JP2007033343A - 偏心測定方法、偏心測定装置、非球面単レンズの製造方法、非球面単レンズ及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、非球面単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偏心測定方法を提供する。
【解決手段】 非球面単レンズ１、または、非球面単レンズ１及び補正レンズ２からなる光学系のコマ収差を測定し、測定されたコマ収差の値に基づいて第１面Ｒ１と第２面Ｒ２との間の相互の面間ティルト量及び／又は面間シフト量を算出する。コマ収差の値としては、３次コマ収差及び／又は５次コマ収差の成分を用いる。コマ収差の測定は、干渉法を用いて行うことができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、少なくとも一方が非球面となされた非球面単レンズの面間偏心を測定する偏心測定方法及び偏心測定装置に関する。

また、本発明は、非球面単レンズの製造方法、非球面単レンズ及びこの非球面単レンズを用いて構成された光学機器に関する。

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単レンズが使用されている。

少なくとも一方の面が非球面となされた非球面単レンズは、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、非球面単レンズの第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面との相互の面間ティルトや面間シフ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ティルト量や面間シフト量を管理することにより、成形装置の精度を維持しなければ、十分な光学性能の非球面単レンズを安定して製造することができない。

図７は、ｙ−ｚ平面において非球面単レンズの面間シフト量及び面間ティルト量について説明する側面図である。

ここで、面間シフト量とは、図７に示すように、少なくとも一方が非球面である第１面Ｒ１及び第２面Ｒ２を有する非球面単レンズにおいて、第１面Ｒ１及び第２面Ｒ２がともに非球面である場合には第１面Ｒ１の非球面軸を基準軸Ａ１とし、第１面Ｒ１が球面である場合には非球面単レンズの外径の中心線を基準軸Ａ１として、この基準軸Ａ１と、第２面の非球面軸Ａ２が通る第２面の面頂との最短距離をいう。ただし、第１面Ｒ１が球面の場合には、基準軸Ａ１は、この基準軸Ａ１と第１面（球面）Ｒ１との交点における第１面Ｒ１に対する接平面が、この基準軸Ａ１に対して垂直となるようにする。

また、面間ティルト量とは、第２面Ｒ２の非球面軸Ａ２と基準軸Ａ１とをｙ−ｚ平面に投影したとき、これら各軸Ａ１，Ａ２の射影がなす角度（αティルト）、あるいは、これら各軸Ａ１，Ａ２をｘ−ｚ平面に投影したときにこれら各軸Ａ１，Ａ２の射影ががなす角度（βティルト）をいう。

なお、ｘ−ｚ平面における非球面単レンズの面間シフト量及び面間ティルト量についても、図７と同様に示すことができる。

従来、非球面単レンズにおける面間ティルト量及び面間シフト量を測定する偏心測定方法、または、偏心測定装置としては、以下の提案がなされている。

すなわち、特許文献１には、光源から出射され波面変換素子により所定形状の波面に変換された測定用光束を第１面及び第２面に照射して反射させ、これら反射光束と、光源から出射された特定波面を有する参照用光束との干渉縞を第１及び第２の干渉計によって検知するようにした偏心測定装置が記載されている。この偏心測定装置においては、各干渉計によって第１面及び第２面の面形状を計測し、非球面単レンズの回転角度と、少なくとも一方の干渉計による測定データとから得られる演算値により、第１面と第２面との間の偏心を求めるようになっている。

また、特許文献２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単レンズにおいて、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面との間の偏心量を演算するようにした偏心測定方法が記載されている。

特開２０００−９７６５６号公報 特許第３１２７００３号公報

ところで、特許文献１に記載された従来の偏心測定装置においては、装置構成が複雑化、大型化してしまい、また、面間ティルト量と面間シフト量とを分離して評価することができないという問題がある。

また、特許文献２に記載された偏心測定方法においては、非球面単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単レンズには適用できないという問題がある。

なお、非球面単レンズの第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、一つの非球面単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。

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、非球面単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偏心測定方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、このような偏心測定方法を実行することができる簡便な構成の偏心測定装置を提供するとともに、本発明に係る偏心測定方法を適用した非球面単レンズの製造方法を提供し、さらに、この非球面単レンズの製造方法により製造された非球面単レンズ及びこの非球面単レンズを用いた光学機器を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る偏心測定方法は、以下の構成を有するものである。

〔構成１〕
少なくとも一方が非球面である第１面及び第２面の光学機能面を有する非球面単レンズの第１面と第２面との間の偏心を測定する偏心測定方法において、非球面単レンズ、または、非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系のコマ収差を測定し、測定されたコマ収差の値に基づいて第１面と第２面との間の相互の面間ティルト量及び／又は面間シフト量を得ることを特徴とするものである。

〔構成２〕
〔構成１〕を有する偏心測定方法において、コマ収差の値として、３次コマ収差及び／又は５次コマ収差の成分を用いることを特徴とするものである。

〔構成３〕
〔構成１〕、または、〔構成２〕を有する偏心測定方法において、コマ収差の測定は、干渉法を用いて行うことを特徴とするものである。

また、本発明に係る偏心測定装置は、以下の構成を有するものである。

〔構成４〕
少なくとも一方が非球面である第１面及び第２面の光学機能面を有する非球面単レンズの第１面と第２面との間の偏心を測定する偏心測定装置において、非球面単レンズ、または、非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系のコマ収差を測定するコマ収差測定手段と、コマ収差測定手段により測定されたコマ収差の値に基づいて第１面と第２面との間の相互の面間シフト量及び／又は面間ティルト量を求める演算手段とを備えたことを特徴とするものである。

〔構成５〕
〔構成４〕を有する偏心測定装置において、演算手段は、コマ収差の値として、３次コマ収差及び／又は５次コマ収差の成分を用いることを特徴とするものである。

そして、本発明に係る非球面単レンズの製造方法は、以下の構成を有するものである。

〔構成６〕
少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型を用いて加熱し軟化させた成形素材を成形型により押圧して非球面単レンズを成形する工程と、成形型によって成形された非球面単レンズについて〔構成１〕乃至〔構成３〕のいずれか一を有する偏心測定方法によって偏心測定を行い得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かを判別して該非球面単レンズを選別する工程とを含むことを特徴とするものである。

また、本発明に係る非球面単レンズは、以下の構成を有するものである。

〔構成７〕
少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型により成形された非球面単レンズであって、〔構成１〕乃至〔構成３〕のいずれか一を有する偏心測定方法によって偏心測定をなされ、この偏心測定により得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かにより選別されていることを特徴とするものである。

〔構成８〕
少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型により成形された非球面単レンズであって、〔構成１〕乃至〔構成３〕のいずれか一を有する偏心測定方法による偏心測定により得られる面間ティルト量が２分以下及び／又は面間シフト量が１０μｍ以下であることを特徴とするものである。

さらに、本発明に係る光学機器は、以下の構成を有するものである。

〔構成９〕
被写体の像を結像させるレンズ系と、このレンズ系の結像面に配置された撮像素子とを備えた光学機器において、レンズ系を構成するレンズのうちの少なくとも１枚は、〔構成７〕、または、〔構成８〕を有する非球面単レンズであることを特徴とするものである。

本発明に係る偏心測定方法、偏心測定装置及び非球面単レンズの製造方法においては、複雑、かつ、大型の装置を用いることなく、また、数秒乃至数十秒程度の短い測定時間内において、コマ収差の測定結果に基づいて、高精度に、非球面単レンズの面間ティルト量及び／又は面間シフト量を求めることができる。

なお、非球面単レンズを用いる光学系の要求性能や用途によって、非球面単レンズに求められる面間ティルト量及び／又は面間シフト量の許容値は異なるが、本発明によれば、これら面間ティルト量及び面間シフト量を分離して独立的に評価することができるため、要求仕様を必要十分に充足する非球面単レンズを効率よく製造することができる。

また、本発明に係る非球面単レンズは、本発明に係る偏心測定方法によって選別され、または、面間ティルト量及び面間シフト量を分離して評価されているので、要求仕様を必要十分に充足するものとなっている。

さらに、この非球面単レンズを用いた本発明に係る光学機器においては、非球面単レンズが要求仕様を必要十分に充足するものとなっているので、必要十分な光学性能を有する光学系を備えたものとなっている。

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、非球面単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偏心測定方法を提供することができるものである。

また、本発明は、このような偏心測定方法を実行することができる簡便な構成の偏心測定装置を提供することができるとともに、本発明に係る偏心測定方法を適用した非球面単レンズの製造方法を提供し、さらに、この非球面単レンズの製造方法により製造された非球面単レンズ及びこの非球面単レンズを用いた光学機器を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔非球面単レンズについて〕
図１は、本発明の第１の実施例において被検レンズとなる非球面単レンズの形状を示す側面図である。

本発明は、図１に示すように、少なくとも一方が非球面である第１面Ｒ１及び第２面Ｒ２を有する非球面単レンズ１を被検レンズとし、この非球面単レンズ１の第１面Ｒ１と第２面Ｒ２との間の偏心（面間ティルト及び／又は面間シフト）を測定するものである。なお、面間ティルト及び面間シフトは、図７により前述したものと同様である。

また、本実施形態では、非球面単レンズ１を保持する部材３に当接する側の面を第１面Ｒ１とし、他方の面を第２面Ｒ２とする。

図２は、図１に示した非球面単レンズの球面収差を示すグラフである。

なお、この非球面単レンズは、図２に示すように、一定の球面収差を有している。

この非球面単レンズ１は、例えば、光学ピックアップ装置の対物レンズのように、単体で使用するレンズであってもよく、また、例えば、撮像装置等の光学機器に用いる光学系のような組レンズを構成するレンズであってもよい。

図３は、本発明の第２の実施例において被検レンズとなる非球面単レンズの形状を示す側面図である。

組レンズを構成するレンズの場合には、光学性能を評価するためにレンズ単体で波面収差を測定することが困難である場合が多いが、本発明においては、図３に示すように、補正レンズ２を用いて光学系を構成することにより、短時間に高精度の評価を行うことが可能である。

この実施形態でも、非球面単レンズ１を保持する部材３に当接する側の面を第１面Ｒ１とし、他方の面を第２面Ｒ２とする。

図４は、図３に示した非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系の球面収差を示すグラフである。

この補正レンズ２は、非球面単レンズ１との組合わせにおいて、図４に示すように、球面収差が良好に補正された光学系を構成するように形成されている。なお、この補正レンズ２は、非球面単レンズ１のように量産的手法によって大量生産されるものではなく、偏心測定装置の一部をなすものとして、例えば、切削加工等により、高精度に加工されて形成される。

〔偏心測定方法について〕
光学ピックアップ装置や光通信機器などの光学機器に用いられる非球面単レンズは、非球面形状を有することにより、収差の発生量を極めて小さく抑えることができる。そのため、干渉計を用いて干渉縞を測定、解析することにより、この非球面単レンズにおいて発生する収差量を測定することができる。

図５は、本発明の第１の実施例における偏心測定装置の要部の構成を示す側面図である。

本発明に係る偏心測定方法を実行する偏心測定装置は、図５に示すように、フィゾー干渉計１１を備えて構成される。この偏心測定装置においては、フィゾー干渉計１１により、非球面単レンズ１の透過波面の測定を行うことができる。例えば、図示しない光源より発せられ参照平面１２を経てフィゾー干渉計１１から出射された平行光束の中に、非球面単レンズ１を設置し、この非球面単レンズ１により収束された光束を参照球面１３によって反射させて折り返し、参照平面１２に戻す。このとき、参照平面１２における反射光束と参照球面１３からの戻り光束とが干渉する。なお、この非球面単レンズは、無限系レンズとして構成されている。この干渉によって生ずる干渉縞は、図示しない撮像装置によって撮像され、モニタに画像として表示される。

この干渉縞は、透過波面の状態を表わしており、この干渉縞を解析することにより、波面収差の値を求めることができる。なお、干渉縞の解析によって波面収差の値を求める手法は種々提案されており、いずれも公知の手法である。

図６は、本発明の第２の実施例における偏心測定装置の要部の構成を示す側面図である。

一方、撮像装置の光学系等に用いられる非球面単レンズにおいては、レンズ単体では収差が補正されていないものも多い。このような非球面単レンズについては、図６に示すように、補正レンズ２との組合わせにより球面収差が補正された光学系を構成し、この光学系について、フィゾー干渉計１１を用いて透過波面の測定を行うことにより、非球面単レンズ１の評価を行うことができる。

なお、このように補正レンズ２を用いる場合には、この補正レンズ２は、単体のレンズでもあってもよく、また、複数のレンズが組合わせられたもの（組レンズ）であってもよい。また、補正レンズ２は、球面レンズであってもよいし、いずれかの面に非球面を有する非球面レンズであってもよい。

本発明においては、前述したように、非球面単レンズ１を単体について、または、この非球面単レンズ１と補正レンズ２とからなる光学系について、干渉計などを用いた光学的方法によってコマ収差を測定し、好ましくは、このうち、少なくとも３次コマ収差及び／又は５次コマ収差を測定する。

なお、コマ収差の測定においては、必ずしも非球面単レンズ１の光学機能面の全域に光束を入射させる必要はなく、光学機能面のうち、光軸を含む少なくとも一部に光束を入射させることにより測定することができる。また、コマ収差の測定は、干渉計を用いる方法（干渉法）の他に、スポット検査装置を用いて行うことも可能である。

そして、本発明においては、図５及び図６に示した偏心測定装置を用いて測定されたコマ収差の測定値に基づいて、演算により、非球面単レンズ１における偏心量、すなわち、面間ティルト量及び／又は面間シフト量を分離して求める。ここでは、非球面単レンズの第１面Ｒ１（物体側）が非球面、または、球面であって、第２面Ｒ２（像側）が非球面であることとし、第２面Ｒ２を基準面として扱う。

ここで、非球面単レンズ１における面間ティルト量は、主に３次コマ収差に影響し、また、面間シフト量は、主に５次コマ収差に影響することがわかっている。そこで、非球面単レンズ１を単独で測定する場合には、この非球面単レンズ１の設計値に基づいて、面間ティルト量及び面間シフト量に対するコマ収差の感度を把握しておく。好ましくは、非球面単レンズ１の第１面Ｒ１と第２面Ｒ２とについて、面間ティルト量に対する３次コマ収差の感度及び／又は面間シフト量に対する５次コマ収差の感度を把握しておく。

非球面単レンズ１における面間ティルト量については、３次コマ収差の５次コマ収差に対する比率（〔３次コマ収差の値〕／〔５次コマ収差の値〕）が１．５以上であることが好ましく、より好ましくは、この比率が５以上であることが望ましい。

また、非球面単レンズ１における面間シフト量については、５次コマ収差の３次コマ収差に対する比率（〔５次コマ収差の値〕／〔３次コマ収差の値〕）が１．５以上であることが好ましく、より好ましくは、この比率が５以上であることが望ましい。

そして、非球面単レンズ１及び補正レンズ２からなる光学系においても、非球面単レンズ１における面間ティルト量が、主に３次コマ収差に影響し、面間シフト量が、主に５次コマ収差に影響することがわかっている。そこで、非球面単レンズ１及び補正レンズ２からなる光学系についてコマ収差を把握する場合には、これら非球面単レンズ１及び補正レンズ２の設計値に基づいて、非球面単レンズ１の面間ティルト量及び面間シフト量に対するコマ収差の感度を把握しておく。好ましくは、非球面単レンズ１の第１面Ｒ１と第２面Ｒ２とについて、面間ティルト量に対する３次コマ収差の感度及び／又は面間シフト量に対する５次コマ収差の感度を把握しておく。

非球面単レンズ１における面間ティルト量については、３次コマ収差の５次コマ収差に対する比率（〔３次コマ収差の値〕／〔５次コマ収差の値〕）が１．５以上であることが好ましく、より好ましくは、この比率が５以上であることが望ましい。

また、非球面単レンズ１における面間シフト量については、５次コマ収差の３次コマ収差に対する比率（〔５次コマ収差の値〕／〔３次コマ収差の値〕）が１．５以上であることが好ましく、より好ましくは、この比率が５以上であることが望ましい。

これら非球面単レンズ１や非球面単レンズ１及び補正レンズ２からなる光学系について、設計値より、３次コマ収差及び５次コマ収差を求めるには、３６項あるゼルニケ係数（Ｚ_０乃至Ｚ_３５）のうちのＺ_６，Ｚ_７，Ｚ_１３，Ｚ_１４を用いて、以下の〔数１〕によって求めることができる。なお、Ｚ_６〔（3ρ_２−2）ρcosθ〕は、３次のｘ軸方向のコマ収差を示し、Ｚ_７〔（3ρ_２−2）ρsinθ〕は、３次のｙ軸方向のコマ収差を示し、Ｚ_１３〔（10ρ_４−12ρ_２＋3）ρcosθ〕は、５次のｘ軸方向のコマ収差を示し、Ｚ_１４〔（10ρ_４−12ρ_２＋3）ρsinθ〕は、５次のｙ軸方向のコマ収差を示す。

そして、以下の〔表１〕に示すように、面間ティルト量（１′〔分〕）及び面間シフト量（１μｍ）に対する３次コマ収差及び５次コマ収差の量をゼルニケ係数Ｚ_６，Ｚ_７，Ｚ_１３，Ｚ_１４によって関係付け、〔表１〕中のａ，ｂ，ｃ，ｄを求めておく。

そして、前述の偏心測定装置によって測定された３次コマ収差量及び／又は５次コマ収差量をＺ_６，Ｚ_７，Ｚ_１３，Ｚ_１４として表し、以下の〔数２〕に代入する。

ここで、tilt_αは、前述したように、ｙ−ｚ平面に投影したときの各軸Ａ１，Ａ２の射影がなす角度（αティルト）（′〔分〕）を示し、tilt_βは、ｘ−ｚ平面に投影したときの各軸Ａ１，Ａ２の射影がなす角度（βティルト）（′〔分〕）を示し、shift_ｘは、ｘ軸方向への面間シフト量（μｍ）を示し、shift_ｙは、ｙ軸方向への面間シフト量（μｍ）を示す。

そして、〔数２〕の４元連立方程式を解いて、tilt_α，tilt_β，shift_ｘ，shift_ｙを求めたうえで、これらを以下の〔数３〕に代入して、面間ティルト量及び面間シフト量を求める。

なお、前述した偏心測定方法においては、３次コマ収差及び５次コマ収差のみを用いて面間ティルト量及び面間シフト量を算出しているが、これら以外の成分、例えば、７次コマ収差や９次コマ収差をも用いるようにしてもよい。

本発明に係る偏心測定方法によって測定される非球面単レンズの用途は特に限定されるものではない。ただし、撮像機器の光学系に用いられる組レンズを構成するレンズについて本発明を適用すると、特に顕著な効果を得ることができる。

特に、画素数が３Ｍピクセル以上の携帯装置用の撮像光学系や、画素数が１０Ｍピクセル以上のデジタルスチルカメラ用の撮像光学系において有用である。

〔偏心測定装置について〕
本発明に係る偏心測定装置は、前述のような非球面単レンズ１、または、非球面単レンズ１及び補正レンズ２からなる光学系のコマ収差を測定するコマ収差測定手段と、このコマ収差測定手段により測定されたコマ収差の値に基づいて第１面Ｒ１と第２面Ｒ２との間の相互の面間シフト量及び／又は面間ティルト量を求める演算手段とを備えて構成される。

コマ収差測定手段としては、前述したように、公知の干渉計を用いることができる。また、演算手段としては、所望の算式をプログラムした公知のソフトウエア及びハードウエア（コンピュータ装置）を用いることができる。

そして、この偏心測定装置は、前述したような本発明に係る偏心測定方法を実行する。

〔非球面単レンズの製造方法について〕
本発明に係る非球面単レンズの製造方法は、少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型を用いて、加熱し軟化させた成形素材を前記成形型により押圧して非球面単レンズを成形するモールドプレス工程を有する。この押圧成形に際しては、公知のプレス成形装置を適用することができる。

なお、非球面単レンズの成形方法としては、モールドプレス法の他にも、射出成形や、ハイブリッド法を適用するたともできる。

そして、この非球面単レンズの製造方法は、成形型によって成形された非球面単レンズについて、前述した偏心測定方法によって偏心測定を行い、得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かを判別して非球面単レンズを選別する工程を有する。

〔非球面単レンズについて〕
本発明に係る非球面単レンズは、少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型により成形された非球面単レンズであり、前述した本発明に係る偏心測定方法によって偏心測定をなされ、この偏心測定により得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かにより選別されたものである。

また、本発明に係る非球面単レンズは、前述した本発明に係る偏心測定方法による偏心測定により得られる面間ティルト量が２分以下及び／又は面間シフト量が１０μｍ以下となっているものである。

〔光学機器について〕
本発明に係る光学機器は、被写体の像を結像させるレンズ系と、このレンズ系の結像面に配置された撮像素子とを備えており、レンズ系を構成するレンズのうちの少なくとも１枚が、本発明に係る非球面単レンズとなっているものである。

図１に示した非球面単レンズ１について、前述した偏心測定方法により、面間ティルト量及び面間シフト量を求めた。この非球面単レンズ１は、以下の〔表２〕に示すように、両面非球面凸レンズである。偏心測定装置としては、図５に示すように、フィゾー干渉計を有するものを用いた。

そして、以下の〔表３〕に示すように、面間ティルト量（１′）及び面間シフト量（１μｍ）に対する３次コマ収差（Ｚ_６、または、Ｚ_７）及び５次コマ収差（Ｚ_１３、または、Ｚ_１４）の量の関係をゼルニケ係数Ｚ_６，Ｚ_７，Ｚ_１３，Ｚ_１４によって求めた。

なお、以下の〔表４〕に示すように、面間ティルト量（１′，２′，３′）及び面間シフト量（１０μｍ，１５μｍ，２０μｍ）と３次コマ収差及び５次コマ収差の量の関係を見ると、面間ティルト量が主に３次コマ収差に影響し、面間シフト量が主に５次コマ収差に影響していることがわかる。

偏心測定装置によって測定された３次コマ収差量について、Ｚ_６は、０．０７２２１１であり、Ｚ_７は、０であり、５次コマ収差量について、Ｚ_１３は、−０．０５１９５９であり、Ｚ_１４は、０であった。この値を前述の〔数２〕に代入し、４元連立方程式を解いて、以下のように、tilt_α，tilt_β，shift_ｘ，shift_ｙを求めた。

tilt_α＝１
tilt_β＝０
shift_ｘ＝５
shift_ｙ＝０
これらを前述の〔数３〕に代入し、面間ティルト量及び面間シフト量を求めた。すなわち、面間ティルト量は、１′〔分〕、面間シフト量は、５μｍであった。

このようにして、本発明に係る偏心測定方法においては、非球面単レンズ１の面間ティルト量及びと面間シフト量を、例えば、３０秒以下程度の短時間で、高精度に測定することができる。

図３に示した非球面単レンズ１及び補正レンズ２について、前述した偏心測定方法により、非球面単レンズ１の面間ティルト量及び面間シフト量を求めた。この非球面単レンズ１は、以下の〔表５〕に示すように、両面非球面凸レンズである。また、補正レンズ２は、非球面平凸レンズである。偏心測定装置としては、図６に示すように、フィゾー干渉計を有するものを用いた。

そして、以下の〔表６〕に示すように、面間ティルト量（１′）及び面間シフト量（１μｍ）に対する３次コマ収差（Ｚ_６、または、Ｚ_７）及び５次コマ収差（Ｚ_１３、または、Ｚ_１４）の量の関係をゼルニケ係数Ｚ_６，Ｚ_７，Ｚ_１３，Ｚ_１４によって求めた。

なお、以下の〔表７〕に示すように、面間ティルト量（１′，２′，３′）及び面間シフト量（１０μｍ，１５μｍ，２０μｍ）と３次コマ収差及び５次コマ収差の量の関係を見ると、面間ティルト量が主に３次コマ収差に影響し、面間シフト量が主に５次コマ収差に影響していることがわかる。

偏心測定装置によって測定された３次コマ収差量について、Ｚ_６は、０．０１５４８５であり、Ｚ_７は、−０．０２６７８４であり、５次コマ収差量について、Ｚ_１３は、−０．０１７５７６であり、Ｚ_１４は、−０．０１８７２９であった。この値を前述の〔数２〕に代入し、４元連立方程式を解いて、以下のように、tilt_α，tilt_β，shift_ｘ，shift_ｙを求めた。

tilt_α＝０．７０６８８
tilt_β＝−０．７０７３１６
shift_ｘ＝３．３５３５６７
shift_ｙ＝３．５５３５７５
これらを前述の〔数３〕に代入し、面間ティルト量及び面間シフト量を求めた。すなわち、面間ティルト量は、１′〔分〕、面間シフト量は、４．９μｍであった。

このようにして、本発明に係る偏心測定方法においては、非球面単レンズ１の面間ティルト量及びと面間シフト量を、例えば、３０秒以下程度の短時間で、高精度に測定することができる。

本発明の第１の実施例において被検レンズとなる非球面単レンズの形状を示す側面図である。 図１に示した非球面単レンズの球面収差を示すグラフである。 本発明の第２の実施例において被検レンズとなる非球面単レンズの形状を示す側面図である。 図３に示した非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系の球面収差を示すグラフである。 本発明の第１の実施例における偏心測定装置の要部の構成を示す側面図である。 本発明の第２の実施例における偏心測定装置の要部の構成を示す側面図である。 非球面単レンズの面間シフト量及び面間ティルト量について説明する側面図である。

符号の説明

１ 非球面単レンズ
２ 補正レンズ
Ｒ１ 第１面
Ｒ２ 第２面

Claims (9)

1. 少なくとも一方が非球面である第１面及び第２面の光学機能面を有する非球面単レンズの前記第１面と第２面との間の偏心を測定する偏心測定方法において、
   前記非球面単レンズ、または、前記非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系のコマ収差を測定し、
   測定された前記コマ収差の値に基づいて、前記第１面と前記第２面との間の相互の面間ティルト量及び／又は面間シフト量を得る
   ことを特徴とする偏心測定方法。
2. 前記コマ収差の値として、３次コマ収差及び／又は５次コマ収差の成分を用いる
   ことを特徴とする請求項１記載の偏心測定方法。
3. 前記コマ収差の測定は、干渉法を用いて行う
   ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の偏心測定方法。
4. 少なくとも一方が非球面である第１面及び第２面の光学機能面を有する非球面単レンズの前記第１面と第２面との間の偏心を測定する偏心測定装置において、
   前記非球面単レンズ、または、前記非球面単レンズ及び補正レンズからなる光学系のコマ収差を測定するコマ収差測定手段と、
   前記コマ収差測定手段により測定された前記コマ収差の値に基づいて、前記第１面と前記第２面との間の相互の面間シフト量及び／又は面間ティルト量を求める演算手段と
   を備えたことを特徴とする偏心測定装置。
5. 前記演算手段は、前記コマ収差の値として、３次コマ収差及び／又は５次コマ収差の成分を用いる
   ことを特徴とする請求項４記載の偏心測定装置。
6. 少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型を用いて、加熱し軟化させた成形素材を前記成形型により押圧して非球面単レンズを成形する工程と、
   前記成形型によって成形された非球面単レンズについて、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の偏心測定方法によって偏心測定を行い、得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かを判別して該非球面単レンズを選別する工程と
   を含むことを特徴とする非球面単レンズの製造方法。
7. 少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型により成形された非球面単レンズであって、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の偏心測定方法によって偏心測定をなされ、この偏心測定により得られた面間ティルト量及び／又は面間シフト量が所定範囲内にあるか否かにより選別されている
   ことを特徴とする非球面単レンズ。
8. 少なくとも一方が非球面形状に加工された一対の成形面を有する成形型により成形された非球面単レンズであって、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の偏心測定方法による偏心測定により得られる面間ティルト量が２分以下及び／又は面間シフト量が１０μｍ以下である
   ことを特徴とする非球面単レンズ。
9. 被写体の像を結像させるレンズ系と、このレンズ系の結像面に配置された撮像素子とを備えた光学機器において、
   前記レンズ系を構成するレンズのうちの少なくとも１枚は、請求項７、または、請求項８記載の非球面単レンズである
   ことを特徴とする光学機器。