(57)【要約】【課題】  短時間で、かつ、高精度に、非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して測定することができるようにする。また、このような測定を実行できる簡便な構成の測定装置及び測定プログラムを提供する。【解決手段】  非球面レンズ１の第１の面Ｒ１及び第２の面Ｒ２の偏心を測定し、この測定結果に基づいて、面間シフト量及び面間ティルト量を演算する。第１の面Ｒ１及び第２の面Ｒ２の偏心は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対する角度が既知の基準軸を基準として第１の面Ｒ１の偏心を測定する第１工程と、基準軸を基準として第２の面Ｒ２の偏心を測定する第２工程とにより測定する。【選択図】  図１
2007085914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面及び非球面を有する非球面レンズの第１の面の偏心及び該非球面レンズの前記第２の面の偏心を測定し、これらの測定結果に基づいて、前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する
ことを特徴とする非球面レンズの測定方法。
【請求項２】
前記非球面レンズにおいて、球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、前記第１の面の偏心及び前記第２の面の偏心の測定は、前記第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として前記第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と、前記基準軸を基準として前記第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とにより測定し、
前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり、前記第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行う
ことを特徴とする請求項１記載の非球面レンズの測定方法。
【請求項３】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行な軸である
ことを特徴とする請求項２記載の非球面レンズの測定方法。
【請求項４】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、前記非球面レンズの外径の中心を通る軸である
ことを特徴とする請求項２記載の非球面レンズの測定方法。
【請求項５】
球面及び非球面を有する非球面レンズを保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された非球面レンズに対して光を照射する照射光学系と、
前記照射光学系により照射され前記非球面レンズの面により反射された光を検出する検出光学系と、
前記検出光学系における検出結果に基づいて、前記照射光学系により光が照射された非球面レンズの面の偏心を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づく演算を行う演算手段
とを備え、
前記演算手段は、前記測定手段により測定された前記第１の面の偏心及び前記第２の面の偏心の測定結果に基づいて、前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する
ことを特徴とする非球面レンズの測定装置。
【請求項６】
前記非球面レンズにおいて、球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、前記保持手段は、前記非球面レンズを保持するにあたり、第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として、前記非球面レンズの位置決めを行い、
前記測定手段は、前記第１の面の偏心及び前記第２の面の偏心の測定として、前記基準軸を基準として前記第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と、前記基準軸を基準として前記第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とを行い、
前記演算手段は、前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり、前記第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行う
ことを特徴とする請求項５記載の非球面レンズの測定装置。
【請求項７】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行な軸である
ことを特徴とする請求項６記載の非球面レンズの測定装置。
【請求項８】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、前記非球面レンズの外径の中心を通る軸である
ことを特徴とする請求項６記載の非球面レンズの測定装置。
【請求項９】
球面及び非球面を有する非球面レンズの第１の面及び該非球面レンズの第２の面について測定された偏心の測定結果が入力され、入力された測定結果に基づいて、前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する
ことを特徴とする非球面レンズの測定プログラム。
【請求項１０】
前記非球面レンズにおいて、球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、入力される前記測定結果は、前記第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として前記第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と、前記基準軸を基準として前記第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とにより測定されたものであり、
前記第１の面と前記第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり、前記第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行う
ことを特徴とする請求項９記載の非球面レンズの測定プログラム。
【請求項１１】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行な軸である
ことを特徴とする請求項１０記載の非球面レンズの測定プログラム。
【請求項１２】
前記基準軸は、前記第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、前記非球面レンズの外径の中心を通る軸である
ことを特徴とする請求項１０記載の非球面レンズの測定プログラム。
【請求項１３】
非球面形状に加工された成形面を有する一対の成形型を用い、これら成形型に対して成形素材を供給し、この成形素材が加熱により軟化した状態のとき、前記一対の成形型により前記成形素材をプレス加工し、これら一対の成形型の各成形面の間で非球面レンズを製造する非球面レンズの製造方法において、
予備工程として、前記一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの第１の面と第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、求められた前記面間シフト量及び前記面間ティルト量の少なくともいずれか一方に基づいて、予め定められた基準値との比較を行うことにより前記一対の成形型の相対位置関係の修正を行い、
次に、本工程として、相対位置関係の修正がなされた前記一対の成形型を用いて、非球面レンズを製造する
ことを特徴とする非球面レンズの製造方法。
【請求項１４】
非球面形状に加工された成形面を有する一対の成形型を用い、これら成形型に対して成形素材を供給し、この成形素材が加熱により軟化した状態のとき、前記一対の成形型により前記成形素材をプレス加工し、これら一対の成形型の各成形面の間で非球面レンズを製造する非球面レンズの製造方法において、
前記一対の成形型によって非球面レンズを成形する工程と、
前記一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの第１の面と第２の面との面間シフト量及び前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、予め定められた基準値との比較を行うことにより選別を行う選別工程と
を有することを特徴とする非球面レンズの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３、または、請求項１４記載の非球面レンズの製造方法により製造された球面及び非球面を有する非球面レンズであって、
第２の面と同時に同一の成形型によって該第２の面の周囲に成形された基準面を有する
ことを特徴とする非球面レンズ。
【請求項１６】
前記基準面は、前記第２の面の非球面軸に対して垂直な平面である
ことを特徴とする請求項１５記載の非球面レンズ。
【請求項１７】
前記基準面は、前記第２の面の非球面軸に対して平行な、平面、または、円筒面である
ことを特徴とする請求項１５、または、請求項１６記載の非球面レンズ。
【請求項１８】
前記予め定められた基準値が、前記第１の面と第２の面との面間シフト量について１０μｍ以下、前記第１の面と前記第２の面との面間ティルト量について２分以下である
ことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか一に記載の非球面レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非球面レンズの測定方法に関し、特に第１面と第２面の面間シフト量及び面間ティルト量を簡便に求める方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の撮像光学系や光学ピックアップ装置、光通信機器、カメラ付き携帯機器などの光学機器において用いられる光学レンズは、撮像素子の画素数の増大や、記録媒体における記録密度の増大などによって、要求される光学性能及び形状精度が益々高くなってきている。そのため、このような光学レンズとしては、少なくとも一方の面が非球面となされた非球面レンズが使用されている。
【０００３】
少なくとも一方の面が非球面となされた非球面レンズは、生産効率や製造コストの点で、精密モールドプレス成形により製造することが好ましい。しかし、精密モールドプレス成形においては、成形型において対向する一対の成形面をそれぞれレンズ素材に転写することにより、非球面レンズの第１面と第２面とを成形するので、成形装置の精度に起因して、第１面と第２面の相互の同一平面上でのずれ（面間シフト）や相互の傾き（面間ティルト）が生じることを完全には避けられない。したがって、精度指標としてこれら面間シフトや面間ティルトを管理し、成形装置の精度を維持しなければ、十分な光学性能のレンズを安定して生産することができない。なお、以下、面間シフト及び面間ティルトを含めて偏心といい、この偏心に起因する光学精度を偏心精度という。
【０００４】
このように、非球面レンズにおいては、一般的に、非球面軸の偏心を測定して精度を検査する必要がある。非球面レンズの測定方法については、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。これらの測定方法においては、まず、検査する非球面レンズ（被検レンズ）を、ほぼ光軸回りに回転操作する回転保持部に保持させる。次に、回転軸方向から、被検レンズの面の近軸領域にレーザビームを照射し、被検レンズの面の近軸領域で反射される反射光を結像させることによって、スポット状の反射像を得る。そして、この反射像の重心位置から、被検レンズの近軸曲率中心を回転軸上にほぼ一致させる。この後、被検レンズを回転させ、反射像の変位に基づいて回転によって生じる近軸領域の変位を検出し、この変位量を演算することによって、非球面レンズの偏心を求めている。
【０００５】
また、特許文献３には、第１面及び第２面のそれぞれに同軸に一体成形された２つの平面部を有する非球面レンズにおいて、これら２つの平面部のなす傾斜角と、第１面及び第２面の測定軸に対する偏心量を検出し、傾斜角と偏心量とにより、第１面と第２面との間の偏心を演算するようにした測定方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２９６１３２号公報
【特許文献２】特開平３−３７５４４号公報
【特許文献３】特許第３１２７００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された従来の非球面レンズの測定方法においては、被検レンズの面に照射されたレーザビームの反射光を検出する検出器（変位計）を、被検レンズの面の法線方向に位置させなければならない。そのため、この測定方法においては、被検レンズごとに、被検レンズの形状に合わせて、被検レンズと検出器との位置関係についてのセッティングを行なわなければならず、機器の設定が複雑、かつ、困難であるという問題があった。
【０００８】
また、この測定方法においては、被検レンズに照射されたレーザビームの反射像の重心位置及び被検レンズの回転によって生じる近軸領域の変位に関するデータから、非球面レンズの偏心を求めるためには、複雑な演算を行わなければならないという問題もあった。
【０００９】
そのため、この測定方法において測定される偏心量は、生産されたレンズの偏心精度を客観的に評価し、それが所定範囲内であることを確認し、また、製造装置、製造方法上の条件にフィードバックしてより偏心精度の高いレンズを生産するための情報としては不十分である。
【００１０】
例えば、上下一対の成形型を用いてレンズをプレス成形するとき、上型と下型との取り付け精度により上型及び下型の成形面が同一平面上で横ずれしていること、及び、上型及び下型の一方、または、両方を駆動する駆動軸が傾いていることに起因して、面間シフト及び面間ティルトが発生する。レンズに生じた偏心を、実際の製造装置や製造条件にフィードバックし、それらの修正や維持に適用するためには、面間シフト、もしくは、面間ティルトの評価が必要である。
【００１１】
そして、特許文献３に記載された測定方法においては、非球面レンズの両面側に平面部が設けられている必要があり、このような平面部が設けられていない非球面レンズには適用できないという問題があった。
【００１２】
なお、非球面レンズの第１面及び第２面のそれぞれの形状を、例えば、触針式の形状測定機を用いて正確に測定すれば、面間ティルト量及び面間シフト量を求めることが可能である。特に、三次元の形状測定機を用いて第１面及び第２面の形状を測定すれば、面間ティルト量及び面間シフト量を算出することができる。しかし、このような方法では、一つの非球面レンズについての測定時間が、例えば、数時間といったように、著しく長くなってしまうという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて提案されるものであって、簡便な構成の偏心測定装置を用いて、短時間で、かつ、高精度に、球面及び非球面を有する非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して測定することができる非球面レンズの測定方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、このような非球面レンズの測定方法を実行することができる簡便な構成の非球面レンズの測定装置及び非球面レンズの測定プログラムを提供するとともに、本発明に係る非球面レンズの測定方法を適用した非球面レンズの製造方法を提供し、さらに、この非球面レンズの製造方法により製造された非球面レンズ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】
【００１５】
前述の課題を解決するため、本発明に係る非球面レンズの測定方法は、以下の構成を有するものである。
【００１６】
〔構成１〕
球面及び非球面を有する非球面レンズの第１の面の偏心及び該非球面レンズの第２の面の偏心を測定し、これらの測定結果に基づいて、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する
ことを特徴とするものである。非球面レンズの測定方法において、
なお、本発明において、「偏心」は、「面間シフト」と「面間ティルト」の両方を含む概念である。「面間ティルト」は、第１の面の近軸曲率中心と第２の面の近軸曲率中心を結ぶ光軸を基準軸としたときの第２の面の非球面軸の傾きであり、光軸と第２の面の非球面軸とがなす相互の傾き（角度）を「面間ティルト量」という。「面間シフト」は、光軸を基準としたときの第２の面の横ずれであり、光軸と垂直な面に第２の面の面頂を投影したときの光軸と第２の面の面頂の投影像間の距離を「面間シフト量」という。
【００１７】
また、本発明において、非球面レンズ（被検レンズ）は、第１及び第２の面をプレス成形によって成形されたモールドプレスレンズであることが好ましい。さらに、非球面レンズは、レンズ外周面にも成形型の胴型によって転写された被転写面を有するものであることが好ましい。本発明は、このような非球面レンズを評価することによって、成形条件の修正をする際に、顕著な効果を発揮する。
【００１８】
なお、ここで、非球面レンズは、単レンズであっても、接合レンズであってもよい。
【００１９】
〔構成２〕
〔構成１〕を有する非球面レンズの測定方法において、非球面レンズにおいて球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、第１の面の偏心及び第２の面の偏心の測定は、第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と、基準軸を基準として第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とにより測定し、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり、第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
〔構成３〕
〔構成２〕を有する非球面レンズの測定方法において、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行な軸であることを特徴とするものである。
【００２１】
〔構成４〕
〔構成２〕を有する非球面レンズの測定方法において、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、非球面レンズの外径の中心を通る軸であることを特徴とするものである。
【００２２】
なお、ここで非球面レンズの外径とは、非球面レンズを第２の基準軸に垂直な平面に投影したときの外径である。
【００２３】
また、本発明に係る非球面レンズの測定装置は、以下の構成を有するものである。
【００２４】
〔構成５〕
球面及び非球面を有する非球面レンズを保持する保持手段と、保持手段により保持された非球面レンズに対して光を照射する照射光学系と、照射光学系により照射され非球面レンズの面により反射された光を検出する検出光学系と、検出光学系における検出結果に基づいて、照射光学系により光が照射された非球面レンズの面の偏心を測定する測定手段と、測定手段による測定結果に基づく演算を行う演算手段とを備え、演算手段は、測定手段により測定された第１の面の偏心及び第２の面の偏心の測定結果に基づいて、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算することを特徴とするものである。
【００２５】
〔構成６〕
〔構成５〕を有する非球面レンズの測定装置において、非球面レンズにおいて、球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、保持手段は、非球面レンズを保持するにあたり第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として非球面レンズの位置決めを行い、測定手段は、第１の面の偏心及び第２の面の偏心の測定として、基準軸を基準として第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と基準軸を基準として第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とを行い、演算手段は、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
〔構成７〕
〔構成６〕を有する非球面レンズの測定装置において、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行な軸であることを特徴とするものである。
【００２７】
〔構成８〕
〔構成６〕を有する非球面レンズの測定装置において、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、非球面レンズの外径の中心を通る軸であることを特徴とするものである。
【００２８】
なお、ここで非球面レンズの外径とは、非球面レンズを第２の基準軸に垂直な平面に投影したときの外径である。
【００２９】
そして、本発明に係る非球面レンズの測定プログラムは、以下の構成を有するものである。
【００３０】
〔構成９〕
球面及び非球面を有する非球面レンズの第１の面及び該非球面レンズの第２の面について測定された偏心の測定結果が入力され、入力された測定結果に基づいて、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算することを特徴とするものである。
【００３１】
〔構成１０〕
〔構成９〕を有する非球面レンズの測定プログラムにおいて、非球面レンズにおいて球面を第１の面、非球面を第２の面としたとき、入力される測定結果は、第２の面の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として第１の面の偏心を測定する第１の測定工程と、基準軸を基準として第２の面の偏心を測定する第２の測定工程とにより測定されたものであり、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算するにあたり、第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行うことを特徴とするものである。
【００３２】
〔構成１１〕
〔構成１０〕を有する非球面レンズの測定プログラムにおいて、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行な軸であることを特徴とするものである。
【００３３】
〔構成１２〕
〔構成１０〕を有する非球面レンズの測定プログラムにおいて、基準軸は、第２の面の非球面軸に対して平行で、かつ、非球面レンズの外径の中心を通る軸であることを特徴とするものである。
【００３４】
なお、ここで非球面レンズの外径とは、非球面レンズを基準軸に垂直な平面に投影したときの外径である。
【００３５】
また、本発明に係る非球面レンズの製造方法は、以下の構成を有するものである。
【００３６】
〔構成１３〕
非球面形状に加工された成形面を有する一対の成形型を用い、これら成形型に対して成形素材を供給し、この成形素材が加熱により軟化した状態のとき、一対の成形型により成形素材をプレス加工し、これら一対の成形型の各成形面の間で非球面レンズを製造する非球面レンズの製造方法において、予備工程として、一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、〔構成１〕乃至〔構成４〕のいずれか一を有する非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、求められた面間シフト量及び面間ティルト量の少なくともいずれか一方に基づいて、予め定められた基準値との比較を行うことにより一対の成形型の相対位置関係の修正を行い、次に、本工程として、相対位置関係の修正がなされた一対の成形型を用いて、非球面レンズを製造することを特徴とするものである。
【００３７】
〔構成１４〕
非球面形状に加工された成形面を有する一対の成形型を用い、これら成形型に対して成形素材を供給し、この成形素材が加熱により軟化した状態のとき、一対の成形型により成形素材をプレス加工し、これら一対の成形型の各成形面の間で非球面レンズを製造する非球面レンズの製造方法において、一対の成形型によって非球面レンズを成形する工程と、一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、〔構成１〕乃至〔構成４〕のいずれか一を有する非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、予め定められた基準値との比較を行うことにより選別を行う選別工程とを有することを特徴とするものである。
【００３８】
そして、本発明に係る非球面レンズは、以下の構成を有するものである。
【００３９】
〔構成１５〕
〔構成１３〕、または、〔構成１４〕を有する非球面レンズの製造方法により製造された球面及び非球面を有する非球面レンズであって、第２の面と同時に同一の成形型によって該第２の面の周囲に成形された基準面を有することを特徴とするものである。
【００４０】
〔構成１６〕
〔構成１５〕を有する非球面レンズにおいて、基準面は、第２の面の非球面軸に対して垂直な平面であることを特徴とするものである。
【００４１】
〔構成１７〕
〔構成１５〕、または、〔構成１６〕を有する非球面レンズにおいて、基準面は、第２の面の非球面軸に対して平行な、平面、または、円筒面であることを特徴とするものである。
【００４２】
〔構成１８〕
〔構成１５〕乃至〔構成１７〕のいずれか一を有する非球面レンズにおいて、予め定められた基準値が、第１の面と第２の面との面間シフト量について１０μｍ以下、第１の面と第２の面との面間ティルト量について２分以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る非球面レンズの測定方法は、〔構成１〕を有することにより、簡便な構成の偏心測定装置を用いて、短時間で、かつ、高精度に、球面及び非球面を有する非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して測定することができる。
【００４４】
また、この非球面レンズの測定方法は、〔構成２〕を有することにより、短時間で、かつ、高精度に、面間ティルト量及び面間シフト量を演算するために必要な測定値を得ることができる。
【００４５】
そして、この非球面レンズの測定方法は、〔構成３〕、または、〔構成４〕を有することにより、面間ティルト量及び面間シフト量を演算するための測定値を得る測定を容易に行うことができる。
【００４６】
そして、本発明に係る非球面レンズの測定装置は、〔構成５〕を有することにより、簡便な構成でありながら、短時間で、かつ、高精度に、球面及び非球面を有する非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して測定することができる。
【００４７】
また、この非球面レンズの測定装置は、〔構成６〕を有することにより、短時間で、かつ、高精度に、面間ティルト量及び面間シフト量を演算するために必要な測定値を得ることができる。
【００４８】
そして、この非球面レンズの測定装置は、〔構成７〕、または、〔構成８〕を有することにより、面間ティルト量及び面間シフト量を演算するための測定値を得る測定を容易に行うことができる。
【００４９】
本発明に係る非球面レンズの測定プログラムは、〔構成９〕を有することにより、簡便な構成の偏心測定装置を用いた測定結果を用いて、短時間で、かつ、高精度に、球面及び非球面を有する非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して演算することができる。
【００５０】
また、この非球面レンズの測定プログラムは、〔構成１０〕を有することにより、入力されるべき測定値として、短時間で、かつ、高精度に得られた測定値を用いることができる。
【００５１】
そして、この非球面レンズの測定プログラムは、〔構成１１〕、または、〔構成１２〕を有することにより、入力されるべき測定値として、容易に得られた測定値を用いることができる。
【００５２】
また、本発明に係る非球面レンズの製造方法は、〔構成１３〕を有することにより、一対の成形型の相対位置関係の修正が行われるので、球面及び非球面を有する非球面レンズを高精度に製造することができる。
【００５３】
また、この非球面レンズの製造方法は、〔構成１４〕を有することにより、第１の面と第２の面との面間シフト量及び第１の面と第２の面との面間ティルト量の少なくともいずれか一方について予め定められた基準値との比較による選別がなされるので、球面及び非球面を有する非球面レンズを高精度に製造することができる。
【００５４】
そして、本発明に係る非球面レンズは、〔構成１５〕、〔構成１６〕、または、〔構成１７〕を有することにより、前述した非球面レンズの測定装置及び非球面レンズの測定方法による測定を容易に実行することができる。
【００５５】
また、この非球面レンズは、〔構成１８〕を有することにより、高精度の非球面レンズとして製造される。
【００５６】
すなわち、本発明は、簡便な構成の偏心測定装置を用いて、短時間で、かつ、高精度に、球面及び非球面を有する非球面レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を分離して測定することができる非球面レンズの測定方法を提供することができるものである。
【００５７】
また、本発明は、このような非球面レンズの測定方法を実行することができる簡便な構成の非球面レンズの測定装置及び非球面レンズの測定プログラムを提供するとともに、本発明に係る非球面レンズの測定方法を適用した非球面レンズの製造方法を提供し、さらに、この非球面レンズの製造方法により製造された非球面レンズを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
〔非球面レンズの測定装置〕
図１は、本発明に係る非球面レンズの測定装置の構成を示す側面図である。
【００５９】
本発明に係る非球面レンズの測定装置は、図１に示すように、第１の面Ｒ１が球面で、第２の面Ｒ２が非球面である非球面レンズ１の有する第１の面Ｒ１及び第２の面Ｒ２の面間シフト量及び面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求める装置である。
【００６０】
この非球面レンズの測定装置は、図１に示すように、非球面レンズ１を保持する保持手段１１を有している。この保持手段１１は、非球面レンズ１の基準面によってこの非球面レンズ１を位置決めして保持することにより、第２の面Ｒ２の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として、非球面レンズの位置決めを行う。すなわち、非球面レンズ１の基準面は、基準軸に対する角度が既知となっている面である。例えば、基準面は、第２の面Ｒ２の非球面軸に垂直な平面であることが望ましい。
【００６１】
その意味において、本発明における被検レンズとなる非球面レンズ１は、第１及び第２の面Ｒ１，Ｒ２をプレス成形によって成形されたモールドプレスレンズであることが好ましく、さらに、レンズ外周面にも成形型の胴型によって転写された被転写面を有するものであることが好ましい。本発明は、このような非球面レンズ１を評価することによって、成形条件の修正をする際に、顕著な効果を発揮する。なお、非球面レンズ１は、単レンズであっても、接合レンズであってもよい。
【００６２】
ここで、基準軸は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行な軸であることが望ましい。
【００６３】
さらに、基準軸は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行で、かつ、非球面レンズ１の外径の中心を通る軸であることが望ましい。なお、非球面レンズ１の外径とは、非球面レンズ１を基準軸に垂直な平面に投影したときの外径である。
【００６４】
このように基準軸を定めることにより、基準軸は、第２の面の非球面軸に対する角度が既知となる。そして、保持手段１１は、モータ等の駆動手段１１ａにより、保持した非球面レンズ１を、基準軸回りに回転操作することできるように構成されている。
【００６５】
図２は、この非球面レンズの測定装置における保持手段の構成の他の例を示す斜視図である。
【００６６】
なお、この保持手段１１は、図２に示すように、非球面レンズ１が載置される支持台２１と、この非球面レンズ１の外周面を挟持するＶ溝状の位置決め冶具２２及び回転ローラ２３とから構成されるものとしてもよい。この保持手段１１においては、支持台２１が、非球面レンズ１の上下方向の位置決めを行う。そして、位置決め冶具２２が非球面レンズ１の外周面の２点において接触し、回転ローラ２３が非球面レンズ１の外周面の１点において接触して、非球面レンズ１の水平方向の位置決めを行う。回転ローラ２３は、非球面レンズ１の水平方向を位置決め冶具２２に対して押し付けた状態で、回転操作され、非球面レンズ１を基準軸回りに回転させる。
【００６７】
そして、この測定装置は、図１に示すように、保持手段１１により保持された非球面レンズ１に対して光を照射する照射光学系１２を有している。この照明光学系１２においては、光源１３から発せられた光が、ハーフミラー１４により反射されて集光光学系１５に入射される。そして、集光光学系１５は、入射された光を、保持手段１１に保持された非球面レンズ１の第１の面Ｒ１、または、第２の面Ｒ２上に集光して照射し、各光線を第１の面Ｒ１、または、第２の面Ｒ２の近軸領域においてこれら面Ｒ１，Ｒ２に対して略々垂直に入射させる。
【００６８】
また、この測定装置は、照射光学系１２により非球面レンズ１に照射され非球面レンズの第１の面Ｒ１、または、第２の面Ｒ２により反射された光を検出する検出光学系１６を備えている。この検出光学系１６においては、第１の面Ｒ１、または、第２の面Ｒ２により反射された光が集光光学系１５に再入射され、この集光光学系１５を経た光が、ハーフミラー１４を透過して受光部（ＣＣＤ）１７により受光される。
【００６９】
また、この受光部１７は、検出光学系１６における検出結果に基づいて、照射光学系１２により光が照射された非球面レンズ１の面の偏心を測定する測定手段を構成している。この測定手段においては、保持手段１１に保持された非球面レンズ１に対し照射光学系１２により光を照射し、この非球面レンズ１を基準軸回りに回転させることにより、非球面レンズ１からの反射光の位置に基づいて、基準軸と第１の面Ｒ１、または、第２の面Ｒ２とのなす角度が測定される。
【００７０】
この測定手段により、第１の面Ｒ１の偏心及び第２の面Ｒ２の偏心の測定として、基準軸を基準として第１の面Ｒ１の偏心を測定する第１の測定工程と、基準軸を基準として第２の面Ｒ２の偏心を測定する第２の測定工程を行うことができる。
【００７１】
なお、本発明において、「偏心」は、「面間シフト」と「面間ティルト」の両方を含む概念である。「面間ティルト」は、第１の面Ｒ１の近軸曲率中心Ｏ１と第２の面Ｒ２の近軸曲率中心Ｏ２を結ぶ光軸を基準軸としたときの第２の面Ｒ２の非球面軸の傾きであり、光軸と第２の面Ｒ２の非球面軸とがなす相互の傾き（角度）を「面間ティルト量」という。「面間シフト」は、光軸を基準としたときの第２の面Ｒ２の横ずれであり、光軸と垂直な面に第２の面Ｒ２の面頂を投影したときの光軸と第２の面Ｒ２の面頂の投影像間の距離を「面間シフト量」という。
【００７２】
そして、この測定装置は、演算手段１８を有している。この演算手段１８は、受光部１７による測定結果が入力されるコンピュータ装置であって、後述するように、本発明に係る非球面レンズの測定方法にしたがい、測定手段による測定結果に基づく演算を行う。
【００７３】
すなわち、演算手段１８は、測定手段により第１及び第２の測定工程により測定された第１の面Ｒ１の偏心及び第２の面Ｒ２の偏心の測定結果に基づいて、光軸に対する第２の面Ｒ２との面間シフト量と第２の面Ｒ２との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する。このとき、演算手段１８は、測定手段により第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいた演算を行う。
【００７４】
図３は、基準面を第２の面の非球面軸に対して平行な円筒面とした非球面レンズの形状を示す断面図である。
【００７５】
なお、本発明に係る非球面レンズの測定装置においては、前述したように、非球面軸に垂直な平面状の基準面を有する非球面レンズのみならず、図３に示すように、基準面を、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行な、平面、または、円筒面１ｃとした非球面レンズを被検レンズとすることができる。
【００７６】
〔非球面レンズの測定方法〕
本発明に係る非球面レンズの測定方法においては、前述した非球面レンズの測定装置を用いて、まず、測定手段により、以下の２工程によって、第１の面Ｒ１の偏心及び第２の面Ｒ２の偏心の測定を行う。
【００７７】
（第１の測定工程）
図４は、本発明に係る非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｙ軸回り）を示す側面図である。
【００７８】
図５は、本発明に係る非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｘ軸回り）を示す側面図である。
【００７９】
この第１の測定工程においては、図４及び図５に示すように、第２の面Ｒ２との角度が既知である第２平面部１ｂを基準面とし、この基準面に垂直であって非球面レンズ１の外径中心を通る基準軸Ａに対する第１の面Ｒ１の偏心を測定する。ここで、非球面レンズ１の外径は、非球面レンズ１を基準軸Ａに垂直な平面に投影したときの外径である。
【００８０】
すなわち、第２平面部１ｂを保持台１１に載せるとともに、非球面レンズ１の外周面を保持した状態で、非球面レンズ１を回転させながら、光源から第１の面Ｒ１に光束を照射し、第１の面Ｒ１の反射光を受光部により受光し、回転軸（基準軸Ａ）に対する第１の面Ｒ１の偏心量Ｒ１２を測定する。
【００８１】
図４に示すように、基準軸に平行な方向をｚ軸とし、ｘ軸回りの回転角をαとし、ｙ軸回りの回転角をβとすると、非球面レンズ１に照射した光束の反射光により、角度α１２（基準軸Ａと第１の面Ｒ１との交点における第１の面Ｒ１の法線と基準軸Ａとのなす角度のｘ軸回りの成分）及び角度β１２（基準軸Ａと第１の面Ｒ１との交点における第１の面Ｒ１の法線と基準軸Ａとのなす角度のｙ軸回りの成分）が測定される。そして、基準軸Ａを基準とする第１の面Ｒ１の偏心量Ｒ１２は、以下のように表される。
Ｒ１２＝（β１２，α１２）（∵第２平面部１ｂ及び外周面を基準とした第１の面Ｒ１の偏心量）
【００８２】
なお、ここで、第２の面Ｒ２と、第２の面Ｒ２との角度が既知である第２平面部１ｂとは、実質的にティルトがないものとする。
【００８３】
図４中のｘ１２は、β１２の長さ表記であって、第１の面Ｒ１の近軸曲率中心Ｏ１と基準軸Ａとの距離を表わしている。以下の説明中のｘ２２，ｙ１２，ｙ２２についても同様である。
【００８４】
（第２の測定工程）
図４は、本発明に係る非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｙ軸回り）を示す側面図である。
【００８５】
図５は、本発明に係る非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｘ軸回り）を示す側面図である。
【００８６】
この第２の測定工程においては、図４及び図５に示すように、第２の面Ｒ２との角度が既知である第２平面部１ｂを基準面とし、この基準面に垂直であって非球面レンズ１の外径中心を通る基準軸Ａに対する第２の面Ｒ２の偏心を測定する。
【００８７】
すなわち、第１の測定工程から非球面レンズ１の保持姿勢を変えずに、第１の測定工程と同様に非球面レンズ１を回転させながら、光源から第１の面Ｒ１を透して第２の面Ｒ２に光束を照射し、第２の面Ｒ２の反射光を受光部により受光し、回転軸（基準軸Ａ）に対する第２の面Ｒ２の偏心量Ｒ２２を測定する。
【００８８】
非球面レンズ１に照射した光束の反射光により、角度α２２（基準軸Ａと第２の面Ｒ２との交点における第２の面Ｒ２の法線と基準軸Ａとのなす角度のｘ軸回りの成分）及び角度β２２（基準軸Ａと第２の面Ｒ２との交点における第２の面Ｒ２の法線と基準軸Ａとのなす角度のｙ軸回りの成分）が測定される。そして、基準軸Ａを基準とする第２の面Ｒ２の偏心量Ｒ２２は、以下のように表される。
Ｒ２２＝（β２２，α２２）（∵第２平面部１ｂ及び外周面を基準とした第２の面Ｒ２の偏心量）
【００８９】
なお、第２の面Ｒ２の偏心量Ｒ２２は、第２の面Ｒ２に第１の面Ｒ１を透して光を照射して測定してもよいし、図４及び図５中の下方側から第２の面Ｒ２に直接光を照射して測定してもよい。
【００９０】
次に、この測定方法においては、前述のようにして測定された偏心量Ｒ１２，Ｒ２２を用いて、以下のようにして、面間ティルト量及び面間シフト量の演算を行う。
【００９１】
（演算方法）
前述の測定結果における偏心量Ｒ１２，Ｒ２２については、以下の関係が成立している。
【００９２】
第２平面部１ｂ及び外周面を基準とした第１の面Ｒ１の偏心Ｒ１２について、以下の関係が成立している。
sinβ１２＝ｘ１２／Ｒ１（∵Ｒ１は、第１の面Ｒ１の曲率半径）
ｘ１２＝Ｒ１sinβ１２
sinα１２＝−Ｙ１２／Ｒ１
ｙ１２＝−Ｒ１sinα１２
【００９３】
第２平面部１ｂ及び外周面を基準とした第２の面Ｒ２の偏心Ｒ２２について、以下の関係が成立している。
sinβ２２＝ｘ２２／Ｒ２（∵Ｒ２は、第２の面Ｒ２の曲率半径）
ｘ２２＝Ｒ２sinβ２２＝Ｓｘ２２＋Ｔｘ２２＝Ｓｘ２２＋０
（∵Ｓｘ２２は、ｘ２２のシフト成分）
（∵Ｔｘ２２は、ｘ２２のティルト成分であり、実質的に０である。）
sinα２２＝−Ｙ２２／Ｒ２
ｙ２２＝−Ｒ２sinα２２＝Ｓｙ２２＋Ｔｙ２２＝Ｓｙ２２＋０
（∵Ｓｙ２２は、ｙ２２のシフト成分）
（∵Ｔｙ２２は、ｙ２２のティルト成分であり、実質的に０である。）
【００９４】
（面間ティルト及び面間シフトの演算方法）
図６は、この非球面レンズの測定方法において、面間シフト（ｘ軸方向）の演算方法を示す側面図である。
【００９５】
図７は、この非球面レンズの測定方法において、面間シフト（ｙ軸方向）の演算方法を示す側面図である。
【００９６】
図６及び図７に示すように、ｘｙｚ座標系において、第２の面Ｒ２の面頂ＶＲ２、第１の面Ｒ１の近軸曲率中心Ｏ１、及び、第２の面Ｒ２の近軸曲率中心Ｏ２の座標は、第２の面Ｒ２の面頂ＶＲ２を（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）とし、レンズの肉厚をｄとすると、以下のように表される。
ＶＲ２＝（０，０，０）
Ｏ１  ＝（ｘ１２−ｘ２２，ｙ１２−ｙ２２，−ｄ＋Ｒ１）
Ｏ２  ＝（０，０，Ｒ２）
【００９７】
面間ティルト量（β，α）（光軸に対する第２の面Ｒ２の非球面軸のティルト量）及び面間シフト量（Ｓｘ，Ｓｙ）（光軸に対する第２の面Ｒ２の非球面軸のシフト量）を求める演算方法を以下に説明する。
β＝tan−１（（ｘ１２−ｘ２２）／（Ｒ２−（−ｄ＋Ｒ１）））
α＝tan−１（（ｙ１２−ｙ２２）／（Ｒ２−（−ｄ＋Ｒ１）））
Ｓｘ＝−Ｒ２cosβ
Ｓｙ＝−Ｒ２cosα
【００９８】
（演算結果）
前述の演算結果に基づき、面間ティルト量（β，α）（光軸に対する第２の面Ｒ２の非球面軸のティルト量）は、大きさＴ及び方向γについて、さらに以下の演算により求められる。
Ｔ＝√（α２＋β２）
γ＝tan−１（β／α）
【００９９】
また、基準軸Ａに対する第１の面Ｒ１のシフト量Ｓ１２の大きさは、以下の演算により求められる。
Ｓ１２＝√（Ｓｘ１２２＋Ｓｙ１２２）
【０１００】
基準軸Ａに対する第２の面Ｒ２のシフト量Ｓ２２の大きさは、以下の演算により求められる。
Ｓ２２＝√（Ｓｘ２２２＋Ｓｙ２２２）＝√（ｘ２２２＋ｙ２２２）
【０１０１】
また、面間シフト量（Ｓｘ，Ｓｙ）（光軸に対する第２の面Ｒ２の非球面軸のシフト量）は、大きさＳについて、以下の演算により求められる。
Ｓ＝√（Ｓｘ２＋Ｓｙ２）
【０１０２】
〔非球面レンズの測定プログラム〕
図８は、本発明に係る非球面レンズの測定プログラムを示すフローチャートである。  本発明に係る非球面レンズの測定プログラムは、非球面レンズ１の有する第２の面Ｒ２の面間シフト量及び面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求めるプログラムであって、第１の面Ｒ１及び第２の面Ｒ２について測定された偏心の測定結果が入力され、入力された測定結果に基づいて、光軸と第２の面Ｒ２との面間シフト量及び光軸と第２の面Ｒ２との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を演算する。
【０１０３】
すなわち、この非球面レンズの測定プログラムは、前述の非球面レンズの測定装置の演算装置において、前述の非球面レンズの測定方法を実行するプログラムである。
【０１０４】
この非球面レンズの測定プログラムは、図８に示すように、ステップｓｔ１においてスタートすると、ステップｓｔ２において、測定手段による測定結果（β１２，α１２，β２２，α２２）が入力される。ここで入力される測定結果は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対する角度が既知である基準軸を基準として第１の面Ｒ１の偏心を測定する第１の測定工程と、基準軸を基準として第２の面Ｒ２の偏心を測定する第２の測定工程とにより測定されたものである。
【０１０５】
なお、この測定においても、基準軸は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行な軸であることが望ましく、さらに、基準軸は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行で、かつ、非球面レンズの外径の中心を通る軸であることが望ましい。非球面レンズ１の外径とは、非球面レンズ１を基準軸に垂直な平面に投影したときの外径である。
【０１０６】
そして、ステップｓｔ３において、ｘ１２，ｙ１２，ｘ２２，ｙ２２を演算する。この演算は、前述したように、第１及び第２の測定工程により求められた値に基づいて行う。
【０１０７】
次に、ステップｓｔ４において、面間ティルト量を求めるため、β，αを演算する。
【０１０８】
さらに、ステップｓｔ５において、面間シフトＳｘ，Ｓｙを演算する。ここでは、これらの演算結果に基づいて、前述したように、面間ティルト量（β，α）の大きさＴ及び方向γ、面間シフト量（Ｓｘ，Ｓｙ）の大きさＳについて演算するようにしてもよい。
【０１０９】
〔非球面レンズの製造方法〕
本発明に係る非球面レンズの製造方法は、一方が非球面形状に加工された成形面を有する一対の成形型を用い、これら成形型に対して成形素材を供給し、この成形素材が加熱により軟化した状態のとき、一対の成形型により成形素材をプレス加工し、これら一対の成形型の各成形面の間で非球面レンズを製造する非球面レンズの製造方法である。
【０１１０】
（第１の実施形態）
この非球面レンズの製造方法においては、予備工程として、一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、前述した非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの光軸と第２の面Ｒ２との面間シフト量及び光軸と第２の面Ｒ２との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、求められた面間シフト量及び面間ティルト量の少なくともいずれか一方に基づいて、予め定められた基準値との比較を行うことにより、一対の成形型の相対位置関係の修正を行う。
【０１１１】
次に、本工程として、相対位置関係の修正がなされた一対の成形型を用いて、非球面レンズを製造する。
【０１１２】
（第２の実施形態）
また、この非球面レンズの製造方法は、一対の成形型によって非球面レンズを成形する工程と、一対の成形型によって成形された非球面レンズについて選別を行う選別工程とを有するものとしてもよい。
【０１１３】
この選別工程は、一対の成形型によって成形された非球面レンズについて、前述した非球面レンズの測定方法により、この非球面レンズの光軸と第２の面Ｒ２との面間シフト量及び光軸と第２の面Ｒ２との面間ティルト量の少なくともいずれか一方を求め、予め定められた基準値との比較を行うことにより選別を行うものである。
【０１１４】
なお、予め定められた基準値は、光軸と第２の面Ｒ２との面間シフト量について１０μｍ以下、光軸と第２の面Ｒ２との面間ティルト量について２分以下であることが望ましい。
【０１１５】
〔非球面レンズ〕
本発明に係る非球面レンズは、前述した本発明に係る非球面レンズの製造方法により製造された球面及び非球面を有する非球面レンズである。
【０１１６】
そして、この非球面レンズは、第２の面Ｒ２と同時に同一の成形型によって該第２の面Ｒ２の周囲に成形された基準面を有している。
【０１１７】
そして、基準面は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して垂直な平面であることが好ましい。または、基準面は、第２の面Ｒ２の非球面軸に対して平行な、平面、または、円筒面としてもよい。
【０１１８】
前述した製造方法における予め定められた基準値は、光軸と第２の面Ｒ２との面間シフト量について１０μｍ以下、光軸と第２の面Ｒ２との面間ティルト量について２分以下であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明に係る非球面レンズの測定装置の構成を示す側面図である。
【図２】前記非球面レンズの測定装置における保持手段の構成の他の例を示す斜視図である。
【図３】基準面を第２の面の非球面軸に対して平行な円筒面とした非球面レンズの形状を示す断面図である。
【図４】本発明に係る非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｙ軸回り）を示す側面図である。
【図５】前記非球面レンズの測定方法における第１及び第２の測定工程（ｘ軸回り）を示す側面図である。
【図６】前記非球面レンズの測定方法において、面間シフト（ｘ軸方向）の演算方法を示す側面図である。
【図７】前記非球面レンズの測定方法において、面間シフト（ｙ軸方向）の演算方法を示す側面図である。
【図８】本発明に係る非球面レンズの測定プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１    非球面レンズ
Ｒ１  第１の面
Ｒ２  第２の面
１１  保持手段
１２  照明光学系
１６  検出光学系
１７  受光部
１８  演算手段
【図１】
2007085914.tif 000003
【図２】
2007085914.tif 000004
【図３】
2007085914.tif 000005
【図４】
2007085914.tif 000006
【図５】
2007085914.tif 000007
【図６】
2007085914.tif 000008
【図７】
2007085914.tif 000009
【図８】
2007085914.tif 000010