(57)【要約】  【課題】被検面の外部に測定の基準となる部材を固定したり、非球面レンズの外径の大きさに応じて異なるサイズの治具を用いることなく、非球面レンズの光軸に対する被検面の両面の三次元的位置関係、面形状、並びに非球面偏心量及び偏心方向を評価することが可能な非球面レンズの評価方法及び評価装置を提供する。  【解決手段】保持部２と、回転部３，４と、回転角測定部５と、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８と、第１及び第２の三次元形状測定手段１０，１２と、球状接触子１０−１，１２−１の球心位置を検出する接触子測定手段６と、接触子測定手段位置測定手段７と、スポット軌跡検出手段８と第１及び第２の三次元形状測定手段１０，１２と接触子測定手段位置測定手段７とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行う演算手段１４を有する。【選択図】  図２
2005331497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
非球面レンズの回転角を測定する回転角測定部と、
非球面レンズに前記回転部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、
非球面レンズの被検面の三次元形状を測定する球状の接触子を有する、第１及び第２の三次元形状測定手段と、
前記球状接触子の前記回転軸方向の球心位置を検出する接触子測定手段と、
前記接触子測定手段の前記回転軸方向の移動量を検出する接触子測定手段位置測定手段と、
前記スポット軌跡検出手段と前記第１の三次元形状測定手段と前記第２の三次元形状測定手段と前記回転角測定部と前記接触子測定手段と前記接触子測定手段位置測定手段とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行う演算手段を有し、
前記演算手段が、
前記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前記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前記回転軸に対する位置（シフト量及びシフト方向）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（二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の前記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前記第１及び第２の三次元形状測定手段で測定された被検面の三次元形状データと予め分かっている被検面の三次元設計形状データとに基づいて、三次元形状測定された被検面の対称軸（非球面軸）の前記回転軸に対する傾きを求め、
非球面レンズの一方の被検面に前記第１の三次元形状測定手段の球状接触子が接した状態での回転軸方向の前記接触子測定手段の位置と、他方の被検面に前記第２の三次元形状測定手段の球状接触子が接した状態での回転軸方向の前記接触子測定手段の位置とに基づいて、非球面レンズの一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、
非球面レンズの光軸の前記回転軸に対する傾きと被検面の対称軸（非球面軸）の前記回転軸に対する傾きと双方の被検面同士の間の距離とに基づいて、非球面レンズの被検面の三次元的位置を求めるように構成されていることを特徴とする非球面レンズの評価装置。
【請求項２】
前記接触子測定手段が、
前記回転軸と直交する平面に平行な測定光束を発光する発光部と、
該測定光束を受光する受光部と、
該受光部における受光光量により、被検物の回転軸からの距離を検出する演算部を有することを特徴とする請求項１に記載の非球面レンズの評価装置。
【請求項３】
前記演算部が、前記受光部の受光光量が最小となることを検出することにより、前記球状接触子の球心位置を求めるように構成されていることを特徴とする請求項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を評価する方法であって、
一方の被検面を上に向けた状態にて、
被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、
被検物の一方の被検面の三次元形状を取得する工程と、
被検物の外形形状を取得する工程と、
被検物の他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、
被検物の他方の被検面の三次元形状を取得する工程と、
被検物の一方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向と被検物の他方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向とから、回転軸に対する光軸の位置及び傾きを求める工程と、
被検物の一方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、
被検物の他方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、
被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置と、他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置とにより、一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、両者の三次元的位置関係により、回転軸上の一方の被検面と他方の被検面の近軸曲率中心間距離と、一方の被検面の非球面軸の距離と、他方の被検面の非球面軸の距離を補正する工程と、
被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、一方の被検面の非球面面頂の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、他方の被検面の非球面面頂の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、回転軸上の一方の被検面と他方の被検面の近軸曲率中心間距離と、一方の被検面の非球面軸の距離と、他方の被検面の非球面軸の距離とにより、一方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向と、他方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向とを求める工程とを有することを特徴とする非球面レンズの評価方法。
【請求項５】
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を評価する方法であって、
一方の被検面を上に向けた状態にて、
被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポット軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、
被検物の一方の被検面の三次元形状を検出する工程と、
被検物の外形形状を取得する工程と、
被検物の他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、
他方の被検面を上に向けた状態にて、
被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポット軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する工程と、
被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、
被検物の他方の被検面の三次元形状を取得する工程と、
被検物の一方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向と被検物の他方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向とから、回転軸に対する光軸の位置と傾きを求める工程と、
被検物の一方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、
被検物の他方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、
被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置と、他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置とにより、一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、両者の三次元的位置関係を求める工程と、
被検物の光軸に対する一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置関係から一方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向と、光軸に対する他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置関係から他方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向とを求める工程とを有することを特徴とする非球面レンズの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非球面レンズの偏心を測定する評価装置及び評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面レンズの評価装置及び評価方法としては、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おり、例えば特開２０００−４６５４３号公報に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２０００−４６５４３号公報
【０００３】
特許文献１に記載のものは、図８に示すように、三つ（又は三つ以上）の球状部材を被測定物に接着固定するか、又は被測定物を取り付ける治具に球状部材を固定する。次いで、一方の被測定面を測定する。この場合、まず、三つの球状部材を触針式形状測定機で測定して、三つの球状部材の中心位置で決定される座標系を求める。次に、形状測定機を介してこの一方の被測定面を測定し、測定データを三つの球状部材の中心位置で決定される座標系へ座標変換する。次に、被測定物を上下逆にして裏面形状を測定する。この場合、先に一方の被測定面を測定した場合と同様に、まず、三つの球状部材の中心位置を測定し、三つの球状部材の中心位置で決定される座標系を求める。そして、他方の被測定面（裏面）を測定して、測定データを三つの球状部材の中心位置で決定される座標系へ変換する。このように、特許文献１のものは、２つの被測定面の測定データを、同一の座標系に座標変換している。これにより、特許文献１のものは、被測定物（レンズ）の一方の面と他方の面との相対的な位置姿勢（偏心）を評価している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の非球面レンズの評価装置及び評価方法においては、三つ以上の球状部材を、被測定物の被検面に直接的に接着固定するか、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、被測定物が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場合、その側面に三つ以上の球状部材を直接的に固定するのは技術的、精度的に困難であり、工数も非常にかかる。また、治具は、被測定物（レンズ）の外径の大きさに応じて、異なるサイズのものをそれぞれ用意する必要がある。そうすると、新たな治具を製作するたびに、三つ以上の球状部材を治具に設けることになるので、治具の製作に工数がかかる。さらに、いずれの場合も、基準となる三つ以上の球状部材と被測定物との相対的な位置関係について、高精度に測定を行う必要がある。
【０００５】
本発明は上記間題点に鑑みてなされたものであり、非球面レンズの光軸に対する被検面の両面の三次元的位置関係、面形状、並びに非球面偏心量及び偏心方向を、簡単な構成で容易に評価することが可能な非球面レンズの評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による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と、非球面レンズの回転角を測定する回転角測定部と、非球面レンズに前記回転部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、非球面レンズの被検面の三次元形状を測定する球状の接触子を有する、第１及び第２の三次元形状測定手段と、前記球状接触子の前記回転軸方向の球心位置を検出する接触子測定手段と、前記接触子測定手段の前記回転軸方向の移動量を検出する接触子測定手段位置測定手段と、前記スポット軌跡検出手段と前記第１の三次元形状測定手段と前記第２の三次元形状測定手段と前記回転角測定部と前記接触子測定手段と前記接触子測定手段位置測定手段とで得られる情報を演算処理して被検面の評価を行う演算手段を有し、前記演算手段が、前記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前記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前記回転軸に対する位置（シフト量及びシフト方向）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（二つの被検面の各々の近軸曲率中心を通る直線）の前記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前記第１及び第２の三次元形状測定手段で測定された被検面の三次元形状データと予め分かっている被検面の三次元設計形状データとに基づいて、三次元形状測定された被検面の対称軸（非球面軸）の前記回転軸に対する傾きを求め、非球面レンズの一方の被検面に前記第１の三次元形状測定手段の球状接触子が接した状態での回転軸方向の前記接触子測定手段の位置と、他方の被検面に前記第２の三次元形状測定手段の球状接触子が接した状態での回転軸方向の前記接触子測定手段の位置とに基づいて、非球面レンズの一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、非球面レンズの光軸の前記回転軸に対する傾きと被検面の対称軸（非球面軸）の前記回転軸に対する傾きと双方の被検面同士の間の距離とに基づいて、非球面レンズの被検面の三次元的位置を求めるように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の非球面レンズの評価装置においては、前記接触子測定手段が、前記回転軸と直交する平面に平行な測定光束を発光する発光部と、該測定光束を受光する受光部と、該受光部における受光光量により、被検物の回転軸からの距離を検出する演算部を有するのが好ましい。
【０００８】
また、本発明の非球面レンズの評価装置においては、前記演算部が、前記受光部の受光光量が最小となることを検出することにより、前記球状接触子の球心位置を求めるように構成されているのが好ましい。
【０００９】
また、本発明による非球面レンズの評価方法は、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を評価する方法であって、一方の被検面を上に向けた状態にて、被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、被検物の一方の被検面の三次元形状を取得する工程と、被検物の外形形状を取得する工程と、被検物の他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、被検物の他方の被検面の三次元形状を取得する工程と、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向と被検物の他方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向とから、回転軸に対する光軸の位置及び傾きを求める工程と、被検物の一方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、被検物の他方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置と、他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置とにより、一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、両者の三次元的位置関係により、回転軸上の一方の被検面と他方の被検面の近軸曲率中心間距離と、一方の被検面の非球面軸の距離と、他方の被検面の非球面軸の距離を補正する工程と、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、一方の被検面の非球面面頂の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、他方の被検面の非球面面頂の回転軸に対するシフト量及びシフト方向と、回転軸上の一方の被検面と他方の被検面の近軸曲率中心間距離と、一方の被検面の非球面軸の距離と、他方の被検面の非球面軸の距離とにより、一方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向と、他方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向とを求める工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の他の非球面レンズの評価方法は、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を評価する方法であって、一方の被検面を上に向けた状態にて、被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポット軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する工程と、被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、被検物の一方の被検面の三次元形状を検出する工程と、被検物の外形形状を取得する工程と、被検物の他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接する状態で、球状接触子の回転軸方向の位置を検出する工程と、他方の被検面を上に向けた状態にて、被検物を回転させながら、他方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、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被検物の回転角を検出する工程と、被検物の他方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の他方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物を回転させながら、一方の被検面に光を回転軸に沿って照射し、反射光のスポットの軌跡を検出すると共に、スポット軌跡上の各点に対応する被検物の回転角を検出する工程と、被検物の一方の被検面の反射光のスポットの軌跡と被検物の回転角とに基づき、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の回転軸に対するシフト量及びシフト方向を求める工程と、被検物の他方の被検面の三次元形状を取得する工程と、被検物の一方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向と被検物の他方の被検面の近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向とから、回転軸に対する光軸に位置と傾きを求める工程と、被検物の一方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、被検物の他方の被検面の三次元測定形状と三次元設計形状とから、回転軸に対する被検物の他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置及び傾き、並びに形状偏差を求める工程と、被検物の一方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置と、他方の被検面に三次元形状測定手段の球状接触子が接触する状態での球状接触子の回転軸方向の位置とにより、一方の被検面と他方の被検面との間の距離を求め、両者の三次元的位置関係を求める工程と、被検物の光軸に対する一方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置関係から一方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向と、光軸に対する他方の被検面の対称軸（非球面軸）の位置関係から他方の被検面の非球面偏心量及び非球面偏心方向とを求める工程とを有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の非球面レンズの評価装置によれば、非球面レンズの各面の三次元的位置関係を、簡単な構成で正確に求めることが可能となる。その際、非球面レンズの外径の大きさに応じて異なるサイズの治具を用いたり、測定の基準となる部材を非球面レンズに固定する必要がない。
【００１２】
また、本発明の非球面レンズの評価装置によれば、発光部と、受光部とを備えた接触子測定手段と、演算部とを備えているので、三次元形状測定手段の球状接触子の球心位置を求めるようにすることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の非球面レンズの評価装置によれば、演算部が、受光部の受光光量が最小となることを検出するので、高精度に球心位置を求めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の非球面レンズの評価方法によれば、回転軸上の一方の被検面と他方の被検面の近軸曲率中心間距離と、一方の被検面の非球面軸の距離と、他方の被検面の非球面軸の距離を補正するので、被検面の両面の三次元的位置関係、並びに非球面偏心量及び非球面偏心方向を正確に求めることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の他の非球面レンズの評価方法によれば、被検物を上下反転させるので、被検面が保持部に干渉されず、被検面の三次元形状測定の測定範囲が制限されることなく、被検面を測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の非球面レンズの評価装置及び評価方法によれば、非球面レンズの外径の大きさに応じて異なるサイズの治具を用いたり、測定の基準となる部材を非球面レンズに固定することなく、非球面レンズの光軸に対する被検面の両面の三次元的位置関係、面形状、並びに非球面偏心量及び偏心方向を評価することが可能な非球面レンズの評価方法及び評価装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第一実施形態）
本発明の実施形態の説明に先立ち、非球面レンズの偏心について説明する。
図１は両面非球面レンズにおける非球面偏心量及び非球面偏心方向を概略的に示す説明図である。
図１の両面非球面レンズ１は、上側被検面１Ａと下側被検面１Ｂとからなる。
非球面の中心付近の曲率中心を近軸曲率中心という。上側被検面１Ａの近軸曲率中心を符号ｏａで表し、同様に下側被検面１Ｂの近軸曲率中心を符号ｏｂで表す。
両面の近軸曲率中心ｏａ，ｏｂを結ぶ軸Ａｘが両面非球面レンズ１の光軸であり、この光軸Ａｘが非球面偏心の評価の基準となる。
【００１８】
また、上側被検面１Ａの非球面面頂ｔａと近軸曲率中心ｏａとを結んだ軸Ａｘａが、上側被検面１Ａの非球面軸である。同様に、下側被検面１Ｂの非球面面頂ｔｂと近軸曲率中心ｏｂとを結んだ軸Ａｘｂが、下側被検面１Ｂの非球面軸である。言い換えると、非球面面頂とは、非球面と非球面軸（回転対称軸）との交点であり、必ずしも面の最も高い点ではない。また、非球面軸は、回転対称非球面の回転対称軸でもある。
【００１９】
両面非球面レンズ１が設計どおりに製作されていれば、光軸Ａｘと各面の非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂは完全に一致する。しかしながら、実際には製作誤差により、光軸Ａｘと各面の非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂは一致しない。
通常の場合、図１(a)に示すように、二つの非球面軸Ａｘａ，Ａｘｂは、理想状態から傾いている。ここで、光軸Ａｘと非球面軸Ａｘａとは、角度εａを成して交差している。また、光軸Ａｘと非球面軸Ａｘｂとは、角度εｂを成して交差している。この角度εａが上側被検面１Ａの非球面偏心量であり、角度εｂが下側被検面１Ｂの非球面偏心量である。
【００２０】
非球面偏心量は、(1)光軸に対する非球面軸の傾き（チルト）、(2) 光軸に対する非球面軸の距離（シフト）で定義することができる。
上記角度εａ、εｂは、光軸に対する非球面軸の傾き（チルト）で、非球面偏心量を定義した場合である。
また、光軸に対する距離（シフト）で、非球面偏心量を定義した場合は、上側被検面１Ａの非球面面頂ｔａと光軸Ａｘとの間の距離δａが、上側被検面１Ａの非球面偏心量（シフト）である。また、下側被検面１Ｂの非球面面頂ｔｂと光軸Ａｘとの間の距離δｂが、下側被検面１Ｂの非球面偏心量（シフト）である。
【００２１】
非球面軸が光軸に対して傾いている場合には、図１(b)，(c)に表すように、原点から非球面面頂への方向が非球面偏心の方向になる。なお、図１(b)，(c)では、光軸がｘｙ平面の原点である。
具体的には、図１(b)の場合、ｘｙ平面におけるｘ軸とｙ軸との交点が光軸Ａｘを表している。このｘｙ平面において、上側被検面１Ａの非球面面頂ｔａをプロットする。そして、ｘ軸を角度の基準（０度）とすると、ｘ軸と線分Ａｘ−ｔａとのなす角度θεａが、上側被検面１Ａの非球面偏心の方向になる。
同様に、図１(c)の場合も、ｘｙ平面の原点が光軸Ａｘを表している。そして、ｘ軸と線分Ａｘ−ｔｂとのなす角度θεｂが、下側被検面１Ｂの非球面偏心の方向になる。
【００２２】
図２は本発明の第一実施形態にかかる非球面レンズの評価装置の概略構成図である。
図２において、非球面レンズの評価装置１６は、レンズホルダ２と、エアスピンドル３と、モータ４と、ロータリーエンコーダ５と、スポット軌跡検出手段８と、接触式測長器１０と、測長器移動テーブル１１と、接触式測長器１２と、測長器移動テーブル１３と、非接触式測長器６と、非接触式測長器移動テーブル７と、演算手段１４と、モニタ１５を有している。
【００２３】
両面非球面レンズ１は、それぞれ非球面である上側被検面１Ａと下側被検面１Ｂとからなる。
レンズホルダ２は、被検物である両面非球面レンズ１を保持する。
エアスピンドル３は、モータ４を介して、レンズホルダ２を回転させる。その際、レンズホルダ２の回転は、回転軸１７を中心として行われる。
モータ４は、エアスピンドル３を回転させる。
ロータリーエンコーダ５は、エアスピンドル３の回転角により被検物の回転角を検出する。
スポット軌跡検出手段８は、両面非球面レンズ１の各面に光を照射し、反射した光のスポットの軌跡を検出する。
【００２４】
接触式測長器１０は、両面非球面レンズ１の上側被検面１Ａの三次元形状を測定する。この接触式測長器１０は、プローブ１０−１を有している。
測長器移動テーブル１１には、接触式測長器１０が設けられている。測長器移動テーブル１１は、接触式測長器１０を測定基準位置、形状測定位置及び退避位置に移動させるためにｘｙｚ方向に駆動する。
接触式測長器１２は、両面非球面レンズ１の下側被検面１Ｂの三次元形状を測定する。この接触式側長器１２は、プローブ１２−１を有している。
測長器移動テーブル１３には、接触式測長器１２が設けられている。測長器移動テーブル１３は、接触式測長器１２を測定基準位置、形状測定位置及び退避位置に移動させるためにｘｙｚ方向に駆動する。
非接触式測長器６は、プローブ１０−１とプローブ１２−１の間の距離（以下、プローブ間距離とする）を検出する。このプローブ間距離は、回転軸に沿う方向における距離である。
非接触式測長器移動テーブル７には、非接触式測長器６が搭載されている。非接触式測長器移動テーブル７は、プローブ間距離を検出するために、ｚ方向に移動する。また、この非接触式測長器移動テーブル７は、非接触式測長器６を退避位置に移動させるために、所定方向（例えばｘ方向）に駆動する。
【００２５】
演算手段８は、評価装置における移動部の制御、スポット軌跡検出手段８で検出されたスポットの軌跡と両面非球面レンズ１の回転位置とに関する情報の処理、接触式測長器１０，１２より得られる三次元形状の処理、非球面偏心等の計算を行う。
モニタ１５は、測定結果等を表示する。
【００２６】
図３(a)は、図２に示した非接触式測長器６を、ｚ軸のプラス方向（即ち、上方）から見た状態を示す説明図である。
非接触式測長器６は、投光部６Ａと、受光部６Ｂと、ベース部６Ｃとで構成されている。投光部６Ａは、測定光６Ｄを発する光源を有している。受光部６Ｂは、投光部６Ａから発した測定光を受光し、受光光量を検出する受光素子を有する。ベース部６Ｃは、両端に接続部を有し、この接続部を介して投光部６Ａと受光部６Ｂを支えている。
ベース部６Ｃは、非接触式測長器移動テーブル７上に固定されている。
投光部６Ａは、平行なレーザ光を測定光６Ｄとして照射する。
【００２７】
図３(b)は、図３(a)に示した受光部６Ｂを、受光部の正面から見た状態を示す説明図である。
受光部６Ｂの正面には、スリット形状のマスク６Ｂ−１が設けられている。マスク６Ｂ−１は、スリット状の開口部が設けられている。この開口部の形状は、ｚ軸方向の幅が、ｘ方向の幅に比べて狭い形状となっている。また、ｘ軸方向の幅は、ある範囲の測定光６Ｄの光量変化を読み取ることが可能な幅となっている。
【００２８】
レンズホルダ２は、円筒形状に形成されている。図２にはレンズホルダ２の断面が示されている。レンズホルダ２の上側端面は、輪帯形状を有しており、レンズホルダ２の中心軸に直交している。レンズホルダ２の上側端面は、内側の円形接触部と外側の円形接触部を有している。内側の円形接触部は、上側端面と内周面との境界であって、円形のエッジからなる。また、外側の円形接触部は、上側端面と外周面との境界であって、円形のエッジから成る。レンズホルダ２は、内側及び外側の円形接触部の中心点が、エアスピンドル３の回転軸１７上に位置するように、エアスピンドル３上に配置される。
【００２９】
スポット軌跡検出手段８は、光源８ａと、コリメートレンズ８ｂと、ハーフミラー８ｃと、結像光学系８ｄ，８ｆと、撮像素子８ｅとを含んでいる。
光源８ａは、例えばランプで構成されている。
ハーフミラー８ｃは、コリメートレンズ８ｂと結像光学系８ｄの間に配置されている。よって、光源８ａから発せられた光は、ハーフミラー８ｃを透過して、両面非球面レンズ１（被検物）に照射される。また、ハーフミラー８ｃは、両面非球面レンズ１のレンズ面からの戻り光を撮像素子８ｅへ向けて反射する。つまり、ハーフミラー８ｃは、被検物に向かう光と被検物から戻る光の一部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い。例えば、プリズムで分離光学素子を構成しても良い。
【００３０】
なお、結像光学系８ｄは、図２では省略化して一枚のレンズで示したが、実際には、通常、複数のレンズを含むレンズ群で構成されている。それら複数のレンズのうちの一部は、光軸に沿って移動可能になっている。よって、それら複数のレンズの位置を調整することにより、光源８ａからの光を所望の大きさの径（点）に収束させることができる。なお、結像光学系８ｄを構成するレンズの位置調整を行うために、移動機構を設けることが好ましい。移動機構としては、例えば、モータ等を利用したステージがある。そして、モータの制御を演算手段１４で行えば、遠隔操作により、レンズの位置調整を行うことが可能となる。
【００３１】
このように構成された第一実施形態の評価装置では、光源８ａから発せられた光は、コリメートレンズ８ｂ、ハーフミラー８ｃ、結像光学素子８ｄを経て、両面非球面レンズ１に照射される。上側被検面１Ａの測定を行う場合、上側被検面１Ａを透過して上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａに収束するように、光が照射される。一方、下側被検面１Ｂの測定を行う場合、下側被検面１Ｂで反射した光が下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂに収束するように、光が照射される。そして、上側被検面１Ａ又は下側被検面１Ｂで反射した光は、結像光学系８ｄ、ハーフミラー８ｃ、結像光学系６ｆを経て撮像素子８ｅの撮像面で収束する。このようにして、撮像面上に、ビームスポットが形成される。
【００３２】
ここで、測定対象になっている被検面の近軸曲率中心が、エアスピンドル３の回転軸１７上に位置していないとする。この場合、ビームスポットは、両面非球面レンズ１の回転に伴って移動し、その軌跡は結像面上で円を描く。すなわち、スポットの「振れ回り」が生じる。
そこで、両面非球面レンズ１を回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。その際、モータ４を介して、エアスピンドル３を回転させることで、両面非球面レンズ１を回転させる。この状態で、スポットの「振れ回り」によって生じる円の半径から、被検面における「近軸曲率中心のシフト量」を算出する。また、反射スポットの振れ回りの中心から各スポットへの方向と、ロータリーエンコーダ５により検出する反射スポットの各点における両面非球面レンズ１の回転角とから、被検面の「近軸曲率中心のシフト方向」を算出する。
【００３３】
上述のように、接触式測長器１０は、測長器移動テーブル１１に設けられている。そこで、上側被検面１Ａの測定を行う場合、まず、プローブ１０−１を上側被検面１Ａに接触させる。そして、測長器移動テーブル１１を介して、接触式測長器１０を図２で示される横方向（ｘ方向）に移動させる。また、それとともに、モータ４を回転させて、両面非球面レンズ１を回転させる。このようにして、上側被検面１Ａの複数箇所で、形状を測定する。ここで、接触式測長器１０の移動を連続的に行えば、測定パターンは螺旋状の軌跡となる。一方、一回転するごとに接触式測長器１０を離散的に移動させると、測定パターンは輪帯状になる。
接触式測長器１０は、両面非球面レンズ１の回転に伴う上側被検面１Ａの回転軸１７からの等距離におけるｚ軸方向の変位量を検出する。
なお、下側被検面１Ｂについては、上側被検面１Ａと同様にして測定を行えばよい。すなわち、接触式測長器１２を用いて、下側被検面１Ｂの回転軸１７からの等距離におけるｚ軸方向の変位量を検出する。
【００３４】
両面非球面レンズ１を回転させずに、図２で示されるｘ軸方向及びｙ軸方向に、接触式測長器１０又は接触式測長器１２を移動させてもよい。このようにしても、被検面全面の三次元測定形状データを取得することができる。
【００３５】
次に、第一実施形態の評価装置を用いた非球面レンズの評価方法について説明する。
まず、第一実施形態の非球面レンズの評価方法における概略処理手順を工程名で示す。
１−１．概略心出し調整工程
１−２．心出し調整工程
１−３．上側被検面１Ａの近軸曲率中心測定工程
１−４．下側被検面１Ｂの近軸曲率中心測定工程
１−５．上側プローブ位置検出工程
１−６．上側面三次元形状測定工程
１−７．外径振れ検出工程
１−８．下側プローブ位置検出工程
１−９．下側面三次元形状測定工程
１−１０．光軸の位置及び傾き検出工程
１−１１．上側被検面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程
１−１２．下側被検面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程
１−１３．被検面間の三次元的位置関係検出工程
１−１４．非球面偏心量及び非球面偏心方向検出工程
【００３６】
上記の処理手順を経ることにより、両面非球面レンズ１の被検面間の三次元的位置関係、各面の面形状評価、並びに、非球面偏心量及び非球面偏心方向を求めることができる。
特に、第一実施形態の非球面レンズの評価方法では、上記１３．の被検面間の三次元的位置関係検出工程を備えているので、被検面間の三次元的な位置関係を正確に求めることが可能となる。
【００３７】
次に、各工程の詳細について説明する。
（１−１．概略心出し調整工程）
まず、上側被検面１Ａをスポット軌跡検出手段８側に向けた（即ち、上に向けた）状態にする。そして、この状態で、両面非球面レンズ１をレンズホルダ２に設置する。
次に、エアスピンドル３を介して両面非球面レンズ１を回転させながら、調心を行う。
調心を行う理由は、両面非球面レンズ１をレンズホルダ２に載せただけでは、スポット軌跡検出手段８の観察範囲内に、反射スポット（ビームスポット）が入らない場合が多いからである。また、その原因は、両面非球面レンズ１の光軸が、回転軸１７に対して傾いていることや、ずれていたりしていることである。
そこで、まず、本工程において、上側被検面１Ａによって形成される反射スポットが、スポット軌跡検出手段８の観察範囲内に入るように、概略の心出しを非接触式測長器６の出力を用いて行う。
【００３８】
具体的には、まず、非接触式測長器６を、両面非球面レンズ１の外周部１Ｃと対向する位置に移動させる。この移動は、非接触式測長器移動テーブル７を介して行う。次いで、両面非球面レンズ１を、モータ４を介して回転させる。そして、この状態で、非接触式測長器６の出力（受光光量）とロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。２つの入力を演算手段１４で処理することにより、両面非球面レンズ１の外周部１Ｃの位置に関する情報が得られる。そこで、この情報に基づいて、外周部１Ｃの振れ量が小さくなるように、両面非球面レンズ１の位置を調整する。
外周部１Ｃの振れ量が小さくなると、反射スポットがスポット軌跡検出手段８の観察範囲内に入るようになる。
【００３９】
（１−２．心出し調整工程）
次に、本工程において、スポット軌跡検出手段８を用いて両面非球面レンズ１の位置調整（偏心調整）を行う。
具体的には、上側被検面１Ａの対称軸付近の近軸球面に対して、スポット軌跡検出手段８の測定光束を垂直に入射させる。これは、結像光学系８ｄを構成するレンズの位置を調整することで行える。
次に、両面非球面レンズ１を回転させながら、近軸曲率中心１ｏａの回転軸１７に対するシフト量を算出し、このシフト量が概ねゼロとなるように偏心調整を行う。近軸曲率中心１ｏａは、上側被検面１Ａの近軸曲率中心である。なお、両面非球面レンズ１の回転は、エアスピンドル３を介して行う。また、シフト量の算出は演算装置１４を介して行う。シフト量の算出には上側被検面１Ａからの反射スポットの位置を利用するが、反射スポットの位置は検出スポット軌跡検出手段８で行う。
なお、本工程における偏心調整では、近軸曲率中心１ｏａを回転軸１７に完全に一致させる必要はない。しかしながら、両者をできるだけ一致させておくのが好ましい。この点について、説明する。被検面の測定は、最初の面（図１では上側被検面１Ａ）だけでなく、次の面（図１では下側被検面１Ｂ）についても行う。この時、次の面の近軸曲率中心について、シフト量の測定を行うには、近軸領域で計算を行う必要がある。そのため、最初の面（図１では上側被検面１Ａ）のシフト量が小さい方が、近軸領域における計算結果として、高い精度の結果を得ることができる。その結果、次の面（図１では下側被検面１Ｂ）の近軸曲率中心の位置検出精度が高くなる。
両面非球面レンズ１の上側被検面１Ａの心出し調整が完了すると、次の工程に移る。次の工程では、近軸曲率中心１ｏａの回転軸１７に対するシフト量及びシフト方向を、スポット位置検出手段８を介して検出する。
【００４０】
（１−３．上側被検面１Ａの近軸曲率中心測定工程）
理想的な状態は、上側被検面１Ａが、回転軸１７に対してシフト及びチルトしていない状態（理想的な状態）である。このような状態においては、上側被検面１Ａに垂直に入射した測定光束は、垂直に反射して同じ光路を戻る。この反射した測定光束は、結像光学系８ｄを通過し、ハーフミラー８ｃを介して結像光学系８ｆに導かれる。そして、結像光学系８ｆを介して、反射光束は撮像素子８ｅ上に結像する。その結果、撮像素子８ｅ上に、反射スポットが形成される。
そこで、測定光束を上側被検面１Ａに垂直に入射させた状態で、エアスピンドル３をモータ４を介して回転させる。すると、理想的な状態では、反射スポットは移動しない。一方、上側被検面１Ａにシフト及びチルトが存在する場合、反射スポットは撮像素子８ｅ上で回転する。ここで、反射スポットの回転による軌跡は、円となる。この円の半径は、上側被検面１Ａの回転軸１７に対するシフト量に、スポット軌跡検出手段８の観察光学倍率を掛けた量になる。なお、正確には、スポット軌跡検出手段８は、ほぼ球面とみなせる近軸曲率の範囲に測定光束を照射している。よって、非球面でのみ発生するチルトについて考慮する必要はなく、シフトのみを考慮すれば良い。
そこで、本工程では、エアスピンドル３を回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。そのときの反射スポットの振れ回りの中心から各スポットへの方向と、ロータリーエンコーダ５により検出する反射スポットの各点における両面非球面レンズ１の回転角とから、両面非球面レンズ１の上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１を演算手段１４で算出する。
【００４１】
（１−４．下側被検面１Ｂの近軸曲率中心測定工程）
次に、本工程では、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心を測定する。
測定光束が上側被検面１Ａを透過している状態にする。この状態で、下側被検面１Ｂの対称軸付近の近軸球面に対して、測定光束を垂直に測定光束を入射させる。これは、結像光学系８ｄを構成するレンズの位置を調整することで行える。下側被検面１Ｂで反射した測定光束は、結像光学系８ｄを通過し、ハーフミラー８ｃを介して結像光学系８ｆに導かれる。そして、結像光学系８ｆを介して、測定光束は撮像素子８ｅ上に結像する。その結果、撮像素子８ｅ上に、反射スポットが形成される。
測定光束が下側被検面１Ｂに垂直に入射した状態で、エアスピンドル３を回転させる。すると、反射スポットは、下側被検面１Ｂの回転に伴って撮像素子８ｅ上で回転する。なお、反射スポットは、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフトによる影響を受けて移動する。
反射スポットが形成された状態で、エアスピンドル３を回転させる。そしてこの状態で、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。そして、以下の情報(1)〜(5)を考慮して、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量δｂ１、及びシフト方向θｂ１を演算手段１４で算出する。
(1)反射スポットの振れ回りの半径
(2)振れ回りの中心から各点での被検物である両面非球面レンズ１の回転位置の情報
(3)上記（１−３．上側被検面１Ａの近軸曲率中心測定工程）において求めた近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１
(4)上側被検面１Ａ及び下側被検面１Ｂの近軸曲率半径
(5)両面非球面レンズ１の肉厚及び屈折率の情報
【００４２】
（１−５．上側プローブ位置検出工程）
次に、本工程では、上側プローブの位置を検出する。
具体的には、両面非球面レンズ１の回転角が基準状態になるように、エアスピンドル３を回転させた後、停止させる。
ここで回転角の基準状態について説明する。
両面非球面レンズ１を三次元評価するために、ロータリーエンコーダ５のある値を基準として設定する。両面非球面レンズ１の三次元形状評価及び非球面偏心評価を行う場合には、両面非球面レンズ１が基準の角度の状態で図１（ｂ）、（ｃ）に示すようにｘ軸、ｙ軸及び偏心方向を設定する。このように、両面非球面レンズ１を基準角に設定した状態を基準状態とする。
接触式測長器１０を移動させて、上側被検面１Ａに、プローブ１０−１を接触させる。接触式測長器１０の移動は、接触式測長器移動テーブル１１を介して行う。
ここで、両面非球面レンズ１のｘ軸上またはｙ軸上の位置で、プローブ１０−１が上側被検面１Ａに接する状態が良い。このようにすれば、後で簡単に、被検面の三次元的位置関係を求めることができる。
回転軸１７からプローブ１０−１の接触位置までの距離を、ＲSAとする。
このときの状態は、図４において、プローブ１０−１のみが上側被検面１Ａに接触している状態である。
その状態で接触式測長器１０と両面非球面レンズ１を固定し、非接触式測長器６を回転軸１７の方向に沿って移動させて、プローブ１０−１の中心位置を求める。
【００４３】
次に、非接触式測長器６を、測定位置がプロ−ブ１０−１よりも上側の位置に来るように、回転軸１７の方向に沿って移動させる。なお、非接触式測長器６の移動は、非接触式測長器移動テーブル７を介して行う。
このときの非接触式測長器６の様子を図３(a)に示す。図３(a)は、ｚ軸の上方から見た時の図である。
ここで、非接触式測長器６の測定位置は、プロ−ブ１０−１よりも上側の位置にある。よって、非接触式測長器６の測定光６Ｄは、プローブ１０−１と交差しない。すなわち、測定光６Ｄは、プローブ１０−１によって遮られていない状態となっている。そこで、この状態から、非接触式測長器６を、回転軸１７の方向に沿って下げていく。すると、プローブ１０−１により、測定光６Ｄが徐々に遮られてくるので、受光部６Ｂで検知する受光光量が徐々に小さくなる。受光部６Ｂで検知する受光光量は、測定光６Ｄが、ちょうどプローブ１０−１の中心部を通る位置に到達した時に、最も小さくなる。（なお、実際には、測定光６Ｄは、プローブ１０−１を透過しない。）さらに、非接触式測長器６を、回転軸１７の方向に沿って下げていくと、逆に光量は除々に大きくなる。なお、測定光６Ｄが、両面非球面レンズ１に遮られるようになると、光量は徐々に小さくなる。
そこで、受光部６Ｂで検知した受光光量が最も小さくなったときの回転軸１７方向の点から、プローブ１０−１の中心位置を求めて、その点をＰA’とする。（図４参照）
【００４４】
（１−６．上側面三次元形状測定工程）
次に、本工程では、接触式測長器１０を、回転軸１７と直交する方向に移動させる。接触式測長器１０の移動は、接触式測長器移動テーブル１１を介して行う。また、その移動は、徐々に行う。これによって、回転軸１７からプローブ１０−１までの距離を、変えることができる。その結果、上側被検面１Ａの三次元形状を測定することができる。
上側被検面１Ａの三次元形状を測定後、接触式測長器１０を他の部分と干渉しない位置に移動させる。移動は、接触式測長器移動テーブル１１を介して行う。
【００４５】
（１−７．外形振れ検出工程）
次に、本工程では、両面非球面レンズ１の外形振れを検出する。
具体的には、非接触式測長器６の測定位置を、両面非球面レンズ１の外周部１Ｃのほぼ上端に位置させる。測定位置の調整は、非接触式測長器移動テーブル７を介して行う。
エアスピンドル３を回転させて、両面非球面レンズ１を回転させる。エアスピンドル３の回転は、モータ４を介して行う。この状態で、非接触式測長器６の出力と、ロータリーエンコーダ５の出力とを、演算手段１４に入力する。演算手段１４は、入力されたデータから、両面非球面レンズ１の上端部の外形形状を求める。
次いで、非接触式測長器６を回転軸１７方向に除々に下方に移動させる。非接触式測長器６の移動は、非接触式測長器移動テーブル７を介して行う。このようにして、両面非球面レンズ１の複数箇所の外形形状を測定する。また、同時に、非接触式測長器６の回転軸１７に沿う方向の位置を検出する。これにより、両面非球面レンズ１の外周面１Ｃ全体の三次元的外形形状が求まる。
【００４６】
（１−８．下側プローブ位置検出工程）
次に、本工程では、下側プローブの位置を検出する。
具体的には、両面非球面レンズ１の回転角が基準状態になるように、エアスピンドル３を回転させて停止させる。エアスピンドル３の回転は、モータ４を介して行う。
接触式測長器１２を移動させて、下側被検面１Ｂに、プローブ１２−１を接触させる。接触式測長器１２の移動は、接触式測長器移動テーブル１３を介して行う。
ここで、回転軸１７からプローブ１２−１の接触位置までの距離を、ＲSBとする。
このときの状態は、図４において、プローブ１２−１のみが下側被検面１Ｂに接触している状態である。
その状態で接触式測長器１２と両面非球面レンズ１を固定し、非接触式測長器６を回転軸１７の方向に沿って移動させて、プローブ１２−１の中心位置を求める。
【００４７】
次に、非接触式測長器６を、測定位置がプローブ１２−１よりも下側の位置に来るように、回転軸１７の方向に沿って移動させる。なお、非接触式測長器６の移動は、非接触式測長器移動テーブル７を介して行う。
ここで、非接触式測長器６の測定位置は、プローブ１２−１よりも下側の位置にある。よって、非接触式測長器６の測定光６Ｄは、プローブ１２−１と交差しない。すなわち、測定光６Ｄは、プローブ１０−１によって遮られていない状態となっている。そこで、この状態から、非接触式測長器６を、回転軸１７の方向に沿って上げていく。すると、プローブ１２−１により、測定光６Ｄが徐々に遮られてくるので、受光部６Ｂで検知する受光光量が徐々に小さくなる。受光部６Ｂで検知する受光光量は、測定光６Ｄが、ちょうどプローブ１２−１の中心部を通る位置に到達した時に、最も小さくなる。（なお、実際には、測定光６Ｄはプローブ１０−１を透過しない。）さらに非接触式測長器６を、回転軸１７の方向に上げていくと、逆に光量は除々に大きくなる。なお、測定光６Ｄが、両面非球面レンズ１に遮られるようになると、光量は徐々に小さくなる。
そこで、受光部６Ｂで検知した受光光量が最も小さくなったときの点から、プローブ１２−１の回転軸１７方向の中心位置を求めて、その点をＰB’とする（図４参照）。
プローブ１２−１の位置測定後、非接触式測長器移動テーブル７を介して非接触式測長器６を他の部分と干渉しない位置に移動させる。
【００４８】
（１−９．下側面三次元形状測定工程）
次に、本工程では、接触式測長器１２を、回転軸１７と直交する方向に移動させる。接触式測長器１２の移動は、接触式測長器移動テーブル１３を介して行う。また、その移動は、徐々に行う。これによって、回転軸１７からプローブ１２−１までの距離を、変えることができる。その結果、下側被検面１Ｂの三次元形状を測定することができる。ここで、測定できる範囲は、レンズホルダ２に干渉しない範囲である。
なお、下側被検面１Ｂにおいては、極力広い範囲を測定することが好ましい。そのため、レンズホルダ２としては、レンズ保持部分の肉厚が極力細いものを用いるのが良い。具体的には、レンズホルダ２の上側端面は、内側円形接触部から外側円形接触部までの径の差が極力小さい形状であることが好ましい。なお、このような形状は、レンズ１の保持に支障がないことが前提となる。
下側被検面１Ｂの三次元形状測定後、接触式測長器１２を他の部分と干渉しない位置に移動させる。移動は、接触式測長器移動テーブル１３を介して行う。
【００４９】
（１−１０．光軸の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、両面非球面レンズ１の光軸（近軸曲率中心１ｏａ，１ｏｂ同士を結んだ軸）の回転軸１７に対する位置及び傾きを求める。この位置及び傾きは、演算手段１４を介して求める。また、この位置及び傾きの算出に当たっては、
(1)上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの、回転軸１７に対するシフト量及びシフト方向、
(2)下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの回転軸１７に対するシフト量及びシフト方向、
を用いる。なお、回転軸１７は、エアスピンドル３の回転軸である。
ここで、
上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量及びシフト方向：δａ１，θａ１
下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量及びシフト方向：δｂ１，θｂ１
とすると、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの座標位置は、図５のように示すことができる。
【００５０】
図５(a)は両面非球面レンズ１を上側被検面１Ａが上に向くようにして設置した状態における説明図である。図５(a)では、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの座標位置と、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの座標位置と、上側被検面１Ａの非球面面頂１ｔａの位置を示している。図５(b)及び(c)は、図５(a)の状態を、ｘｚ平面及びｙｚ平面に投影した状態を表している。図５に示すｚ軸は、測定系の基準軸である。このｚ軸は、図２に示したエアスピンドル３の回転軸１７を表している。
ここで、上側被検面１Ａの近軸曲率中心の座標位置１ｏａは、次式(1-1)，(1-2)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏａｘ＝δａ１×ｃｏｓθａ１                  …(1-1)
ｙ方向：１ｏａｙ＝δａ１×ｓｉｎθａ１                  …(1-2)
同様に、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心の位置１ｏｂは、次式(1-3)，(1-4)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏｂｘ＝δｂ１×ｃｏｓθｂ１                  …(1-3)
ｙ方向：１ｏｂｙ＝δｂ１×ｓｉｎθｂ１                  …(1-4)
【００５１】
次に、ｚ軸上での近軸曲率中心１ｏａから近軸曲率中心１ｏｂまでの距離１Ｚｏ’を、次式(1-5)により算出する。なお、この算出にあたっては、両面の近軸曲率中心のシフト量を考慮している。
2005331497.tif 000003
但し、ｒａは上側被検面１Ａの近軸曲率半径、ｒｂは下側被検面１Ｂの近軸曲率半径、ｄは両面非球面レンズ１の肉厚である。
よって、ｘｚ平面における光軸の傾きは、次式(1-6)で表すことができる。
2005331497.tif 000004
同様に、ｙｚ平面における光軸の傾きは、次式(1-7)で表すことができる。
2005331497.tif 000005
【００５２】
（１−１１．上側被検面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、上側被検面１Ａにおける対称軸の回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。これらの量を求めるにあたっては、上側被検面１Ａの三次元測定形状データと三次元設計形状データとの対比を行う。そして、両者の差が最も小さくなった時のシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、上側被検面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾きになる。
第一実施形態では、上側被検面１Ａの三次元測定形状データと三次元設計形状データとを対比させている。よって、上側被検面１Ａ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る。そのため、相対的なシフト量及びチルト量を、高い精度で得ることができる。なお、三次元測定形状データで決まる軸の回転軸１７に対するシフト量及びチルト量が、それぞれゼロとなる状態がある。この状態は、被検面の非球面軸が回転軸１７に一致する状態である。
【００５３】
上側被検面１Ａの回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量について、具体的な求め方を説明する。
演算手段１４は、まず、上側被検面１Ａの三次元測定形状データを取得する。この三次元測定形状データは、接触式測長器１０を介して測定したものである。また、この三次元測定形状データは、上側被検面１Ａの全面にわたって測定したものである。ただし、離散的に測定した時のデータである。
次いで、上記式(1-1)，(1-2)で得られた上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの座標位置分だけ、三次元測定形状データを、ｘ方向及びｙ方向にシフトさせる。このシフトは、三次元設計形状データに対する三次元測定形状データの相対的なシフトである。さらに、三次元測定形状データと三次元設計形状データとの差が最も小さくなるように、三次元測定形状データをｚ軸（回転軸）方向にのみ相対的にシフトさせる。次に、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａを中心にして、三次元測定形状データを三次元形状設計データに対して相対的にチルトさせる。そして、三次元測定形状データと三次元形状設計データとの差が最も小さくなる状態を検出する。
このときの傾きは、図５に、ｘｚ平面での回転軸１７（即ちｚ軸）に対するチルトをεａｘ’、ｙｚ平面でのチルトをεａy’として示してある。
このようにして求められたチルト量が、上側被検面１Ａの対称軸、即ち、非球面軸１Ａｘａの回転軸１７に対する傾き量となる。
【００５４】
次に、回転軸１７、即ち、ｚ軸に対する被検面１Ａの面頂１ｔａの位置を次の式(1-8)，(1-9)を用いて取得する。この取得にあたっては、
(1)ｘ方向のシフト量１ｏａｘ、
(2)ｙ方向のシフト量１ｏａｙ、
(3)ｘ方向のチルト量εａｘ’、
(4)ｙ方向のチルト量εａy’、
を用いる。なお、(1)及び(2)は、上側被検面１Ａの三次元測定形状データの移動量である。
１ｔａｘ＝１ｏａｘ＋１ｒａｘ×ｓｉｎ（εａｘ’）        …(1-8)
１ｔａｙ＝１ｏａｙ＋１ｒａｙ×ｓｉｎ（εａｙ’）        …(1-9)
但し、１ｔａｘは面頂１ｔａのｘ方向の座標位置、１ｔａｙは面頂１ｔａのｙ方向の座標位置である。１ｒａｘはｘｚ平面での上側被検面１Ａの面頂１ｔａｘと近軸曲率中心１ｏａｘとの間の線分の長さ（即ち、非球面軸１Ａｘａｘの長さ）、１ｒａｙはｙｚ平面での上側被検面１Ａの面頂１ｔａｙと近軸曲率中心１ｏａｙとの間の線分の長さ（即ち、非球面軸１Ａｘａｙの長さ）である。
図５(b)、図５(c)にはそれぞれ−ｙ方向、ｘ方向から見た上側被検面１Ａの面頂１ｔａの位置１ｔａｘ，１ｔａｙが示されている。
【００５５】
次に、演算手段１４は、ｚ軸上での近軸曲率中心１ｏａから上側被検面１Ａの面頂１ｔａまでの距離１Ｚａ’を取得する。この取得にあたっては、
(1)上側被検面１Ａの面頂１ｔａの座標位置（１ｔａｘ，１ｔａｙ）、
(2)下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１、
(3) 上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１、
を用いる。
近軸曲率中心のシフト量δａ１，δｂ１及びシフト方向θａ１，θｂ１は、既に上記１−３．上側被検面１Ａの近軸曲率中心測定工程、及び上記１−４．下側被検面１Ｂの近軸曲率中心測定工程において求めてある。
図５(b)は−ｙ方向から見た、上側被検面１Ａの面頂１ｔａのｘ軸上の座標位置１ｔａｘ、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのｘ軸上の座標位置１ｏａｘ、及び下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのｘ軸上の座標位置１ｏｂｘを示す図である。
図５(c)はｘ方向から見た、上側被検面１Ａの面頂１ｔａのｙ軸上の座標位置１ｔａｙ、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのｙ軸上の座標位置１ｏａｙ、及び下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのｙ軸上の座標位置１ｏｂｙを示す図である。
【００５６】
上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの座標位置（１ｏａｘ，１ｏａｙ）、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの座標位置（1ｏｂｘ，１ｏｂｙ）は、上記１−９．光軸の位置及び傾き検出工程において式(1-1)〜式(1-4)に基づいて取得されている。
近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｏ’を既に述べた次式(1-5)により求める。
2005331497.tif 000006
但し、ｒａは上側被検面１Ａの近軸曲率半径、ｒｂは下側被検面１Ｂの近軸曲率半径、ｄは両面非球面レンズ１の肉厚である。
次に、演算手段１４は、上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間のｚ方向の距離１Ｚａ’を次式(1-10)により求める。
2005331497.tif 000007
【００５７】
ここで、回転軸１７に対する両面の近軸曲率中心位置は、既に求まっている。よって、回転軸１７に対する両面非球面レンズ１の光軸の三次元的位置関係がわかる。加えて上記のように、回転軸１７に対する上側被検面１Ａの非球面軸１Ａｘａのシフト量及びチルト量が求まっている。よって、両面非球面レンズ１の光軸に対する上側被検面１Ａの非球面軸１Ａｘａの三次元的位置関係が求まる。その結果、両面非球面レンズ１の光軸に対する上側被検面１Ａの三次元的位置が決められる。
さらに、三次元測定形状データと三次元設計形状データとの差が、形状偏差となる。これにより、（設計値に対する）面形状の評価を行うことができる。
なお、三次元測定形状データにおける対称軸の回転軸１７に対するシフト量及びチルト量の求め方は、このような方法に限定されるものではない。例えば、三次元測定形状データを、三次元設計形状データに対してｘ，ｙ，ｚ方向にシフトさせる。この時、両者の差が最も小さくなるようにする。そして、その状態から、さらにｘｚ平面及びｙｚ平面でチルトを与えて、両者の差が最も小さくなる状態を求めても良い。
以上により、上側被検面１Ａの回転軸１７に対する三次元的位置関係を、求めることが可能となり、かつ、面形状の評価を行うことができる。
【００５８】
（１−１２．下側被検面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、下側被検面１Ｂにおける対称軸の回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。これらの量を求めるにあたっては、下側被検面１Ｂの三次元測定形状データと三次元設計形状データとの対比を行う。そして、両者の差が最も小さくなった時のシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が、下側被検面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾きになる。
【００５９】
下側被検面１Ｂの回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量について、具体的な求め方を説明する。
演算手段１４は、まず、下側被検面１Ｂの三次元測定形状データを取得する。この三次元測定形状データは、接触式測長器１２を介して測定したものである。また、この三次元測定形状データは、下側被検面１Ｂの極力広い範囲にわたって測定したものである。ただし、離散的に測定した時のデータである。
次いで、上記式(1-3)，式(1-4)で得られた下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの座標位置分だけ、三次元測定形状データを、ｘ方向及びｙ方向にシフトさせる。このシフトは、三次元設計形状データに対する三次元測定形状データの相対的なシフトである。さらに、三次元測定形状データと三次元設計形状データとの差が最も小さくなるように、三次元測定形状データをｚ軸（回転軸）方向にのみ相対的にシフトさせる。次に、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂを中心にして、三次元測定形状データを三次元設計形状データに対して相対的にチルトさせる。そして、三次元測定形状データと三次元設計形状データとの差が最も小さくなる状態を検出する。
このときの傾きは、図６に、ｘｚ平面での回転軸１７（即ちｚ軸）に対するチルトをεｂｘ’、ｙｚ平面でのチルトをεｂｙ’として示してある。
このようにして求められたチルト量が上側被検面１Ａの対称軸、即ち、非球面軸１Ａｘｂの回転軸１７に対する傾き量となる。
【００６０】
次に、回転軸１７、即ち、ｚ軸に対する下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂの位置を次の式(1-11)，(1-12)を用いて取得する。この取得にあたっては、
(1)ｘ方向のシフト量１ｏｂｘ、
(2)ｙ方向のシフト量１ｏｂｙ、
(3)ｘ方向のチルト量εｂｘ’、
(4)ｙ方向のチルト量εｂｙ’、
を用いる。なお、(1)及び(2)は、下側被検面１Ｂの三次元測定形状データの移動量である。
１ｔｂｘ＝１ｏｂｘ＋１ｒｂｘ×ｓｉｎ（εｂｘ’）        …(1-11)
１ｔｂｙ＝１ｏｂｙ＋１ｒｂｘ×ｓｉｎ（εｂｙ’）        …(1-12)
但し、１ｔｂｘは面頂１ｔｂのｘ方向の座標位置、１ｔｂｙは面頂１ｔｂのｙ方向の座標位置である。１ｒｂｘはｘｚ平面での下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂｘと近軸曲率中心１ｏｂｘとの間の線分の長さ（即ち、非球面軸１Ａｘｂｘの長さ）、１ｒｂｙはｙｚ平面での下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂｙと近軸曲率中心１ｏｂｙとの間の線分の長さ（即ち、非球面軸１Ａｘｂｙの長さ）である。
図６(b)、図６(c)にはそれぞれ−ｙ方向、ｘ方向から見た下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂの位置１ｔｂｘ，１ｔｂｙが示されている。
【００６１】
次に、演算手段１４は、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間のｚ方向の距離１Ｚｂ’を、次式(1-13)により求める。
2005331497.tif 000008
ここで、回転軸１７に対する両面の近軸曲率中心位置は、既に求まっている。よって、回転軸１７に対する両面非球面レンズ１の光軸の三次元的位置関係がわかる。加えて上記のように回転軸１７に対する下側被検面１Ｂの非球面軸１Ａｘｂのシフト量及びチルト量が求まっている。よって、両面非球面レンズ１の光軸に対する下側被検面１Ｂの非球面軸１Ａｘｂの三次元的位置関係が求まる。その結果、両面非球面レンズ１の光軸に対する下側被検面１Ｂの三次元的位置が決められる。
さらに、三次元測定形状データと三次元設計形状データとの差が、形状偏差となる。これにより、（設計値に対する）面形状の評価を行うことができる。
なお、三次元測定形状データにおける対称軸の回転軸１７に対するシフト量及びチルト量の求め方は、このような方法に限定されるものではない。例えば、三次元測定形状データを三次元設計形状データに対してｘ，ｙ，ｚ方向にシフトさせる。この時、両者の差が最も小さくなるようにする。そして、その状態から、さらにｘｚ平面及びｙｚ平面でチルトを与えて、両者の差が最も小さくなる状態を求めても良い。
以上により、下側被検面１Ｂの回転軸１７に対する三次元的位置関係を求めることが可能となり、かつ、面形状の評価が行うことができる。
【００６２】
（１−１３．被検面間の三次元的位置関係検出工程）
本工程では、上記各工程で求めた回転軸１７に対する各量から、図７に示すように、両面非球面レンズ１の上側被検面１Ａと下側被検面１Ｂの三次元的位置関係を求める。
図７は、本工程において三次元的位置関係を求める前後のｘｚ平面の状態を示す説明図である。ここで、図７(a)は、設計値及び本工程よりも前の状態、すなわち、光軸及び各面の非球面軸を仮決めした状態を示す。また、図７(b)は、本工程よりも後の状態、すなわち、光軸及び各面の非球面軸を求めて三次元的位置を求めた後の状態を示している。
なお、ｙｚ平面についても全く同様に考えれば良いので、便宜上、図示を省略する。
図中に示す１Ａｘｘは光軸１Ａｘのｘｚ平面に投影した線分を示す。
【００６３】
図４と図７を用いて、本工程における被検面間の三次元的位置関係の求め方を説明する。
図４は、両面非球面レンズ１が回転方向の基準状態となっている様子を示している。ここで、プローブ１０−１が上側被検面１Ａに接触した状態での回転軸１７方向の中心（球心）位置がＰA’、その時の回転軸１７と垂直な方向での回転軸１７からプローブ１０−１の球心までの距離がＲSA’、プローブ１０−１の直径がφＤBAで表されている。そこで、これらの各値と、上側被検面１Ａの三次元測定形状データと、上側被検面１Ａの回転軸１７に対する三次元的位置関係とから、ＲSAとＰAとを求めることができる。なお、ＲSAは、プローブ１０−１と上側被検面１Ａとが接触する点から回転軸１７までの距離である。また、ＰAは、プローブ１０−１と上側被検面１Ａとが接触する点の回転軸１７方向の位置である。
なお、距離ＲSA、位置ＰAを求める際に、上側被検面１Ａの三次元測定形状データとして、三次元測定形状データをそのまま用いても良い。あるいは、三次元測定形状データとして、三次元測定形状データをツェルニケ係数にフィッティングしたデータを用いても良い。
また、プローブ１０−１の接触面についても予め、干渉計等の測定器にて三次元形状を求めておく。そして、三次元測定形状データもしくはツェルニケ係数にフィッティングしたデータを接触面のデータとして用いてもよい。このようにして、上側被検面１Ａとプローブ１０−１との接触点を求めると、より高精度な結果を得ることができる。
【００６４】
同様に、図４には、プローブ１２−１が下側被検面１Ｂに接触した状態での回転軸１７方向の中心（球心）位置がＰB’、その時の回転軸１７と垂直な方向での回転軸１７からプローブ１２−１の球心までの距離がＲSB’、プローブ１２−１の直径がφＤBBで表されている。そこで、これらの各値と、下側被検面１Ｂの三次元測定形状データと、下側被検面１Ｂの回転軸１７に対する三次元的位置関係とから、ＲSBとＰBとを求めることができる。なお、ＲSBは、プローブ１２−１と下側被検面１Ｂとが接触する点から回転軸１７までの距離である。また、ＰBは、プローブ１２−１と下側被検面１Ｂとが接触する点の回転軸１７方向の位置である。
【００６５】
以上より、最終的には、上側被検面１Ａの回転軸１７からの距離ＲSAにおける回転軸１７方向の位置ＰAと、下側被検面１Ｂの回転軸１７からの距離ＲSBにおける回転軸１７方向の位置ＰBとから、両非球面間の距離Ｐを求めることができる。
これらにより、図７(a)に示す仮決めされた、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｏ’、図５(a)に示した近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間のｚ軸上の距離１Ｚａ’、図６(a)に示した近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｂ’を、図７(b)に示すように正確に求め直すことができる。
図７(b)に示すように、本実施形態では、三次元的位置関係を求め直した後の、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間のｚ軸上の距離を１Ｚｏ、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間のｚ軸上の距離を１Ｚａ、近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間のｚ軸上の距離を１Ｚｂとする。
【００６６】
三次元的位置関係を求め直す前では、上側被検面１Ａの距離ＲSAにおける回転軸１７方向の位置ＰAと下側被検面１Ｂの距離ＲSBにおける回転軸１７方向の位置ＰBとの回転軸１７方向の間隔がＰ’であるとした。この場合に得た間隔Ｐ’を上記工程で求め直すことにより、新たな間隔Ｐを求めることができる。そして、この間隔Ｐを用いることにより、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｏ、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間のｚ軸上の距離１Ｚａ、近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｂを求めることができる。
その場合、近軸曲率中心のシフト量１ｏａｘ，１ｏａｙ及び、１ｏｂｘ，１ｏｂｙ、非球面面頂のシフト量１ｔａｘ，１ｔａｙ及び、１ｔｂｘ，１ｔｂｙの座標位置は変化させない。
また、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間のｚ軸上の距離１Ｚａと、近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間のｚ軸上の距離１Ｚｂとから、補正された非球面軸距離ｒａ’，ｒｂ’（上側被検面１Ａ，下側被検面１Ｂのそれぞれにおける近軸曲率中心と非球面面頂間との間の距離）を求めることができる。
また、両面非球面レンズ１の外周部１Ｃの三次元形状も、プローブの位置を基準にして、三次元的位置関係を求めることが可能である。
【００６７】
（１−１４．非球面偏心量及び非球面偏心方向検出工程）
本工程では、上側被検面１Ａ及び下側被検面１Ｂの非球面偏心量及び非球面偏心方向を求める。なお、この算出にあたっては、
(1)各距離１Ｚｏ,１Ｚａ，１Ｚｂ，ｒａ’，ｒｂ’
(2)上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量、
(3)上側被検面１Ａの非球面面頂１ｔａのシフト量、
(4)下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量
(5)下側被検面１Ｂの非球面面頂１ｔａのシフト量
が用いられる。なお、各距離１Ｚｏ,１Ｚａ，１Ｚｂ，ｒａ’，ｒｂ’は、被検面間の三次元的位置関係検出工程において補正された量である。
ここでは、上側被検面１Ａの非球面偏心量及び非球面偏心方向を求める。
先ず、ｘｚ平面での計算を行い、次に、ｙｚ平面での計算を行う。
ｘｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘｘの傾きは、次式(1-14)により求め直すことができる。
2005331497.tif 000009
同様に、ｘｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する非球面軸１Ａｘａｘの傾きを、次式(1-15)により求め直す。
2005331497.tif 000010
(1-14)式と(1-15)式とにより、非球面偏心量εａのｘ成分εａｘは、次式(1-16)となる。
2005331497.tif 000011
【００６８】
ｘｚ平面で、非球面面頂１ｔａのｘ成分１ｔａｘから光軸１Ａｘのｘ成分１ｏａｘ−１ｏｂｘに垂線を下ろし、その線分の距離Ｌａｘを求める。
距離Ｌａｘを算出するために、先に、非球面軸１Ａｘａｘのｘｚ平面への投影長さ１ｒａｘを、次式(1-17)により求める。
2005331497.tif 000012
非球面軸１Ａｘａｘのｘｚ平面への投影長さ１ｒａｘを用いることにより、距離Ｌａｘは、次式(1-18)により求まる。
Ｌａｘ＝１ｒａｘ×ｓｉｎεａｘ                          …(1-18)
【００６９】
同様に、ｙｚ平面での計算を行う。
ｙｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する光軸１Ａｘｙの傾きは、次式(1-19)により求め直すことができる。
2005331497.tif 000013
同様に、ｙｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する非球面軸１Ａｘａｙの傾きは、次式(1-20)により得られる。
2005331497.tif 000014
(1-19)式と(1-20)式とにより、非球面偏心量εａのｙ成分εａｙは、次式（1-21）により得られる。
2005331497.tif 000015
【００７０】
ｙｚ平面で、非球面面頂１ｔａのｙ成分１ｔａｙから光軸１Ａｘのｙ成分１ｏａｙ−１ｏｂｙに垂線を下ろし、その線分の距離Ｌａｙを求める。
距離Ｌａｙを算出するために、先に、非球面軸１Ａｘａｙのｙｚ平面への投影長さ１ｒａｙを、次式(1-22)により求める。
2005331497.tif 000016
非球面軸１Ａｘａｙのｙｚ平面への投影長さ１ｒａｙを用いることにより、距離Ｌａｙは、次式(1-23)により求まる。
Ｌａｙ＝１ｒａｙ×ｓｉｎεａｙ                          …(1-23)
【００７１】
両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘから上側被検面１Ａの面頂１ｔａまでの距離がＬａｘ，Ｌａｙにより求まる。よって、次式(1-24)により、両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する上側被検面１Ａの非球面軸１Ａｘａの傾き、即ち、上側被検面１Ａの非球面偏心量をチルト量εａとして求めることができる。
2005331497.tif 000017
【００７２】
ここで、上側被検面１Ａの非球面偏心量をシフト量δａとして求める場合について、説明する。この場合は、シフト量δａは、上側被検面１Ａの面頂１ｔａから両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘまでの距離Ｌａｘ，Ｌａｙにより定義される。よって、シフト量δａは、次式(1-25)により求めることができる。
2005331497.tif 000018
【００７３】
次に、両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する上側被検面１Ａの非球面軸１Ａｘａの非球面偏心方向θａを算出する。
非球面偏心方向θａは、光軸に対して非球面面頂１ｔａがｘ方向に距離Ｌａｘ、ｙ方向に距離Ｌａｙだけ離れている。そこで、非球面偏心方向θａは、次式(1-26)により求まる。
2005331497.tif 000019
これらの手順により、光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する上側被検面１Ａの非球面偏心量εａ，δａ及び非球面偏心方向θａを、正確に求めることができる。
【００７４】
同様に、下側被検面１Ｂの非球面偏心量εｂ及び非球面偏心方向θｂを求める。
先ず、ｘｚ平面での計算を行う。
ｘｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する非球面軸１Ａｘｂｘの傾きは、次式(1-27)により得られる。
2005331497.tif 000020
(1-14)式と(1-27)式とにより、非球面偏心量εｂのｘ成分εｂｘは、次式(1-28)となる。
2005331497.tif 000021
【００７５】
ｘｚ平面で、非球面面頂１ｔｂのｘ成分１ｔｂｘから光軸１Ａｘのｘ成分１ｏａｘ−１ｏｂｘに垂線を下ろし、その線分の距離Ｌｂｘを求める。
距離Ｌｂｘを算出するために、先に、非球面軸１Ａｘｂｘのｘｚ平面への投影長さ１ｒｂｘを、次式(1-29)により求める。
2005331497.tif 000022
非球面軸１Ａｘｂｘのｘｚ平面への投影長さ１ｒｂｘを用いることにより、距離Ｌｂｘは、次式(1-30)により求まる。
Ｌｂｘ＝１ｒｂｘ×ｓｉｎεｂｘ                          …(1-30)
【００７６】
同様に、ｙｚ平面での計算を行う。
ｙｚ平面でのｚ軸（回転軸１７）に対する両面非球面レンズ１の非球面軸１Ａｘｂｙの傾きは次式(1-31)により得られる。
2005331497.tif 000023
(1-31)式と(1-19)式とにより、非球面偏心量εｂのｙ成分εｂｙは、次式(1-32)となる。
2005331497.tif 000024
【００７７】
ｙｚ平面で、非球面面頂１ｔｂのｙ成分１ｔｂｙから光軸１Ａｘのｙ成分１ｏａｙ−１ｏｂｙに垂線を下ろし、その線分の距離Ｌａｙを求める。
距離Ｌａｙを算出するために、先に、非球面軸１Ａｘｂｙのｙｚ平面への投影長さ１ｒｂｙを、次式(1-33)により求める。
2005331497.tif 000025
非球面軸１Ａｘｂｙのｙｚ平面への投影長さ１ｒｂｙを用いることにより、距離Ｌｂｙは、次式(1-34)により求める。
Ｌｂｙ＝１ｒｂｙ×ｓｉｎεｂｙ                          …(1-34)
【００７８】
両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘから下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂまでの距離をＬｂｘ，Ｌｂｙにより求める。よって、次式(1-35)により、両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する下側被検面１Ｂの非球面軸１Ａｘｂの傾き、即ち、下側被検面１Ｂの非球面偏心量をチルト量εｂとして求めることができる。
2005331497.tif 000026
【００７９】
ここで、下側被検面１Ｂの非球面偏心量をシフト量δｂとして求める場合について、説明する。この場合は、シフト量δｂは、下側被検面１Ｂの面頂１ｔｂから両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘまでの距離Ｌｂｘ，Ｌｂｙにより定義される。よって、シフト量δａは、次式(1-36)により求めることができる。
2005331497.tif 000027
【００８０】
次に、両面非球面レンズ１の光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する下側被検面１Ｂの非球面軸１Ａｘｂの非球面偏心方向θｂを算出する。
非球面偏心方向θｂは、光軸に対して非球面面頂１ｔｂがｘ方向に距離Ｌｂｘ、ｙ方向に距離Ｌｂｙだけ離れている。そこで、非球面偏心方向θａは、次式(1-37)により求まる。
2005331497.tif 000028
これらの手順により、光軸１Ａｘ（即ち、線分１ｏａ−１ｏｂ）に対する下側被検面１Ｂの非球面偏心量εｂ，δｂ及び非球面偏心方向θｂを正確に求めることができる。
【００８１】
本発明の第一実施形態の評価装置及び評価方法によれば、被検レンズを反転することなく両面の三次元形状評価が可能である。そして、両面の三次元的位置関係、さらに外径の三次元的位置関係を、治具を設けることなく求めることが可能である。加えて、非球面偏心量とその方向を、高精度に求めることが可能となる。
【００８２】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態の非球面レンズの評価方法について説明する。
なお、評価装置については、第一実施形態の非球面レンズの評価装置と同様であるので、その説明は省略する。
先ず、第二実施形態の非球面レンズの評価方法における概略処理手順を工程名で示す。なお、本実施形態では、第一実施形態における上側被検面１Ａ及び下側被検面１Ｂをそれぞれ一方の面１Ａ及び他方の面１Ｂとしている。
２−１．概略心出し調整工程
２−２．心出し調整工程
２−３．一方の面１Ａの近軸曲率中心測定工程
２−４．他方の面１Ｂの近軸曲率中心測定工程
２−５．上側プローブ位置検出工程
２−６．一方の面１Ａの三次元形状測定工程
２−７．外径振れ検出工程
２−８．下側プローブ位置検出工程
２−９．概略心出し調整工程
２−１０．心出し調整工程
２−１１．他方の面１Ｂの近軸曲率中心測定工程
２−１２．一方の面１Ａの近軸曲率中心測定工程
２−１３．一方の面１Ｂの三次元形状測定工程
２−１４．光軸の位置及び傾き検出工程
２−１５．一方の面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程
２−１６．他方の面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程
２−１７．被検面間の三次元的位置関係検出工程
２−１８．非球面偏心量及び非球面偏心方向検出工程
【００８３】
上記の処理手順を経ることにより、両面非球面レンズ１の被検面間の三次元的位置関係、各面の面形状評価、並びに、非球面偏心量及び非球面偏心方向を求めることができる。
第二実施形態の評価方法は、上記処理手順中において、処理手順２−１．〜処理手順２−８．では一方の面１Ａを上側に向けてレンズホルダ２に設置した状態で、また、処理手順２−９．〜処理手順２−１３．では他方の面１Ｂを上側に向けてレンズホルダ２に設置した状態でそれぞれ調整及び測定を行う点で、即ち、測定処理手順の途中で被検面を上下反転させる点で、第一実施形態の評価方法と大きく異なる。
【００８４】
次に、各工程の詳細について説明する。
（２−１．概略心出し調整工程）
一方の面１Ａをスポット軌跡検出手段８側に向けた（即ち、上に向けた）状態にして、両面非球面レンズ１をレンズホルダ２に設置する。
本工程の概略心出しの方法については、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８５】
（２−２．心出し調整工程）
次に、本工程において、スポット軌跡検出手段８を用いて被検レンズ（両面非球面レンズ１）の位置調整（偏心調整）を行う。
本工程についても、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８６】
（２−３．一方の面１Ａの近軸曲率中心測定工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、前の工程で両面非球面レンズ１の心出し調整が完了した後に、エアスピンドル３をモータ４を介して回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。そのときの反射スポットの振れ回りの中心から各スポットへの方向と、ロータリーエンコーダ５により検出する反射スポットの各点における両面非球面レンズ１の回転角とから、両面非球面レンズ１の一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１を演算手段１４で算出する。
【００８７】
（２−４．他方の面１Ｂの近軸曲率中心測定工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、スポット軌跡検出手段８の結像光学系８ｄを構成するレンズの位置を調整し、一方の面１Ａを透過させた状態にて、他方の面１Ｂの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に測定光束を入射させる。他方の面１Ｂで反射したスポット軌跡検出手段８の測定光束は、結像光学系８ｄを通過し、ハーフミラー８ｃを介して結像光学系８ｆに導かれ、結像光学系８ｆを介して撮像素子８ｅ上に結像する。
スポット軌跡検出手段８の測定光束が他方の面１Ｂに垂直に入射した状態で、エアスピンドル３をモータ４を介して回転させる。すると、被検面の反射スポットは、一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフトの影響を受けながら、他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの動きに応じて撮像素子８ｅ上で回転する。
エアスピンドル３をモータ４を介して回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力し、反射スポットの振れ回りの中心から各スポットへの方向と、ロータリーエンコーダ５により検出する反射スポットの各点における両面非球面レンズ１の回転角の情報と、先に上記２−３．の一方の面１Ａの近軸曲率中心測定工程において求めた一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１と、一方の面１Ａ及び他方の面１Ｂの近軸曲率半径と、両面非球面レンズ１の肉厚及び屈折率の情報から、一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量及びシフト方向を考慮して、他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１を演算手段１４で算出する。
【００８８】
（２−５．上側プローブ位置検出工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、被検物である両面非球面レンズ１の一方の面１Ａにプローブ１０−１を接触させた状態において、回転軸１７の方向のプローブ１０−１の位置を検出する。
【００８９】
（２−６．一方の面１Ａの三次元形状測定工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、一方の面１Ａ全面の三次元形状を測定する。
【００９０】
（２−７．外径振れ検出工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、被検物である両面非球面レンズ１の外周部１Ｃの三次元形状を測定する。
【００９１】
（２−８．下側プローブ位置検出工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、一方の面１Ａを上に向けた状態にて、他方の面１Ｂにプローブ１２−１を接触させて、回転軸１７の方向のプローブ１２−１の位置を検出する。
一方の面１Ａを上に向けた状態での測定は以上の工程までである。次の工程からは、他方の面１Ｂを上に向けてレンズホルダ２に設置した状態にする。
【００９２】
（２−９．概略心出し調整工程）
次に、本工程では、上述のように、他方の面１Ｂを上に向けた状態で概略心出しを行う。
概略心出しの方法については、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９３】
（２−１０．心出し調整工程）
次に、本工程では、他方の面１Ｂを上に向けた状態でスポット軌跡検出手段８を用いて被検レンズの位置調整（偏心調整）を行う。
本工程についても、第一実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９４】
（２−１１．他方の面１Ｂの近軸曲率中心測定工程）
次に、本工程では、他方の面１Ｂの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に測定光束を入射させた状態にして、前の工程で他方の面１Ｂを上に向けた状態での心出しが完了した後に、エアスピンドル３をモータ４を介して回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力する。そのときの反射スポットの振れ回りの半径と、振れ回りの中心から各点での被検物である両面非球面レンズ１の回転位置とから、両面非球面レンズ１の他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量及びシフト方向を演算手段１４で算出する。
【００９５】
（２−１２．一方の面１Ａの近軸曲率中心測定工程）
次に、本工程では、スポット軌跡検出手段８の結像光学系８ｄを構成するレンズの位置を調整し、他方の面１Ｂを透過させた状態にて、一方の面１Ａの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に測定光束を入射させる。一方の面１Ａで反射したスポット軌跡検出手段８の測定光束は、結像光学系８ｄを通過し、ハーフミラー８ｃを介して結像光学系８ｆに導かれ、結像光学系８ｆを介して撮像素子８ｅ上に結像する。
スポット軌跡検出手段８の測定光束が一方の面１Ａに垂直に入射した状態で、エアスピンドル３をモータ４を介して回転させる。すると、被検面の反射スポットは、他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフトの影響を受けながら、一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの動きに応じて撮像素子８ｅ上で回転する。
エアスピンドル３をモータ４を介して回転させながら、撮像素子８ｅの出力と、ロータリーエンコーダ５の出力を演算手段１４に入力し、反射スポットの振れ回りの半径と、振れ回りの中心から各点での被検物である両面非球面レンズ１の回転位置の情報と、先に上記２−１１．の他方の面１Ｂの近軸曲率中心測定工程において求めた他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量δｂ１及びシフト方向θｂ１と、一方の面１Ａ及び他方の面１Ｂの近軸曲率半径と、両面非球面レンズ１の肉厚及び屈折率の情報から、他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量及びシフト方向を考慮して、一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量δａ１及びシフト方向θａ１を演算手段１４で算出する。
【００９６】
（２−１３．他方の面１Ｂの三次元形状測定工程）
本工程では、２−６．一方の面１Ａの三次元形状測定工程と同様に、他方の面１Ｂ全面の三次元形状を測定する。この時、両面非球面レンズ１は他方の面１Ｂが上側に向けてレンズホルダ２に設置した状態である。よって、第一実施形態と異なり他方の面１Ｂの三次元形状測定で、レンズホルダ２により測定範囲を狭められない。
【００９７】
（２−１４．光軸の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、両面非球面レンズ１の一方の面１Ａを上に向けた状態での近軸曲率中心１ｏａの回転軸１７に対するシフト量及びシフト方向と、他方の面１Ｂを上に向けた状態での近軸曲率中心１ｏｂの回転軸１７に対するシフト量及びシフト方向とから、両面非球面レンズ１の光軸（近軸曲率中心１ｏａ，１ｏｂ同士を結んだ軸）のエアスピンドル３の回転軸１７に対する位置及び傾きを演算手段１４を介して求める。
一方の面１Ａを上に向けた状態においての一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａと他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂは、ｘｚ平面、ｙｚ平面では次のように表すことができる。
ここで、
一方の面１Ａの近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向：δａ１，θａ１
他方の面１Ｂの近軸曲率中心のシフト量及びシフト方向：δｂ１，θｂ１
とすると、一方の面１Ａの近軸曲率中心１ｏａの座標位置は、次式(2-1)，(2-2)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏａｘ＝δａ１×ｃｏｓθａ１                  …(2-1)
ｙ方向：１ｏａｙ＝δａ１×ｓｉｎθａ１                  …(2-2)
同様に、他方の面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂの位置は、次式(2-3)，(2-4)で表すことができる。
ｘ方向：１ｏｂｘ＝δｂ１×ｃｏｓθｂ１                  …(2-3)
ｙ方向：１ｏｂｙ＝δｂ１×ｓｉｎθｂ１                  …(2-4)
【００９８】
次に、両面の近軸曲率中心のシフト量を考慮して、ｚ軸上での近軸曲率中心１ｏａから近軸曲率中心１ｏｂまでの距離１Ｚｏ’を次式(2-5)により算出する。
2005331497.tif 000029
但し、ｒａは一方の面１Ａの近軸曲率半径、ｒｂは他方の面１Ｂの近軸曲率半径、ｄは両面非球面レンズ１の肉厚である。
よって、ｘｚ平面における光軸の傾きは、次式(2-6)で表すことができる。
2005331497.tif 000030
同様に、ｙｚ平面における光軸の傾きは、次式(2-7)で表すことができる。
2005331497.tif 000031
【００９９】
同様に、他方の面１Ｂを上に向けた状態においての一方の面１Ａ及び他方の面１Ｂの近軸曲率中心をそれぞれ２ｏａ，２ｏｂとし、ｘｚ平面、ｙｚ平面で次のように表すこととする。
一方の面１Ａの近軸曲率中心２ｏａのシフト量及びシフト方向：δａ２，θａ２
他方の面１Ｂの近軸曲率中心２ｏｂのシフト量及びシフト方向：δｂ２，θｂ２
このとき、一方の面１Ａの近軸曲率中心２ｏａの位置は、次式(2-8)，(2-9)で表すことができる。
ｘ方向：２ｏａｘ＝δａ２×ｃｏｓθａ２                    …(2-8)
ｙ方向：２ｏａｙ＝δａ２×ｓｉｎθａ２                    …(2-9)
同様に、他方の面１Ｂの近軸曲率中心２ｏｂの位置は、次式(2-10)，(2-11)で表すことができる。
ｘ方向：２ｏｂｘ＝δｂ２×ｃｏｓθｂ２                    …(2-10)
ｙ方向：２ｏｂｙ＝δｂ２×ｓｉｎθｂ２                    …(2-11)
【０１００】
次に、両面の近軸曲率中心のシフト量を考慮して、ｚ軸上での近軸曲率中心２ｏａから近軸曲率中心２ｏｂまでの距離２Ｚｏ’を次式(2-12)により算出する。
2005331497.tif 000032
但し、ｒａは一方の面１Ａの近軸曲率半径、ｒｂは他方の面１Ｂの近軸曲率半径、ｄは両面非球面レンズ１の肉厚である。
よって、ｘｚ平面における光軸の傾きは、次式(2-13)で表すことができる。
2005331497.tif 000033
同様に、ｙｚ平面における光軸の傾きは、次式(2-14)で表すことができる。
2005331497.tif 000034
【０１０１】
（２−１５．一方の面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、第一実施形態と同様に、一方の面１Ａの三次元測定形状データと設計形状データとを対比させて、両者の差が最も小さくなるエアスピンドル３の回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が即ち、一方の面１Ａの対称軸（非球面軸）の位置及び傾きになる。
先の上記２−１４．の光軸の位置及び傾き検出工程で一方の面１Ａを上に向けた状態での回転軸１７に対する光軸の位置関係を求めているので、この工程により光軸と一方の面１Ａの非球面軸の三次元的位置関係を求めることができる。
【０１０２】
（２−１６．他方の面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾き検出工程）
次に、本工程では、上記２−１５．の一方の面１Ｂの対称軸の位置と傾き検出工程と同様に、他方の面１Ｂを上に向けた状態で測定した結果の他方の面１Ｂの三次元測定形状データと三次元設計形状データとを対比させて、両者の差が最も小さくなるエアスピンドル３の回転軸１７に対する相対的なシフト量及びチルト量を求める。このシフト量及びチルト量が即ち、他方の面１Ｂの対称軸（非球面軸）の位置及び傾きになる。
このとき、他方の面１Ｂは上下を反転させているので、その点について考慮する必要がある。
上記２−１４．の光軸の位置及び傾き検出工程で他方の面１Ｂを上に向けた状態での回転軸１７に対する光軸の位置関係を求めているので、この工程により光軸と他方の面１Ｂの非球面軸の位置関係を求めることができる。
これにより、光軸を基準軸として、一方の面１Ａと他方の面１Ｂとの三次元的位置関係を求めることが可能となる。
【０１０３】
（２−１７．被検面間の三次元的位置関係検出工程）
先の工程で一方の面１Ａと他方の面１Ｂの三次元的位置関係を求めたが、本工程では、プローブ１０−１と１２−１との位置関係から一方の面１Ａと他方の面１Ｂの三次元的位置関係を求め直す。
非球面レンズ１が一方の面１Ａを上に向けてレンズホルダ２上にあり、回転方向の基準状態において、接触式測長器１０のプローブ１０−１が一方の面１Ａに接触した状態での回転軸１７方向の中心（球心）位置ＰA’、その時の回転軸１７と垂直な方向での回転軸１７からプローブ１０−１の球心までの距離ＲSA’、プローブ１０−１の直径φＤBAの各値と、一方の面１Ａの三次元測定形状データと、一方の面１Ａの回転軸１７に対する三次元的位置関係とから、プローブ１０−１と一方の面１Ａとが接触する点から回転軸１７までの距離ＲSAと、プローブ１０−１と一方の面１Ａとが接触する点の回転軸１７方向の位置ＰAとを求めることができる。
【０１０４】
同様に、一方の面１Ａを上に向けた状態で、接触式測長器１２のプローブ１２−１が他方の面１Ｂに接触した状態での回転軸１７方向の中心（球心）位置ＰB’、その時の回転軸１７と垂直な方向での回転軸１７からプローブ１２−１の球心までの距離ＲSB’、プローブ１２−１の直径φＤBBの各値と、他方の面１Ｂの三次元形状データと、他方の面１Ｂの回転軸１７に対する三次元的位置関係とから、プローブ１２−１と他方の面１Ｂとが接触する点から回転軸１７までの距離ＲSBと、プローブ１２−１と他方の面１Ｂとが接触する点の回転軸１７方向の位置ＰBとを求めることができる。
このとき、他方の面１Ｂは上下を反転させているので、その点について考慮する必要がある。
以上のことより、最終的には一方の面１Ａの回転軸１７からの距離ＲSAにおける回転軸１７方向の位置ＰAと、他方の面１Ｂの回転軸１７からの距離ＲSBにおける回転軸１７方向の位置ＰBとから、両面の間隔Ｐを求めることができる。
これらにより、光軸に対する一方の面１Ａと１Ｂとの三次元的位置関係を正確に求めることが可能となる。
【０１０５】
先に求めたｚ軸上の近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間の距離１Ｚｏ’、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間の距離１Ｚａ’、近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂの間の距離１Ｚｂ’をそれぞれ求め直すことにより、近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間の距離１Ｚｏ、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間の距離１Ｚａ、近軸曲率中心1ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間の距離１Ｚｂを正確に求めることが可能になる。
また、近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間の距離１Ｚａと近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間の距離１Ｚｂとから補正された非球面軸距離ｒａ’、ｒｂ’（近軸曲率中心と非球面面頂との間の距離）を求めることができる。
また、両面非球面レンズ１の外周部１Ｃの三次元形状もプローブの位置を基準にして、三次元的位置関係を求めることが可能である。
【０１０６】
（２−１８．非球面偏心量及び非球面偏心方向検出工程）
本工程では、先の工程により、光軸を基準として求めた一方の面１Ａと他方の面１Ｂの三次元的位置関係に基づき、両面の非球面偏心量及び非球面偏心方向を求める。
その方法については、第一実施形態の上記１−１４．の非球面偏心量及び非球面偏心方向検出工程とほぼ同じであるので、省略する。
【０１０７】
本発明の第二実施形態の評価方法によれば、他方の非球面を三次元形状測定を行う際に、レンズを反転させるので、レンズホルダ２と干渉しない。このため、他方の面１Ｂの全面の三次元形状測定が可能となる。そして、その結果、広い範囲での面形状の評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】両面非球面レンズにおける非球面偏心量及び非球面偏心方向を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる非球面レンズの評価装置の概略構成図である。
【図３】(a)は図２に示した非接触式測長器６をｚ軸のプラス方向から見た状態を示す説明図、(b)は(a)に示した受光部６Ｂを受光部の正面から見た状態を示す説明図である。
【図４】両面非球面レンズ１にプローブ１０−１，１２−１が接触している状態を示す説明図である。
【図５】(a)は両面非球面レンズ１を上側被検面１Ａを上にして設置した状態を、上側被検面１Ａの近軸曲率中心の位置１ｏａと、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心の位置１ｏｂと、上側被検面１Ａの非球面面頂の位置１ｔａを用いて示した説明図、(b)は(a)の状態をｘｙ平面に投影した状態を示す説明図、(c)は(a)の状態をｙｚ平面に投影した状態を示す説明図である。
【図６】(a)は両面非球面レンズ１を上側被検面１Ａを上にして設置した状態を、上側被検面１Ａの近軸曲率中心の位置１ｏａと、下側被検面１Ｂの近軸曲率中心の位置１ｏｂと、下側被検面１Ｂの非球面面頂の位置１ｔｂを用いて示した説明図、(b)は(a)の状態をｘｙ平面に投影した状態を示す説明図、(c)は(a)の状態をｙｚ平面に投影した状態を示す説明図である。
【図７】(a)は設計値及びこの被検面間の三次元的位置関係検出工程以前で、光軸及び各面の非球面軸を仮決めした状態を示す説明図、(b)はプローブ１０−１及び１２−１の回転軸方向の位置により、光軸及び各面の非球面軸を求めて三次元的位置を求めた状態を示す説明図である。
【図８】従来、非球面レンズの評価装置及び評価方法の一従来例を示す要部概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１          両面非球面レンズ
１Ａ        上側被検面（一方の面）
１Ｂ        下側被検面（他方の面）
２          レンズホルダ
３          エアスピンドル
４          モータ
５          ロータリーエンコーダ
６          非接触式測長器
６Ａ        投光部
６Ｂ        受光部
６Ｂ−１    マスク
６Ｃ        ベース部
６Ｄ        測定光
７          非接触式測長器移動テーブル
８          スポット軌跡検出手段
８ａ        光源
８ｂ        コリメートレンズ
８ｃ        ハーフミラー
８ｄ、８ｆ  結像光学系
８ｅ        撮像素子
１０、１２  接触式測長器
１０−１、１２−１          プローブ
１１、１３  測長器移動テーブル
１４        演算手段
１５        モニタ
１６        非球面レンズの評価装置
１７        回転軸
Ａｘ、１Ａｘ        光軸
Ａｘａ、１Ａｘａ    上側被検面１Ａの非球面軸
Ａｘｂ、１Ａｘｂ    下側被検面１Ｂの非球面軸
ｏａ、１ｏａ        上側被検面１Ａの近軸曲率中心
ｏｂ、１ｏｂ        下側被検面１Ｂの近軸曲率中心
ｔａ、１ｔａ        上側被検面１Ａの非球面面頂
ｔｂ、１ｔｂ        下側被検面１Ｂの非球面面頂
εａ                上側被検面１Ａの非球面偏心量（チルト）
εｂ                下側被検面１Ｂの非球面偏心量（チルト）
δａ                上側被検面１Ａの非球面偏心量（シフト）
δｂ                下側被検面１Ｂの非球面偏心量（シフト）
δａ１              上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト量
δｂ１              下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト量
θａ１              上側被検面１Ａの近軸曲率中心１ｏａのシフト方向
θｂ１              下側被検面１Ｂの近軸曲率中心１ｏｂのシフト方向
１Ｚｏ’、１Ｚｏ     ｚ軸上の近軸曲率中心１ｏａと近軸曲率中心１ｏｂとの間の距離
１Ｚａ’、１Ｚａ     近軸曲率中心１ｏａと非球面面頂１ｔａとの間の距離
１Ｚｂ’、１Ｚｂ     近軸曲率中心１ｏｂと非球面面頂１ｔｂとの間の距離
【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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【図７】
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【図８】
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