軸曲率中心が回転軸９上に来るように、保持部３の接触部３ａ上で非球面レンズ１を滑らせるようにして行なう。
【００５２】
保持部３の接触部３ａの真円度と回転軸９に対する同心度が高いほど、また被検面１ａの三次元形状が設計式に近いほど、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂは回転軸９の近くに来る。回転軸９と光軸の一致度が高いほど、言い換えれば、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂが回転軸９に近ければ近いほど、後に行なう被検面１ａの近軸曲率中心の偏心量と偏心方向の測定が高精度に成される。
【００５３】
非球面レンズ１の位置決めについて説明する。スポット軌跡検出手段５を用いて、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂに光を収束させた状態で、非球面レンズ１の被検面１ｂからの反射光のスポットの軌跡を検出する。
【００５４】
被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂが回転軸９上に位置している場合、スポット軌跡検出手段５で検出されるスポットの軌跡は点になる。被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂが回転軸９上に位置していない場合には、スポット軌跡検出手段５で検出されるスポットの軌跡は非球面レンズ１の回転に応じて回転する。
【００５５】
このスポットの軌跡がほぼ点になるように、言い換えれば、スポットの軌跡の回転半径が最小になるように、保持部３の接触部３ａに対して滑らせるようにして非球面レンズ１を動かす。これにより、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂがほぼ回転軸９上に位置する。
【００５６】
被検面１ａは保持部３の接触部３ａにより支持されている。この接触部３ａは回転軸９に対して同軸となっているので、被検面１ａの対称軸すなわち非球面軸（被検面の近軸曲率中心と面頂を通る線）が保持部３の中心軸に一致していれば、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａは完全に回転軸９上に位置する。被検面１ａの非球面軸の傾きが微小で、かつ両者が接近している場合には、近軸曲率中心１ｏａは回転軸９の付近に位置する。この結果、非球面レンズ１の光軸と回転軸９がほぼ一致する。
【００５７】
Ｓ１  スポット軌跡検出工程
非球面レンズ１の位置決めが完了した後、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂに光を収束させた状態で、スポットの軌跡を検出する。その後、スポット軌跡検出手段５の光学系の状態を変化させ、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａに光を収束させた状態で、再びスポットの軌跡を検出する。
【００５８】
このスポットは、被検面１ｂを透過した光により形成されているため、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心の影響を受けながら、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの動きに応じて回転する。
【００５９】
一度目に検出された被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂのスポットの軌跡と二度目に検出された被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａのスポットの軌跡は処理部１０に送られる。処理部１０には、スポットの軌跡に同期して、回転角測定部７から非球面レンズ１の回転角の情報が供給される。処理部１０は、非球面レンズ１の回転角毎のスポットの位置を取得する。
【００６０】
Ｓ２  形状測定工程
次に、形状測定駆動部１１により被検面形状測定部６を徐々に移動させて、回転軸９から被検面形状測定部６までの距離を変えながら、被検面１ｂの全面の三次元形状を測定する。
【００６１】
Ｓ３  近軸曲率中心位置取得工程
処理部１０は、スポット軌跡検出工程Ｓ１において検出されたスポットの軌跡に基づいて、回転軸９に対する被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａｂと偏心方向θａｂ、回転軸９に対する被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂｂと偏心方向θｂｂを取得する。
【００６２】
偏心量δａｂと偏心方向θａｂ、偏心量δｂｂと偏心方向θｂｂは、次のようにして求められる。
【００６３】
図３（ａ）は、ｘｙｚ座標系をもつ三次元空間における、被検面１ａ，１ｂのそれぞれの近軸曲率中心１ｏａ，１ｏｂと、それぞれの面頂１ｔａ，１ｔｂと、それぞれの対称軸すなわち非球面軸（各被検面の近軸曲率中心と面頂を通る線）との位置関係を示している。図３（ａ）において、ｚ軸は回転軸９に一致しており、ｚ軸の正の方向は被検面１ａから被検面１ｂに向かう方向である。図３（ａ）中、ｒａは、被検面１ａの近軸曲率半径、すなわち、近軸曲率中心１ｏａと面頂１ｔａの間の距離を表し、ｒｂは、被検面１ｂの近軸曲率半径、すなわち、近軸曲率中心１ｏｂと面頂１ｔｂの間の距離を表している。
【００６４】
図３（ｂ）は図３（ａ）に示された位置関係のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示された位置関係のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向からから見た図である。図３（ｄ）は＋ｚ方向から見た被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの位置を示す図であり、図３（ｅ）は＋ｚ方向から見た被検面１ｂの面頂１ｔｂの位置を示す図であり、図３（ｆ）は＋ｚ方向から見た被検面１ａの面頂１ｔａの位置を示す図であり、図３（ｇ）は＋ｚ方向から見た被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの位置を示す図である。
【００６５】
非球面レンズ１が＋ｚ方向から見て反時計回りに回転すると、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａは図３（ｄ）に示される矢印の向きに回転し、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂは図３（ｇ）に示される矢印の向きに回転する。
【００６６】
図３（ｄ）に示されるように、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａｂは、その近軸曲率中心１ｏａとｚ軸（すなわち回転軸９）との間の距離であり、偏心方向θａｂは、基準面すなわちｚｘ平面と、ｚ軸（すなわち回転軸９）と近軸曲率中心１ｏａとを含む平面との成す角である。同様に、図３（ｇ）に示されるように、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂｂは、その近軸曲率中心１ｏｂとｚ軸（すなわち回転軸９）との間の距離であり、偏心方向θｂｂは、基準面すなわちｚｘ平面と、ｚ軸（すなわち回転軸９）と近軸曲率中心１ｏｂとを含む平面との成す角である。
【００６７】
被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂｂは、スポット軌跡検出手段５の観察倍率とスポット軌跡の回転径とから容易に求めることができる。また、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心方向θｂｂは、スポット軌跡の中心位置とスポット軌跡上の点の位置と回転角測定部７で得られる非球面レンズ１の回転角とから求めることができる。
【００６８】
被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａｂと偏心方向θａｂも、基本的には近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂｂと偏心方向θｂｂと同様にして求めることができる。ただし、スポット軌跡検出手段５で検出されるスポットは被検面１ｂを透過し被検面１ａで反射された光によって形成されるため、光が非球面レンズ１を通過する際に受ける影響を考慮する必要がある。このため、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａｂと偏心方向θａｂを求めるには、被検面１ａの近軸曲率半径と被検面１ｂの近軸曲率半径に加えて、非球面レンズ１の肉厚の情報と非球面レンズ１の屈折率の情報とが必要である。これらの情報は、例えば適切な測定装置で測定され、予め処理部１０に入力されている。
【００６９】
処理部１０は、さらに、被検面１ｂを上にした状態の非球面レンズ１における、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの位置と被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの位置を求める。被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａのｘ座標１ｏａｂｘとｙ座標１ｏａｂｙは、図３（ｄ）に示される被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの近軸偏心量δａｂと偏心方向θａｂとにより、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂのｘ座標１ｏｂｂｘとｙ座標１ｏｂｂｙは、図３（ｇ）に示される被検面１ａの近軸曲率中心１ｏｂの近軸偏心量δｂｂと偏心方向θｂｂとにより、次のように求めることができる。
【００７０】
【数１】
2004325348.tif 000003
【００７１】
以上により、被検面１ｂを上にした状態における非球面レンズ１の両面の近軸曲率中心のｘ座標とｙ座標が求まる。
【００７２】
Ｓ４  面形状及び三次元的位置評価工程
次に、測定された被検面１ｂの三次元形状データから、被検面１ｂの三次元的位置関係取得と面形状評価を行なう。具体的には、光軸に対する被検面１ｂの三次元的位置関係の算出と、被検面１ｂの設計面形状と測定面形状の比較を行なう。
【００７３】
被検面１ｂの位置関係取得と面形状評価は、次のようにして行なう。
【００７４】
まず、測定された三次元形状データと設計式の三次元形状データの差が最も小さくなる、回転軸９に対する形状測定データの相対的なシフト（並進移動）量とチルト（傾斜）量を求める。被検面全面の測定された三次元形状データと三次元の形状設計式データを対比させているので、被検面に生じた部分的なうねりや傷による誤差の影響を低く抑えることが可能であり、相対的なシフト量とチルト量を高い精度で得ることができる。被検面１ｂの非球面軸が回転軸９に一致していれば、求められたシフト量とチルト量は共に零になる。
【００７５】
回転軸９に対する相対的なシフト量とチルト量を求めるため、処理部１０は以下の処理を行なう。まず、被検面形状測定部６により得られた被検面１ｂの全面の三次元形状データを取得する。次に、（３）式と（４）式で得られた被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの位置座標分だけ、形状設計式データに対して形状測定データをｘ方向とｙ方向に相対的にシフト（並進移動）させる。続いて、形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるように、形状設計式データに対して形状測定データをｚ軸（回転軸）方向に相対的にシフト（並進移動）させる。さらに、形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるように、形状設計式データに対して形状測定データを被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂを中心にしてｘ方向とｙ方向に相対的にチルト（傾斜）させる。
【００７６】
回転軸９に対する非球面レンズ１の両被検面の近軸曲率中心の位置は、近軸曲率中心位置取得工程Ｓ３において既に求められているので、回転軸９に対する光軸の三次元的位置関係は容易に求めることができる。また、回転軸９に対する被検面１ｂの非球面軸のシフト量とチルト量が前述したように求まるので、光軸に対する非球面軸の三次元的位置関係を求めることができる。従って、光軸に対する被検面１ｂの三次元的位置関係を求めることができる。
【００７７】
なお、測定された三次元形状データの対称軸（すなわち非球面軸）の回転軸９に対するシフト量とチルト量の求め方はこれに限定されるものではない。例えば、測定された三次元形状データを設計式の三次元形状データに対してｘ方向とｙ方向とｚ方向にシフトさせて両者の差が最も小さくなる状態を求め、さらにｚｘ平面内とｙｚ平面内においてチルトを与えて両者の差が最も小さくなる状態を求めることにより、シフト量とチルト量を求めてもよい。
【００７８】
次に、最終的に得られた三次元の形状測定データと三次元の形状設計式データとを比較する。両者の残差が形状偏差であり、これにより（設計値に対する）面形状の評価を行なうことができる。
【００７９】
回転軸９に対する光軸の三次元的位置関係は、両面の近軸曲率中心の位置から、すなわち、（１）式〜（４）式から求めることができる。
【００８０】
まず、図３（ａ）に示される近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂの間のｚ方向の距離Ｚｏを求める。距離Ｚｏは、次の（５）式で与えられる。
【００８１】
【数２】
2004325348.tif 000004
ここで、ｒｂは被検面１ｂの近軸曲率半径、ｒａは被検面１ａの近軸曲率半径、ｄは被検レンズの肉厚である。ｒｂとｒａとｄの値は共に設計値又は別の測定機による測定値により与えられる。
【００８２】
図３（ｂ）に示される、ｚｘ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφｂｘは次の（６）式で与えられる。
【００８３】
【数３】
2004325348.tif 000005
【００８４】
同様に、図３（ｃ）に示される、ｙｚ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφｂｙは次の（７）式で与えられる。
【００８５】
【数４】
2004325348.tif 000006
【００８６】
これらのｚｘ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφｂｘとｙｚ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφｂｙとから、三次元空間内における回転軸９に対する光軸の傾きを求めることができる。
【００８７】
また、被検面の近軸曲率中心の位置は既に求められているので、結局、回転軸９に対する被検面１ｂの三次元的位置関係が求められる。
【００８８】
Ｓ５  非球面偏心取得工程
回転軸９に対する被検面１ｂの非球面軸の三次元的位置関係と、回転軸９に対する非球面レンズ１の光軸の三次元的位置関係とにより、非球面偏心量、すなわち、光軸に対する非球面軸の傾きと、光軸から非球面（被検面１ｂ）の面頂１ｔｂまでの距離とを求める。
【００８９】
処理部１０は、まず、形状測定データのシフト量とチルト量とに基づいて、回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ｂの面頂１ｔｂの位置を求める。
【００９０】
図４（ａ）と図４（ｂ）は、形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるようにチルト（傾斜）された形状測定データに基づく、被検面１ｂの非球面軸と非球面レンズ１の光軸の位置関係を示している。
【００９１】
図４（ａ）は、被検面１ｂの非球面軸と非球面レンズ１の光軸のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図４（ｂ）は、被検面１ｂの非球面軸と非球面レンズ１の光軸のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向から見た図である。
【００９２】
図４（ａ）中のＡｂｘが、ｚ軸（すなわち回転軸９）に対する被検面１ｂの非球面軸のｚｘ平面内におけるチルト量（すなわちｘ方向のチルト量）であり、図４（ｂ）中のＡｂｙが、ｚ軸（すなわち回転軸９）に対する被検面１ｂの非球面軸のｙｚ平面内におけるチルト量（すなわちｙ方向のチルト量）である。
【００９３】
回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ｂの面頂１ｔｂのｘ座標１ｔｂｘは、図４（ａ）に示される形状測定データのｘ方向に関するシフト量１ｏｂｂｘとチルト量Ａｂｘとに基づいて、次の（８）式によって与えられる。また、回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ｂの面頂１ｔｂのｙ座標１ｔｂｙは、図４（ｂ）に示される形状測定データのｙ方向に関するシフト量１ｏｂｂｙとチルト量Ａｂｙとに基づいて、次の（９）式によって与えられる。
【００９４】
【数５】
2004325348.tif 000007
ここで、ｒｂｘとｒｂｙは、非球面レンズ１の被検面１ｂの近軸曲率半径ｒｂ、すなわち、面頂１ｔｂと近軸曲率中心１ｏｂの間の線分を、それぞれｚｘ平面とｙｚ平面に投影したときの線分の長さである。
【００９５】
次に、処理部１０は、非球面レンズ１の被検面１ｂの非球面偏心量εｂと非球面偏心方向θεｂを求める。非球面偏心量εｂと非球面偏心方向θεｂは、それぞれ、非球面レンズ１の光軸に対する被検面１ｂの非球面軸の傾きの量と方向である。
【００９６】
非球面レンズ１の被検面１ｂの非球面偏心量εｂと非球面偏心方向θεｂは、以下の手順に従って求められる。
【００９７】
手順１
まず、図３（ａ）において、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂの間のｚ方向の距離Ｚｏを求める。距離Ｚｏは、前述したように、（５）式で与えられる。
【００９８】
【数６】
2004325348.tif 000008
ここで、ｒｂは被検面１ｂの近軸曲率半径、ｒａは被検面１ａの近軸曲率半径、ｄは被検レンズの肉厚である。
【００９９】
手順２
次に、図３（ａ）において、近軸曲率中心１ｏｂと面頂１ｔｂの間のｚ方向の距離Ｚｂを求める。距離Ｚｂは、次の（１０）式で与えられる。
【０１００】
【数７】
2004325348.tif 000009
【０１０１】
手順３
ｚｘ平面において、−ｙ方向から見たときの、ｚ軸に対する被検面１ｂの非球面軸１ｔｂ−１ｏｂの傾きと、ｚ軸に対する非球面レンズ１の光軸１ｏａ−１ｏｂの傾きとを求めて、ｚｘ平面での非球面軸１ｔｂ−１ｏｂと光軸１ｏａ−１ｏｂの成す角、すなわち被検面１ｂの非球面偏心量εｂのｘ成分εｂｘを求める。
【０１０２】
図３（ｂ）において、ｚｘ平面内におけるｚ軸（回転軸９）に対する光軸の傾きφｂｘは、前述したように、（６）式で与えられる。
【０１０３】
【数８】
2004325348.tif 000010
【０１０４】
図４（ａ）において、ｚｘ平面内におけるｚ軸（回転軸９）に対する非球面軸の傾きＡｂｘは、次の（１１）式で与えられる。
【０１０５】
【数９】
2004325348.tif 000011
【０１０６】
（６）式と（１１）式とから、非球面偏心量εｂのｘ成分εｂｘは、次の（１２）式で表される。
【０１０７】
【数１０】
2004325348.tif 000012
【０１０８】
手順４
図４（ａ）において、ｚｘ平面上において面頂１ｔｂのｘ成分１ｔｂｘから光軸のｘ成分１ｏａｂｘ−１ｏｂｂｘに垂線を下ろしその交点を点Ｃ１とする。点Ｃ１と面頂のｘ成分１ｔｂｘの間の距離Ｌｂｘを求める。距離Ｌｂｘは、次の（１３）式で与えられる。
【０１０９】
【数１１】
2004325348.tif 000013
【０１１０】
手順５
手順３と同様にして、ｙｚ平面において、＋ｘ方向から見たときの、非球面軸１ｔｂ−１ｏｂと光軸１ｏａ−１ｏｂの成す角、すなわち被検面１ｂの非球面偏心量εｂのｙ成分εｂｙを求める。非球面偏心量εｂのｙ成分εｂｙは、次の（１４）式で表される。
【０１１１】
【数１２】
2004325348.tif 000014
【０１１２】
手順６
図４（ｂ）において、ｙｚ平面上において面頂１ｔｂのｙ成分１ｔｂｙから光軸のｙ成分１ｏａｂｙ−１ｏｂｂｙに垂線を下ろしその交点を点Ｃ２とする。点Ｃ２と面頂のｙ成分１ｔｂｙの間の距離Ｌｂｙを求める。距離Ｌｂｙは、次の（１５）式で与えられる。
【０１１３】
【数１３】
2004325348.tif 000015
【０１１４】
手順７
光軸から非球面（被検面１ｂ）の面頂１ｔｂまでの距離がＬｂｘとＬｂｙにより求まるので、次の（１６）式により、非球面偏心量εｂ、すなわち、光軸１ｏａ−１ｏｂに対する被検面１ｂの非球面軸１ｏｂ−１ｔｂの傾きを求める。
【０１１５】
【数１４】
2004325348.tif 000016
【０１１６】
ここで、
【数１５】
2004325348.tif 000017
は光軸から非球面（被検面１ｂ）の面頂１ｔｂまでの距離であり、この量により非球面偏心量を表してもよい。
【０１１７】
手順８
さらに非球面偏心方向θεｂを求める。非球面偏心方向θεｂは、次の（１７）式で与えられる。
【０１１８】
【数１６】
2004325348.tif 000018
以上の手順により、被検面１ｂの非球面偏心の量と方向が正確に求められる。
【０１１９】
手順１〜手順８を行なう順序は上述したものに限らない。例えば、手順３〜手順６は、手順５、手順６、手順３、手順４の順序で行なってもよい。この場合、非球面偏心量εｂのｙ成分εｂｙが先に求められ、ｘ成分εｂｘが後に求められる。また、手順３〜手順６は、手順３、手順５、手順４、手順６の順序で行なってもよい。この場合、図４（ａ）に示された量と図４（ｂ）に示された量とが交互に求められる。
【０１２０】
２．第二段階
次に、非球面レンズ１を反転させ、被検面１ａを上にして非球面レンズ１を保持部３に保持させる。非球面レンズ１は、下の被検面１ｂが保持部３の接触部３ａに接した状態で、保持部３に支持される。なお、非球面レンズ１には回転基準のマークを予め付けておき、回転基準のマークの位置を被検面１ｂを上にしたときと同じ位置に合わせる。その後、被検面１ｂを上にした場合と同様に、保持部３に対する非球面レンズ１の位置調整と位置決めとを行なう。
【０１２１】
続く処理は、被検面１ｂを上にした場合とほぼ同様であるが、非球面レンズ１を反転させているので、近軸曲率中心の偏心方向と非球面偏心方向などの方向については、反転させる方向により、ｘ方向またはｙ方向の正負が逆転し、設計式についてはｚの方向が反転することに注意する必要がある。
【０１２２】
Ｓ６  反転スポット軌跡検出工程
非球面レンズ１の位置決めが完了した後、光を被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａに収束させた状態で、スポットの軌跡を観察する。その後、スポット軌跡検出手段５の光学系の状態を変化させ、光を被検面１ａを透過させて被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂに収束させた状態で、再びスポットの軌跡を検出する。
【０１２３】
このスポットは、被検面１ａを透過した光により形成されているため、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心の影響を受けながら、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの動きに応じて回転する。
【０１２４】
１度目に検出された被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａのスポットの軌跡と２度目に検出された被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂのスポットの軌跡は処理部１０に送られる。処理部１０には、スポットの軌跡に同期して、回転角測定部７から非球面レンズ１の回転角の情報が供給される。処理部１０は、非球面レンズ１の回転角毎のスポットの位置を取得する。
【０１２５】
Ｓ７  反転形状測定工程
次に、形状測定駆動部１１により被検面形状測定部６を徐々に移動させて、回転軸９から被検面形状測定部６までの距離を変えながら、被検面１ａの全面の形状を測定する。
【０１２６】
Ｓ８  反転近軸曲率中心位置取得工程
処理部１０では、反転スポット軌跡検出工程Ｓ６にて検出されたスポットの軌跡に基づいて、回転軸９に対する被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａａと偏心方向θａａと、回転軸９に対する被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂａと偏心方向θｂａを取得する。
【０１２７】
偏心量δａａと偏心方向θａａ、偏心量δｂａと偏心方向θｂａは、前述の近軸曲率中心位置取得工程Ｓ３と同様にして求められる。
【０１２８】
すなわち、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心量δａａは、スポット軌跡検出手段５の観察倍率とスポット軌跡の回転径とから求められる。被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの偏心方向θａａは、スポット軌跡の中心位置とスポット軌跡上の点の位置と回転角測定部７で得られる非球面レンズ１の回転角とから求められる。
【０１２９】
被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの偏心量δｂａと偏心方向θｂａも、基本的には同様にして求めることができるが、前述の近軸曲率中心位置取得工程Ｓ３の説明での際に述べたように、光が非球面レンズ１を通過する際に受ける影響を考慮する必要がある。このため、被検面１ａの近軸曲率半径と被検面１ｂの近軸曲率半径に加えて、非球面レンズ１の肉厚と屈折率の情報が予め処理部１０に入力されている。
【０１３０】
処理部１０は、さらに、被検面１ａを上にした状態の非球面レンズ１における、被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの位置と被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂの位置を求める。被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａのｘ座標１ｏａａｘとｙ座標１ｏａａｙは、求めた被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの近軸偏心量δａａと偏心方向θａａとにより、被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂのｘ座標１ｏｂａｘとｙ座標１ｏｂａｙは、求めた被検面１ａの近軸曲率中心１ｏｂの近軸偏心量δｂａと偏心方向θｂａとにより、次のように求めることができる。
【０１３１】
【数１７】
2004325348.tif 000019
【０１３２】
以上により、被検面１ａを上にした状態における非球面レンズ１の両面の近軸曲率中心のｘ座標とｙ座標が求まる。
【０１３３】
Ｓ９  反転面形状及び三次元的位置評価工程
次に、被検面１ａの測定された全面の三次元形状データから、被検面１ａの三次元的位置関係取得と面形状評価を行なう。
【０１３４】
被検面１ａの位置関係取得と面形状評価は、次のようにして行なう。
【０１３５】
まず、測定された三次元形状データと三次元の設計形状データの差が最も小さくなる、回転軸９に対する形状測定データの相対的なシフト量とチルト量を求める。被検面全面の測定された三次元形状データと三次元の形状設計式データを対比させているので、被検面に生じた部分的なうねりや傷による誤差の影響を低く抑えることが可能であり、相対的なシフト量とチルト量を高い精度で得ることができる。被検面１ａの非球面軸が回転軸９に一致していれば、求められたシフト量とチルト量は共に零になる。
【０１３６】
回転軸９に対する相対的なシフト量とチルト量を求めるため、処理部１０は以下の処理を行なう。まず、被検面形状測定部６により得られた被検面１ａの全面の三次元形状データを取得する。次に、（１’）式と（２’）式で得られた被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａの位置座標分だけ、形状設計式データに対して形状測定データをｘ方向とｙ方向に相対的にシフト（並進移動）させる。続いて、形状測定データと形状設計式データとの差が最も小さくなるように、形状設計式データに対して形状測定データをｚ軸方向（回転軸）に相対的にシフト（並進移動）させる。さらに、形状測定データと形状設計式データとの差が最も小さくなるように、形状設計式データに対して形状測定データを被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａを中心にしてｘ方向とｙ方向に相対的にチルトさせる。
【０１３７】
回転軸９に対する非球面レンズ１の両被検面の近軸曲率中心の位置は、反転近軸曲率中心位置取得工程Ｓ８において既に求められているので、回転軸９に対する光軸の三次元的位置関係は容易に求めることができる。また、回転軸９に対する被検面１ａの非球面軸のシフト量とチルト量が前述したように求まるので、光軸に対する非球面軸の三次元的位置関係を求めることができる。従って、光軸に対する被検面１ａの三次元的位置関係を求めることができる。
【０１３８】
次に、最終的に得られた三次元の形状測定データと三次元の形状設計式データとを比較する。両者の残差が形状偏差であり、これにより（設計値に対する）面形状の評価を行なうことができる。
【０１３９】
回転軸９に対する光軸の三次元的位置関係は、両面の近軸曲率中心の位置から、すなわち、（１’）式〜（４’）式から求めることができる。
【０１４０】
被検面１ｂを上にしたときと同様に、まず、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂの間のｚ方向の距離Ｚｏ’を求める。距離Ｚｏは、次の（５’）式で与えられる。
【０１４１】
【数１８】
2004325348.tif 000020
ここで、ｒｂは被検面１ｂの近軸曲率半径、ｒａは被検面１ａの近軸曲率半径、ｄは被検レンズの肉厚である。ｒｂとｒａとｄの値は共に設計値又は別の測定機による測定値により与えられる。
【０１４２】
ｚｘ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφａｘは次の（６’）式で与えられる。
【０１４３】
【数１９】
2004325348.tif 000021
【０１４４】
同様に、ｙｚ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφａｙは次の（７’）式で与えられる。
【０１４５】
【数２０】
2004325348.tif 000022
【０１４６】
これらのｚｘ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφａｘとｙｚ平面内における回転軸９に対する光軸の傾きφａｙとから、三次元空間内における回転軸９に対する光軸の傾きを求めることができる。
【０１４７】
また、被検面の近軸曲率中心の位置は既に求められているので、結局、回転軸９に対する被検面１ａの三次元的位置関係が求められる。
【０１４８】
処理部１０は、さらに、第一段階で求めた光軸に対する被検面１ｂの三次元的位置関係と被検面１ｂの三次元形状データと、第二段階で求めた光軸に対する被検面１ａの三次元的位置関係と被検面１ａの三次元形状データとにより、非球面レンズ１の光学性能を計算により求める。
【０１４９】
光学性能の計算は、例えば、次のようにして行なう。非球面レンズ１を通過した後の軸上や軸外での光のスポットダイアグラムを求めて、それよりＭＴＦ値を求める。そのＭＴＦ値により非球面レンズ１の光学性能の評価を行なう。ある空間周波数の設計ＭＴＦ値に対して１０％以上低下していると非球面レンズ１が不良であると言う具体的な良品不良品の数値設定が可能であるので、被検面の形状データのみでの評価や、面の光軸に対する三次元位置のみで数値評価を行なうよりも、トータルでの非球面レンズ評価が可能となる。
【０１５０】
Ｓ１０  反転非球面偏心取得工程
回転軸９に対する被検面１ａの非球面軸の三次元的位置関係と、回転軸９に対する非球面レンズ１の光軸の三次元的位置関係とにより、非球面偏心量、すなわち、光軸に対する非球面軸（被検面１ａ）の傾きと、光軸から非球面（被検面１ａ）の面頂１ｔａまでの距離とを求める。
【０１５１】
処理部１０は、まず、形状測定データのシフト量とチルト量とに基づいて、回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ａの面頂１ｔａの位置を求める。
【０１５２】
図６（ａ）と図６（ｂ）は、形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるようにチルト（傾斜）された形状測定データに基づく、被検面１ａの非球面軸と非球面レンズ１の光軸の位置関係を示している。図６（ａ）は、被検面１ａの非球面軸と非球面レンズ１の光軸のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図６（ｂ）は、被検面１ａの非球面軸と非球面レンズ１の光軸のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向から見た図である。
【０１５３】
図６（ａ）中のＡａｘが、ｚ軸（すなわち回転軸９）に対する被検面１ａの非球面軸のｚｘ平面内におけるチルト量（すなわちｘ方向のチルト量）であり、図６（ｂ）中のＡａｙが、ｚ軸（すなわち回転軸９）に対する被検面１ａの非球面軸のｙｚ平面内におけるチルト量（すなわちｙ方向のチルト量）である。
【０１５４】
回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ａの面頂１ｔａのｘ座標１ｔａｘは、図６（ａ）に示される形状測定データのｘ方向に関するシフト量１ｏｂａｘとチルト量Ａａｘとに基づいて、次の（８’）式によって与えられる。また、回転軸９（すなわちｚ軸）に対する被検面１ａの面頂１ｔａのｙ座標１ｔａｙは、図６（ｂ）に示される形状測定データのｙ方向に関するシフト量１ｏｂａｙとチルト量Ａａｙとに基づいて、次の（９’）式によって与えられる。
【０１５５】
【数２１】
2004325348.tif 000023
ここで、ｒａｘとｒａｙは、非球面レンズ１の被検面１ａの近軸曲率半径ｒａ、すなわち、面頂１ｔａと近軸曲率中心１ｏａの間の線分を、それぞれｚｘ平面とｙｚ平面に投影したときの線分の長さである。
【０１５６】
次に、処理部１０は、非球面レンズ１の被検面１ａの非球面偏心量εａと非球面偏心方向θεａを求める。非球面偏心量εａと非球面偏心方向θεａは、それぞれ、レンズの光軸に対する被検面１ａの非球面軸の傾きの量と方向である。
【０１５７】
非球面レンズ１の被検面１ａの非球面偏心量εａと非球面偏心方向θεａは、以下の手順に従って求められる。
【０１５８】
手順１’
まず、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂの間のｚ方向の距離Ｚｏ’を求める。距離Ｚｏは、前述したように、（５’）式で与えられる。
【０１５９】
【数２２】
2004325348.tif 000024
ここで、ｒｂは被検面１ｂの近軸曲率半径、ｒａは被検面１ａの近軸曲率半径、ｄは被検レンズの肉厚である。
【０１６０】
手順２’
次に、近軸曲率中心１ｏａと面頂１ｔａの間のｚ方向の距離Ｚａを求める。距離Ｚａは、次の（１０’）式で与えられる。
【０１６１】
【数２３】
2004325348.tif 000025
【０１６２】
手順３’
ｚｘ平面において、−ｙ方向から見たときの、ｚ軸に対する被検面１ａの非球面軸１ｔａ−１ｏａの傾きと、ｚ軸に対する非球面レンズ１の光軸１ｏａ−１ｏｂの傾きとを求めて、ｚｘ平面での非球面軸１ｔｂ−１ｏｂと光軸１ｏａ−１ｏｂの成す角、すなわち被検面１ｂの非球面偏心量εａのｘ成分εａｘを求める。
【０１６３】
図３（ｂ）において、ｚｘ平面内におけるｚ軸（回転軸９）に対する光軸の傾きφａｘは、前述したように、（６’）式で与えられる。
【０１６４】
【数２４】
2004325348.tif 000026
【０１６５】
図６（ａ）において、ｚｘ平面内におけるｚ軸（回転軸９）に対する非球面軸の傾きＡａｘは、次の（１１’）式で与えられる。
【０１６６】
【数２５】
2004325348.tif 000027
【０１６７】
（６’）式と（１１’）式とから、非球面偏心量εａのｘ成分εａｘは、次の（１２’）式で表される。
【０１６８】
【数２６】
2004325348.tif 000028
【０１６９】
手順４’
図６（ａ）において、ｚｘ平面上において面頂１ｔａのｘ成分１ｔａｘから光軸のｘ成分１ｏａａｘ−１ｏｂａｘに垂線を下ろしその交点を点Ｃ１’とする。点Ｃ１’と面頂のｘ成分１ｔａｘの間の距離Ｌａｘを求める。距離Ｌａｘは、次の（１３’）式で与えられる。
【０１７０】
【数２７】
2004325348.tif 000029
【０１７１】
手順５’
手順３’と同様にして、ｙｚ平面において、＋ｘ方向から見たときの、非球面軸１ｔａ−１ｏａと光軸１ｏａ−１ｏｂの成す角、すなわち被検面１ａの非球面偏心量εａのｙ成分εａｙを求める。非球面偏心量εａのｙ成分εａｙは、次の（１４’）式で表される。
【０１７２】
【数２８】
2004325348.tif 000030
【０１７３】
手順６’
図６（ｂ）において、ｙｚ平面上において面頂１ｔａのｙ成分１ｔａｙから光軸のｙ成分１ｏａａｙ−１ｏｂａｙに垂線を下ろしその交点を点Ｃ２’とする。点Ｃ２’と面頂のｙ成分１ｔａｙの間の距離Ｌａｙを求める。距離Ｌａｙは、次の（１５’）式で与えられる。
【０１７４】
【数２９】
2004325348.tif 000031
【０１７５】
手順７’
光軸から非球面（被検面１ａ）の面頂１ｔａまでの距離がＬａｘとＬａｙにより求まるので、次の（１６’）式により、非球面偏心量εａ、すなわち、光軸１ｏａ−１ｏｂに対する被検面１ａの非球面軸１ｏａ−１ｔａの傾きを求める。
【０１７６】
【数３０】
2004325348.tif 000032
【０１７７】
ここで、
【数３１】
2004325348.tif 000033
は光軸から非球面（被検面１ａ）の面頂１ｔａまでの距離であり、この量により非球面偏心量を表してもよい。
【０１７８】
手順８’
さらに非球面偏心方向θεａを求める。非球面偏心方向θεａは、次の（１７’）式で与えられる。
【０１７９】
【数３２】
2004325348.tif 000034
【０１８０】
以上の手順により、被検面１ａの非球面偏心の量と方向が正確に求められる。
【０１８１】
手順１’〜手順８’を行なう順序は、被検面１ｂを上にした場合と同様に、上述したものに限らない。
【０１８２】
このように、本実施形態においては、非球面レンズ１の両面の非球面の中心付近の近軸曲率中心を正確に測定することにより、回転軸９に対する両面の近軸曲率中心の位置を正確に求めることができ、それによりレンズの光軸を決定することができる。光軸は一つのレンズに対して唯一の存在である。そのレンズ唯一の存在である光軸に対して、一つの非球面に対して唯一の存在である非球面軸（対称軸）の位置が求めることが可能であり、両面非球面の場合は両面ともに各非球面軸が求められるので、光軸に対する両面の三次元的位置関係を算出することが可能である。被検面を上にした状態にて回転軸９に対する光軸の三次元的位置関係を求め、その後回転軸９に対する非球面軸（対称軸）を求めることにより、光軸に対する非球面軸の三次元的位置関係を求めることができる。さらに被検面を反転させて同様のことを行なうことにより光軸に対するもう一方の被検面の非球面軸の三次元的位置関係を求めることができる。先にも述べたように、光軸はレンズに対して唯一の存在であるので、レンズを反転してもその位置関係は不変である。従って、反転の有無により光軸に対する非球面軸の位置関係は変化しない。このことにより、特別な治具を用いることなく、レンズの光軸に対する両面の三次元的位置関係を求めることが可能となる。
【０１８３】
上述した説明では、二つの被検面が共に非球面である非球面レンズを例にあげて説明したが、一方の被検面が非球面、他方の被検面が球面である非球面レンズに対しても同様にして非球面レンズの評価を行なうことが可能である。ただし、一方の被検面が球面の非球面レンズの場合には、以下の点で相違する。
【０１８４】
球面は面頂を持たないため、非球面の非球面軸に相当する対称軸は無数に存在する。また、球面の被検面を下にして非球面レンズを保持部３に保持させたとき、保持部３に保持された非球面レンズ１の被検面の曲率中心は理論的に常に回転軸９上に位置する。従って、非球面の対称軸（すなわち非球面軸）に相当する軸は常に回転軸９に一致する。このため、非球面に対しては必要となる面頂と近軸曲率中心の位置を求める工程を省略できる。
【０１８５】
第二実施形態
本実施形態は、別の非球面レンズ評価装置に向けられている。図７は、本発明の第二実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。図７において、図１中の部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１８６】
図７に示されるように、本実施形態の非球面レンズ評価装置２Ａは、第一実施形態の装置構成に加えて、測定テーブル８Ａの下方に配置された第二のスポット軌跡検出手段５Ａを更に有している。第二のスポット軌跡検出手段５Ａは、スポット軌跡検出手段５と同様の構成を有している。
【０１８７】
回転部４Ａと回転角測定部７Ａと測定テーブル８Ａは共に貫通孔を有し、これらは、第二のスポット軌跡検出手段５Ａと保持部３に保持された非球面レンズ１との間の光路を提供する空間を形成している。
【０１８８】
本実施形態の非球面レンズ評価装置２Ａにおいては、上側のスポット軌跡検出手段５は、非球面レンズ１の上側の被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂに光を収束させた状態で、被検面１ｂで反射された光のスポット軌跡を検出し、下側のスポット軌跡検出手段５Ａは、非球面レンズ１の下側の被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａに光を収束させた状態で、被検面１ａで反射された光のスポット軌跡を検出する。
【０１８９】
第一実施形態においては、スポット軌跡検出手段５は、被検面１ａで反射された光のスポットを形成する光は、他方の被検面１ｂと非球面レンズ１の内部を通過しているために、被検面１ｂの近軸偏心量と偏心方向と近軸曲率半径と、非球面レンズ１の肉厚と屈折率を考慮する必要がある。
【０１９０】
これに対して、本実施形態では、スポット軌跡検出手段５によって非球面レンズ１の被検面１ｂで反射された光のスポットの軌跡を検出し、スポット軌跡検出手段５Ａによって非球面レンズ１の被検面１ａで反射された光のスポットの軌跡を検出しており、被検面からの反射光は共に非球面レンズ１の内部を通過していないので、他方の被検面の影響や非球面レンズ１の特性を考慮する必要がない。これにより、非球面レンズ１の被検面の評価をより高精度に行なうことが可能である。
【０１９１】
第三実施形態
本実施形態は、別の非球面レンズ評価装置に向けられている。図８は、本発明の第三実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。図８において、図７中の部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【０１９２】
図８に示されるように、本実施形態の非球面レンズ評価装置２Ｂは、第二実施形態の装置構成との比較において、第二のスポット軌跡検出手段５Ａを有する代わりに、スポット軌跡検出手段５と非球面レンズ１の被検面１ａまたは被検面１ｂとを選択的に光学的に結合させるミラー１２Ａとミラー１２Ｂとミラー１２Ｃとミラー１２Ｄを有している。
【０１９３】
ミラー１２Ａは、必要に応じて、光路上に配置されるか、光路上から外される。ミラー１２Ａが光路上に位置するとき、スポット軌跡検出手段５からの光は、ミラー１２Ａとミラー１２Ｂで反射されて、非球面レンズ１に照射される。スポット軌跡検出手段５は、非球面レンズ１の被検面１ｂの近軸曲率中心１ｏｂに光を収束させた状態で、非球面レンズ１の被検面１ｂで反射された光のスポットの軌跡を検出する。
【０１９４】
また、ミラー１２Ａが光路上から外れているとき、スポット軌跡検出手段５からの光は、ミラー１２Ｃとミラー１２Ｄで反射されて、非球面レンズ１に照射される。スポット軌跡検出手段５は、非球面レンズ１の被検面１ａの近軸曲率中心１ｏａに光を収束させた状態で、非球面レンズ１の被検面１ａで反射された光のスポットの軌跡を検出する。
【０１９５】
従って、本実施形態の非球面レンズ評価装置２Ｂにおいては、第二実施形態と同じ理由により、被検面の影響や非球面レンズ１の特性を考慮する必要がない。従って、非球面レンズ１の被検面の評価をより高精度に行なうことが可能である。
【０１９６】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１９７】
【発明の効果】
本発明によれば、非球面レンズに測定の基準を付加することなく、非球面レンズの被検面を評価する非球面レンズの評価方法と評価装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。
【図２】図１に示された状態において、非球面レンズの上側の被検面を評価するフローチャートを示している。
【図３】図１に示された非球面レンズの二つの被検面の近軸曲率中心と面頂と非球面軸との位置関係を示しており、図３（ａ）は、二つの被検面の近軸曲率中心と面頂と非球面軸の三次元空間内における位置関係を示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された位置関係のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示された位置関係のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向から見た図であり、図３（ｄ）は、＋ｚ方向から見た図１の下側の被検面の近軸曲率中心の位置を示す図であり、図３（ｅ）は、＋ｚ方向から見た図１の上側の被検面の面頂の位置を示す図であり、図３（ｆ）は＋ｚ方向から見た図１の下側の被検面の面頂の位置を示す図であり、図３（ｇ）は＋ｚ方向から見た図１の上側の被検面の近軸曲率中心の位置を示す図である。
【図４】図１に示された非球面レンズの状態において形状測定された上側の被検面の形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるようにチルト（傾斜）された形状測定データに基づく、図１の上側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸の位置関係を示しており、図４（ａ）は、図１の上側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図４（ｂ）は、図１の上側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向から見た図である。
【図５】図１に示された非球面レンズを反転させた状態において、非球面レンズの上側の被検面を評価するフローチャートを示している。
【図６】図１に示された非球面レンズを反転させた状態において形状測定された上側の被検面の形状測定データと形状設計式データの差が最も小さくなるようにチルト（傾斜）された形状測定データに基づく、図１の下側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸の位置関係を示しており、図６（ａ）は、図１の下側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸のｚｘ平面への投影を−ｙ方向から見た図であり、図６（ｂ）は、図１の下側の被検面の非球面軸と非球面レンズの光軸のｙｚ平面への投影を＋ｘ方向からから見た図である。
【図７】本発明の第二実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。
【図８】本発明の第三実施形態の非球面レンズ評価装置の構成を概略的に示している。
【符号の説明】
２…非球面レンズ評価装置、３…保持部、４…回転部、５…スポット軌跡検出手段、６…被検面形状測定部、７…回転角測定部、１０…処理部、１１…形状測定駆動部。
【図１】
2004325348.tif 000035
【図２】
2004325348.tif 000036
【図３】
2004325348.tif 000037
【図４】
2004325348.tif 000038
【図５】
2004325348.tif 000039
【図６】
2004325348.tif 000040
【図７】
2004325348.tif 000041
【図８】
2004325348.tif 000042