(57)【要約】【課題】表面、および裏面が球面形状であるレンズの外形形状を精度良く測定することができるレンズ形状測定装置を提供する。【解決手段】レンズ形状測定装置１は、載置部３に載置されているレンズ２０のＸ軸、およびＹ軸に対する傾きを算出し、ここで算出した傾きに応じて、レンズ２０をＸ軸、およびＹ軸に対して傾ける補正を行う。レンズ形状測定装置１は、この補正の後、レンズ２０の表面、および裏面を走査し、このレンズ２０の外形形状を測定する。したがって、表面、および裏面が球面形状であるレンズ１０に対する外形形状を精度良く測定できる。【選択図】図１
2007232629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定位置に載置されている表面、および裏面が球面形状であるレンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されているレンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されているレンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されているレンズ表面、およびレンズ裏面を順番に前記レーザ光で走査し、レンズ表面の頂点、およびレンズ裏面の頂点を検出する頂点検出手段と、
前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置を検出する中心位置検出手段と、
前記中心位置検出手段が検出した、レンズ表面を形成する円弧の中心位置およびレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を用いて、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されているレンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する測定手段と、を備え、
前記頂点検出手段は、前記測定位置に載置されているレンズ表面を、第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ表面をこの頂点を通り、前記第１の方向に直交する第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を、このレンズ表面の頂点として検出し、
前記測定位置に載置されているレンズ裏面を、前記第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ裏面をこの頂点を通り、前記第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ裏面の頂点を、このレンズ裏面の頂点として検出する手段であり、
前記中心位置検出手段は、前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を検出する手段であり、
さらに、前記測定手段は、前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きに基づいて、このレンズを傾けた後、レンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する手段であるレンズ形状測定装置。
【請求項２】
測定位置に載置されている表面、および裏面が球面形状であるレンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されているレンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されているレンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されているレンズ表面、およびレンズ裏面を順番に前記レーザ光で走査し、レンズ表面の頂点、およびレンズ裏面の頂点を検出する頂点検出手段と、
前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置を検出する中心位置検出手段と、
前記中心位置検出手段が検出した、レンズ表面を形成する円弧の中心位置およびレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を用いて、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されているレンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する測定手段と、を備えたレンズ形状測定装置。
【請求項３】
前記頂点検出手段は、前記測定位置に載置されているレンズ表面を、第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ表面をこの頂点を通り、前記第１の方向に直交する第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を、このレンズ表面の頂点として検出し、
前記測定位置に載置されているレンズ裏面を、前記第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ裏面をこの頂点を通り、前記第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ裏面の頂点を、このレンズ裏面の頂点として検出する手段である請求項２に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項４】
前記中心位置検出手段は、前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を検出する手段である請求項３に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きに基づいて、このレンズを傾けた後、レンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する手段である請求項２〜４のいずれかに記載のレンズ形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定位置に載置されている表面、および裏面が球面形状であるレンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光で測定位置に載置されているレンズ等の被測定物の表面を走査し、この被測定物の外形形状を測定する形状測定装置があった（特許文献１、２等参照）。形状測定装置は、レーザ光を、対物レンズを介して測定位置に載置されている被測定物に照射する。また、この対物レンズと、測定位置に載置されている被測定物との相対的な位置関係を、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に個別に変化させる駆動機構を備えている。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸は、測定位置に載置されている被測定物におけるレーザ光の照射位置を変化させる軸であり、Ｚ軸は測定位置に載置されている被測定物に対するレーザ光の集光位置を変化させる軸であるとする。被測定物の外形形状の測定は、以下の方法で行われる。
【０００３】
駆動機構が対物レンズと、測定位置に載置されている被測定物との相対的な位置関係をＸ軸方向、およびＹ軸方向に変化させることにより、被測定物の表面をレーザ光で走査する。また、このときに、駆動機構が測定位置に載置されている被測定物の表面にレーザ光が集光されるように、対物レンズと、被測定物との相対的な位置関係をＺ軸方向に駆動する。そして、この被測定物の表面の走査時における、被測定物と低物レンズとの相対的な位置関係の変化を３次元データで取得することで、被測定物の表面形状を測定する。
【特許文献１】特開２０００−７４６６２号公報
【特許文献２】特開２００１−５６２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２等で提案されている従来の測定装置は、表面および裏面が球面形状であるレンズの外形形状（表面形状、および裏面形状）の測定に適していなかった。具体的にいうと、従来の装置は、レンズの表面形状、およびレンズの裏面形状については、上述のレーザ光による走査で個別に測定できる。しかし、操作者が、被測定物であるレンズを測定位置に傾きなく載置することは殆ど不可能である。言い換えれば、測定位置に載置された被測定物であるレンズは、傾いている場合が殆どである。このため、被測定物であるレンズの表面形状、または裏面形状を測定したときに、測定された表面、または裏面の球面形状が傾いていた場合、被測定物であるレンズが測定位置に対して傾いて載置されているのか、この球面形状が傾いて形成されているかを、判断するための基準がなく、この判断をすることができなかった。このように、従来の装置は、測定位置に載置された被測定物であるレンズの傾きを考慮しておらず、測定精度が十分に確保されていなかった。
【０００５】
この発明の目的は、表面、および裏面が球面形状であるレンズの外形形状を精度良く測定することができるレンズ形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のレンズ形状測定装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【０００７】
（１）測定位置に載置されている表面、および裏面が球面形状であるレンズに対して、対物レンズを介してレーザ光を照射し、この測定位置に載置されているレンズの外形形状を測定するレンズ形状測定装置において、
前記測定位置に載置されているレンズと、前記対物レンズと、の相対的な位置関係を、直交する３軸方向に個別に変化させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御して、前記測定位置に載置されているレンズ表面、およびレンズ裏面を順番に前記レーザ光で走査し、レンズ表面の頂点、およびレンズ裏面の頂点を検出する頂点検出手段と、
前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記所定方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置を検出する中心位置検出手段と、
前記中心位置検出手段が検出した、レンズ表面を形成する円弧の中心位置およびレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を用いて、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを算出する傾き算出手段と、
前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きを用いて、前記測定位置に載置されているレンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する測定手段と、を備えている。
【０００８】
この構成では、頂点検出手段がレンズ表面の頂点およびレンズ裏面の頂点を検出する。レンズ表面の頂点とは、測定位置に載置されているレンズ表面の最も高い点であり、表面形状が理想的な球面形状であり、且つ測定位置に傾きなく載置されている場合には、このレンズ表面の頂点は、レンズ表面の中心となる。また、レンズ裏面の頂点とは、測定位置に載置されているレンズ裏面の最も低い点であり、表面形状が理想的な球面形状であり、且つ測定位置に傾きなく載置されている場合には、このレンズ裏面の頂点は、レンズ裏面の中心となる。中心位置検出手段が、測定位置に載置されているレンズについて、頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る所定の方向のライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置と、頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る所定の方向のライン上におけるレンズ裏面を形成する円弧の中心位置と、を検出する。中心位置検出手段により検出された２つの円弧の中心位置を結ぶ直線は、測定位置に載置されているレンズの表面、および裏面が理想的な球面形状である場合、測定位置に載置されているレンズの傾きに直交する。傾き算出手段は、中心位置検出手段により検出された２つの円弧の中心位置を結ぶ直線の傾きから、測定位置に載置されているレンズの傾きを算出する。そして、測定手段が、傾き算出手段により算出された測定位置に載置されているレンズの傾きを用いて、このレンズの外形形状を測定する。したがって、測定位置に載置されているレンズの傾きを考慮した、レンズの外形形状の測定が行えるので、その測定精度を十分に確保することができる。また、レンズの表面形状、および裏面形状を、測定位置におけるレンズの載置状態を変化させることなく測定できるので、載置状態の変化にともなう影響も生じない。
【０００９】
（２）前記頂点検出手段は、前記測定位置に載置されているレンズ表面を、第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ表面をこの頂点を通り、前記第１の方向に直交する第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を、このレンズ表面の頂点として検出し、
前記測定位置に載置されているレンズ裏面を、前記第１の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ表面の頂点を検出し、さらにレンズ裏面をこの頂点を通り、前記第２の方向に走査し、この走査ライン上におけるレンズ裏面の頂点を、このレンズ裏面の頂点として検出する手段である。
【００１０】
この構成では、レンズ表面の頂点、およびレンズ裏面の頂点の検出が、比較的簡単な走査で行え、測定時間の増加も抑えられる。
【００１１】
（３）前記中心位置検出手段は、前記頂点検出手段により検出されたレンズ表面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ表面を形成する円弧の中心位置、および前記頂点検出手段により検出されたレンズ裏面の頂点を通る前記第２の方向の走査ライン上におけるレンズ裏面を形成する円弧の中心位置を検出する手段である。
【００１２】
この構成では、測定位置に載置されているレンズの傾きを、精度良く算出することができる。
【００１３】
（４）前記測定手段は、前記傾き算出手段により算出された、前記測定位置に載置されている前記レンズの傾きに基づいて、このレンズを傾けた後、レンズ表面、および裏面をそれぞれ前記レーザ光で走査し、このレンズの外形形状を測定する手段である。
【００１４】
この構成では、レンズの形状測定における、測定位置に載置されているレンズの傾きによる影響を抑えることができる。これにより、レンズの形状が、一層精度良く計測できる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、測定位置に載置されているレンズの傾きを考慮した、レンズの外形形状の測定が行えるので、その測定精度を十分に確保することができる。また、レンズの表面形状、および裏面形状を、測定位置におけるレンズの載置状態を変化させることなく測定できるので、載置状態の変化にともなう影響も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置について説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置の主要部の構成を示す図である。この実施形態のレンズ形状測定装置１は、装置本体の動作を制御する制御部２と、外形形状を測定する被測定物であるレンズ２０を載置する載置部３と、載置部３を直交する２軸方向（ここでは、この２軸をＸ軸、Ｙ軸と言う。）に個別に移動するＸＹステージ４と、載置部３をＸ軸、およびＹ軸に対して個別に傾けるチルトステージ５と、ＸＹステージの位置を検知するＸＹリニアスケール６と、チルトステージ５の傾きを検知するチルトスケール７と、載置部３に載置されているレンズ２０に対物レンズ１５を介してレーザ光を照射するレーザダイオード８（以下、ＬＤ８と言う。）と、ＬＤ８から照射されたレーザ光の反射光を検出するＡＦセンサ９と、対物レンズ１５を保持し、この対物レンズ１５をＸＹ平面に対して直交する軸（ここでは、この軸をＺ軸と言う。）方向に駆動するＡＦ駆動機構１０と、ＡＦ駆動機構１０を制御するＡＦコントローラ１１と、ＡＦ駆動機構１０をＺ軸方向に移動するＺステージ１２と、Ｚステージ１２の位置を検知するＺリニアスケール１３と、ＸＹステージ４、およびＺステージ１２の移動量を制御するＸＹＺコントローラ１４と、を備えている。また、図中に示すビームスプリッタ１６、およびミラー１７は、ＬＤ８から照射されたレーザ光を対物レンズ１５を介して載置部３に載置されているレンズ３０に照射し、このレンズからの反射光をＡＦセンサ９に導く光路を形成するために設けられた光学部品である。制御部２として、パーソナルコンピュータを用いてもよい。
【００１８】
この実施形態では、載置部３は、チルトステージ５に取り付けられており、このチルトステージ５がＸＹステージ４に取り付けられている。したがって、ＸＹステージ４を移動することにより、載置部３をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動できる。このため、載置部３に載置されてレンズ２０を、対物レンズ１５に対して相対的にＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動できる。ＸＹステージ４の位置は、ＸＹリニアスケール６により検知されており、制御部２はＸ軸方向、およびＹ軸方向における対物レンズ１５と、載置部３（すなわち載置部３に載置されているレンズ２０）と、の相対的な位置関係を検出することができる。また、チルトステージ５を駆動することにより、載置部３をＸ軸、およびＹ軸に対して傾けることができる。このため、載置部３に載置されてレンズ２０を、Ｘ軸、およびＹ軸に対して傾けることができる。チルトステージ５におけるＸ軸、およびＹ軸に対する傾き角は、チルトスケール７により検知されている。
【００１９】
なお、ここでは、載置部３は、チルトステージ５に取り付けられているとしたが、載置部３を、ＸＹステージ４に取り付け、このＸＹステージをチルトステージ５に取り付けてもよい。
【００２０】
対物レンズ１５は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により、Ｚ軸方向に駆動される。すなわち、対物レンズ１５は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により、載置部３に載置されてレンズ２０を、対物レンズ１５に対して相対的にＺ軸方向に移動できる。ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の最大移動量は、Ｚステージ１２による対物レンズ１５の最大移動量に比べて小さいが、Ｚステージ１２よりも細かい分解能で対物レンズ１５を移動できる。制御部２は、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動するとき、この対物レンズ１５をＡＦ駆動機構１０で移動するか、Ｚステージ１２で移動するかを判断している。ＸＹＺコントローラ１４は、制御部２からの指示にしたがって、ＸＹステージ４、チルトステージ５、Ｚステージ１２を駆動する。また、ＡＦコントローラ１１は、制御部２からの指示にしたがって、ＡＦ駆動機構１０を駆動する。Ｚステージ１２の位置は、Ｚリニアスケール１３により検知されている。また、ＡＦコントローラ１１が、ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の位置を検知している。制御部２は、Ｚリニアスケール１３により検知されているＺステージ１２の位置、およびＡＦコントローラ１１により検知されている、ＡＦ駆動機構１０による対物レンズ１５の位置から、Ｚ軸方向における対物レンズ１５と、載置部３（すなわち載置部３に載置されているレンズ２０）と、の相対的な位置関係を検出することができる。ＡＦセンサ９は、ＬＤ８から照射されたレーザ光の反射面における、このレーザ光のスポットの大きさを検出するセンサであり、制御部２はＡＦセンサ９において検出された、反射面におけるレーザ光のスポットの大きさに基づいて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージによる対物レンズ１５の移動量を決定する。具体的には、反射面が、レーザ光の焦点位置になるように、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージによる対物レンズ１５の移動量を決定する。
【００２１】
以下、この実施形態のレンズ形状測定装置１の動作について説明する。
【００２２】
図２は、この実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。操作者が、載置部３に被測定物であるレンズ２０を載置し、操作部（不図示）において測定開始にかかる入力操作を行う。これにより、レンズ形状測定装置１が、載置部３に載置されているレンズ２０の外形形状の測定を開始する。載置部３に載置される被測定物であるレンズ２０は、表面、および裏面が球面形状である。また、載置部３に載置されたレンズ２０は、Ｘ軸、およびＹ軸に対して多少傾いていてもよい。すなわち、操作者は、載置部３にレンズ２０を載置するときに、Ｘ軸、およびＹ軸に対するレンズ２０の傾きを、それほど気にすることなく載置することができる。以下、この実施形態のレンズ形状測定装置１における、この形状測定処理にかかる各ステップの概略を先に説明し、その後各ステップについて詳細に説明する。
【００２３】
レンズ形状測定装置１は、まず、載置部３に載置されているレンズ２０について、その表面の頂点を検出する（ｓ１）。ここで言う、表面の頂点とは、載置部３に載置されているレンズ２０の表面における最も高い点（Ｚ軸方向に最も高い点）である。載置部３に載置されているレンズ２０の表面が理想的な球面形状であり、且つ傾きなく載置されていれば、表面の頂点はレンズ２０表面の中心となる。レンズ形状測定装置１は、ｓ１でレンズ表面の頂点を検出すると、この頂点を通る所定方向のライン上において、レンズ表面が形成する円弧の中心位置を検出する（ｓ２）。すなわち、ｓ２では、ｓ１で検出した頂点を通る所定方向のラインで切断したレンズ２０の表面の円弧の中心位置を検出している。
【００２４】
また、レンズ形状測定装置１は、載置部３に載置されているレンズ２０について、その裏面の頂点を検出する（ｓ３）。ここで言う、裏面の頂点とは、載置部３に載置されているレンズ２０の表面における最も低い点（Ｚ軸方向に最も低い点）である。載置部３に載置されているレンズ２０の裏面が理想的な球面形状であり、且つ傾きなく載置されていれば、裏面の頂点はレンズ２０裏面の中心となる。レンズ形状測定装置１は、ｓ３でレンズ裏面の頂点を検出すると、この頂点を通る所定方向のライン上において、レンズ裏面が形成する円弧の中心位置を検出する（ｓ４）。すなわち、ｓ４では、ｓ３で検出した頂点を通る所定方向のラインで切断したレンズ２０の裏面の円弧の中心位置を検出している。
【００２５】
なお、ｓ１〜ｓ４にかかる処理は、最終的にｓ２およびｓ４で表面および裏面を形成する円弧の中心位置が検出できればよく、その順番は上述した順番でなくてもよい。例えば、ｓ１、ｓ３、ｓ２、ｓ４の順番で行ってもよいし、ｓ３、ｓ４、ｓ１、ｓ２の順番で行ってもよいし、さらには、ｓ３、ｓ１、ｓ４、ｓ２や、ｓ３、ｓ１、ｓ２、ｓ４順番で行ってもよい。
【００２６】
レンズ形状測定装置１は、ｓ２で検出したレンズ２０表面を形成する円弧の中心位置と、ｓ４で検出したレンズ２０裏面を形成する円弧の中心位置と、を結ぶ直線を求め、この直線のＺ軸に対する傾きを、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きとして算出する（ｓ５）。ｓ２で検出したレンズ２０表面を形成する円弧の中心位置と、ｓ４で検出したレンズ２０裏面を形成する円弧の中心位置と、を結ぶ直線は、理想的なレンズ２０であれば、表面と裏面との貼り合わせ面に直交する。レンズ形状測定装置１は、ｓ５で求めた直線がＺ軸に対して平行になるように、チルトステージ５をＸ軸、およびＹ軸に対して傾ける（ｓ６）。レンズ形状測定装置１は、ｓ６にかかる処理が完了すると、載置部３に載置されているレンズ２０の外形形状、すなわち表面形状、および裏面形状を測定し（ｓ７）、本処理を終了する。
【００２７】
このように、この実施形態のレンズ形状測定装置１は、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを補正してから、このレンズ２０についての外形形状の測定を行うので、レンズ２０の傾きによる影響を殆ど受けることなく、このレンズ２０の外形形状を測定することができる。また、レンズ２０の表面形状、および裏面形状を、測定位置におけるレンズの載置状態を変化させることなく測定するので、載置状態の変化にともなう影響も生じない。したがって、レンズ２０の外形形状を精度良く測定することができる。
【００２８】
次に、図２に示した各処理の詳細について説明する。まず、上述したｓ１にかかる処理の詳細について説明する。図３は、載置部に載置されているレンズを示す図である。図３に示すＸ軸、およびＹ軸は、ＸＹステージ４が移動するＸ軸およびＹ軸である。また、チルトステージ５は、このＸ軸、およびＹ軸を中心に回動自在である。また、Ｚ軸は、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２により対物レンズ１５が移動する軸である。ＸＹステージ４、Ｚステージ１２は、このとき初期位置にある。レンズ形状測定装置１は、レンズ２０がＸ軸、およびＹ軸に対して傾きなく載置部３に載置されている状態であるときに、レンズ２０の表面上の中心位置が位置する点（以下、原点と言う。）から、Ｙ軸方向に距離Ａだけ離れた点を通るＸ軸方向のラインを走査ラインＬ１（図３参照）に設定する。距離Ａは、予め定めた固定値であってもよいし、測定対象のレンズの大きさに応じて操作者が設定できるようにしてもよい。
【００２９】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１上におけるレンズ２０の一方の端部付近に、ＬＤ８から照射されているレーザ光が照射されるように、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動する。レンズ形状測定装置１は、この状態で、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点が、レンズ２０の表面になるように、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。このとき、レンズ２０の表面に対する、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量は、ＡＦセンサ９により検出されており、制御部２はこのズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１上におけるレンズ２０の一方の端部付近において、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点をレンズ２０の表面に合わせる調整が完了すると、ＸＹステージ４をＸ軸方向に移動する。このときのＸＹステージ４の移動方向は、ＬＤ８から照射されているレーザ光の照射位置が、走査ラインＬ１に沿って、一方の端部から他方の端部に変化する方向である。
【００３０】
レンズ形状測定装置１は、ＸＹステージ４をＸ軸方向に移動しているとき、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点がレンズ２０の表面から外れないように、ＡＦセンサ９で検出されている、レンズ２０の表面に対するＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動している。また、レンズ形状測定装置１は、この走査ラインＬ１をレーザ光８で走査している間、レンズ２０と、対物レンズ１５と、の相対的な位置関係を取得している。具体的には、ＸＹリニアスケール６、Ｚリニアスケール１３、およびＡＦコントローラ１２により検出されている対物レンズ１５の位置を、３次元データとして取得している。この３次元データは、走査ラインＬ１上におけるレンズ２０の表面形状を示す。
【００３１】
レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ１に沿った、レンズ２０表面の走査が完了すると、この走査ライン上におけるレンズ２０表面の頂点Ｐ１を検出する（図４参照）。図４は、レンズ２０の上面図である。頂点Ｐ１は、この走査ラインＬ１上において、レンズ２０表面の最も高い点である。次に、レンズ形状測定装置１は、頂点Ｐ１を通るＹ軸方向のラインを走査ラインＬ２（図４参照）に設定する。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ２上におけるレンズ２０の一方の端部付近に、ＬＤ８から照射されているレーザ光が照射されるように、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動する。レンズ形状測定装置１は、この状態で、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点が、レンズ２０の表面になるように、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動する。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ２上におけるレンズ２０の一方の端部付近において、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点をレンズ２０の表面に合わせる調整が完了すると、ＸＹステージ４をＹ軸方向に移動する。このときのＸＹステージ４の移動方向は、ＬＤ８から照射されているレーザ光の照射位置が、走査ラインＬ２に沿って、一方の端部から他方の端部に変化する方向である。
【００３２】
レンズ形状測定装置１は、ＸＹステージ４をＹ軸方向に移動しているとき、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点がレンズ２０の表面から外れないように、ＡＦセンサ９で検出されている、レンズ２０の表面に対するＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量に応じて、ＡＦ駆動機構１０、およびＺステージ１２を駆動し、対物レンズ１５をＺ軸方向に移動している。また、レンズ形状測定装置１は、この走査ラインＬ２をレーザ光８で走査している間、走査ラインＬ２上におけるレンズ２０の表面形状を示す３次元データを取得している。レンズ形状測定装置１は、走査ラインＬ２に沿った、レンズ２０表面の走査が完了すると、この走査ラインＬ２上におけるレンズ２０表面の頂点Ｐ２を、このレンズ２０の表面の頂点として検出する。また、このとき、レンズ２０表面の頂点Ｐ２を通る走査ラインＬ２上における、レンズ２０表面の形状（この形状は円弧である。）を取得している。
【００３３】
このように、この実施形態のレンズ形状測定装置１においては、２回の走査でレンズ２０表面の頂点Ｐ２を検出することができる。
【００３４】
レンズ形状測定装置１は、ｓ２で、この走査ラインＬ２上におけるレンズ２０表面を形成する円弧の中心位置Ｃ１を検出する。具体的には、図５に示すように、頂点Ｐ２と、この頂点Ｐ２から距離Ｂだけ離れた走査ラインＬ２上の点Ｐ３と、を用いて、中心位置Ｃ１を求める。この中心位置Ｃ１は、三平方の定理等を用いれば容易に求められるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
また、ｓ３では、ｓ１でレンズ２０の表面に対して行った処理と同様の処理を行い、図６に示すように、レンズ２０の頂点Ｐ５を検出する。レンズ２０の裏面に対する、ＬＤ８から照射されているレーザ光の焦点のズレ量についても、ＡＦセンサ９により検出できる。裏面における頂点は、レンズ２０裏面の最も低い点である。そして、ｓ４で、レンズ２０裏面の頂点Ｐ５を通るＹ軸方向のライン上におけるレンズ２０裏面を形成する円弧の中心位置Ｃ２を検出する。このとき、頂点Ｐ５と、この頂点Ｐ５からＹ軸方向に距離Ｂだけ離れた点Ｐ６と、を用いて、中心位置Ｃ２を求める。
【００３６】
レンズ形状測定装置１は、ｓ５で中心位置Ｃ１と、中心位置Ｃ２と、を通る直線を求める（図７参照）。この直線は、レンズ２０が理想的な形状であれば、載置部３に載置されている傾きに応じた直線である。言い換えれば、この直線は、載置部３に載置されているレンズ２０のＸ軸に対する傾き成分と、Ｙ軸に対する傾き成分と、を有する。したがって、この直線を求めることで、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを算出することができる。レンズ形状測定装置１は、ｓ５で検出したレンズ２０の傾きに応じて、チルトステージ５をＸ軸、およびＹ軸に回動する。具体的には中心位置Ｃ１と、中心位置Ｃ２と、を通る直線が、Ｚ軸に対して平行になるように、チルトステージ５をＸ軸、およびＹ軸に回動する。これにより、載置部３に載置されているレンズ２０が理想的な形状のレンズ２０であれば、このレンズ２０の表面と、裏面と、の貼り合せ面が、Ｘ−Ｙ平面に平行になる。ここで言う貼り合わせ面とは、レンズ２０の表面側の球面体と、裏面側の球面体とが接合する平面である。一方、載置部３に載置されているレンズ２０が理想的な形状のレンズでなければ、殆どの場合、このレンズ２０の表面と、裏面と、の貼り合せ面が、Ｘ−Ｙ平面に平行にならない。レンズ形状測定装置１は、ｓ６で載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを補正した後、ｓ７で、このレンズ２０の形状（表面、および裏面の形状）を測定する。
【００３７】
ｓ７は、ＸＹステージ４をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動しながら、載置部３に載置されているレンズ２０の表面を走査して、レンズ２０の表面形状を３次元データで取得するとともに、このレンズ２０の裏面を走査して、レンズ２０の裏面形状を３次元データで取得することにより、レンズ２０の外形形状を測定する処理である。このように、載置部３にされているレンズ２０の表面形状を３次元データ取得するときと、レンズ２０の裏面形状を３次元データで取得するときとにおいて、載置部３に載置されているレンズ２０の状態変化、操作者による置き換え等、が生じない。
【００３８】
このように、ｓ６で載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを補正しているので、、載置部３に載置されているレンズ２０が傾いていないという前提で、その形状を測定することができる。したがって、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを考慮して、このレンズ２０の外形形状の測定が行えるので、レンズ２０の外形形状を精度良く測定できる。
【００３９】
また、ｓ１〜ｓ５にかかる処理は、比較的簡単な処理であることから、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを算出するのに要する時間もそれほど長くかからず、結果的にレンズ２０の外形形状の測定に要する時間の増加も抑えられる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、チルトステージ５を駆動して、載置部３に載置されているレンズ２０の傾きを補正してから、このレンズ２０の外形形状を測定するとしたが、ｓ６にかかる処理を行うことなく、ｓ７でレンズ２０の外形形状を測定し、その測定結果をｓ５で算出した載置部３に載置されているレンズ２の傾きに基づいて補正するデータ処理を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、レンズ２０表面、および裏面の頂点を検出する処理は、上述した処理に限らず、レンズ２０表面、および裏面を全体的に走査して検出してもよいし、Ｙ軸方向の位置が異なるＸ軸方向の複数の走査ラインを設定し、これらの走査ラインに沿って走査したときに得られたレンズ２０表面、または裏面の３次元データから、レンズ２０表面、および裏面の頂点を推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施形態であるレンズ形状測定装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】この実施形態のレンズ形状測定装置における形状測定処理を示すフローチャートである。
【図３】この実施形態のレンズ形状測定装置の載置部に載置されているレンズを示す図である。
【図４】この実施形態のレンズ形状測定装置におけるレンズ表面の頂点を検出する処理を説明する図である。
【図５】この実施形態のレンズ形状測定装置におけるレンズ表面の頂点を通る円弧の中心点を検出する処理を説明する図である。
【図６】この実施形態のレンズ形状測定装置におけるレンズ表面の頂点を通る円弧の中心点を検出する処理を説明する図である。
【図７】この実施形態のレンズ形状測定装置における、載置部に載置されているレンズの傾きを算出する処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１−レンズ形状測定装置
２−制御部
３−載置部
４−ＸＹステージ
５−チルトステージ
６−ＸＹリニアスケール
７−チルトスケール
８−レーザダイオード（ＬＤ）
９−ＡＦセンサ
１０−ＡＦ駆動機構
１１−ＡＦコントローラ
１２−Ｚステージ
１３−Ｚリニアスケール
１４−ＸＹＺコントローラ
１５−対物レンズ
２０−レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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