JP2017181807A - レンズ及びレンズの形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非円形に形成されたレンズ及びレンズの形状精度を適正に測定する形状測定方法を提供する。
【解決手段】レンズ１は、円対称な曲面の対称軸ＡＸの軸方向にみて対称軸ＡＸから外れて曲面の外周と二点で交わる割線ＤＬに沿って曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ対称軸ＡＸと交差している光学面２を有し、対称軸ＡＸに対して垂直な平面と光学面２との交線ＣＬ１上に設けられた三つのマーカーを備え、互いの距離が最も大きい二つのマーカーを第１マーカーＭ１及び第２マーカーＭ２とし、第３マーカーＭ３と第１マーカーＭ１とを結ぶ線分Ｌ_１−３と、第３マーカーＭ３と第２マーカーＭ２とを結ぶ線分Ｌ_２−３と、が垂直に交わる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ及びレンズの形状測定方法に関する。

プロジェクタ、デジタルスチルカメラ等の光学機器に搭載されるレンズとして、射出成形、注型成形等の型成形によって製造された樹脂材料からなるレンズが用いられている。この種の光学機器に用いられるレンズは、典型的には光軸方向にみて円形に形成されるが、光学機器の小型化及び軽量化の観点から、結像に寄与しない部分が円の割線に沿ってカットされて非円形に形成される場合もある。

また、型成形によって製造されるレンズには樹脂材料の固化収縮等に起因した形状誤差が含まれる。レンズの形状精度を高めるため、製造されたレンズの光学面の三次元形状が測定され、測定形状と設計形状との差分に基づき成形型が修正される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたレンズの形状測定方法では、測定形状及び設計形状に共通した光学面の中心が設定され、中心を一致させて測定形状と設計形状との差分が求められている。そして、測定形状と設計形状との差分が求められる際には、測定装置に設置されたレンズの傾きに起因する誤差成分が測定形状から除かれる。

設計形状における光学面の中心は光軸と光学面との交点であり、測定形状における光学面の中心を定めるため、レンズの表面の外周部に、円環状の凸部からなるマーカーが設けられている。このマーカーは、成形型の成形面に形成された円環状の溝によってレンズと一体に形成されている。マーカーの中央を通る鉛直軸を設計上の光軸に対応する軸として、鉛直軸と光学面との交点が測定形状における光学面の中心とされている。

そして、マーカーが配置される面の傾きを測定装置に設置されたレンズの傾きとし、マーカーが配置される面が水平となるよう測定形状における各点の座標値を鉛直方向にシフトして、測定装置に設置されたレンズの傾きに起因する誤差成分が測定形状から除かれている。

マーカーによって測定形状における光学面の中心を定める他の方法として、特許文献２に記載された方法では、光学面の中心にマーカーが設けられている。

また、マーカーによらず、測定形状における光学面の中心を定める他の方法として、特許文献３に記載された方法では、互いに直交するＸ方向及びＹ方向が設定され、光学面が、Ｘ方向に一定間隔をあけてＹ方向にスキャンされ、またＹ方向に一定間隔をあけてＸ方向にスキャンされる。Ｙ方向のスキャンによって得られる光学面上の複数の曲線それぞれの対称軸を含む平面、及びＸ方向のスキャンによって得られる光学面上の複数の曲線それぞれの対称軸を含む平面の交線は設計上の光軸に対応した軸となり、両平面の交線と光学面との交点が測定形状における光学面の中心となる。

特開平８−２１６２７２号公報 特開２００６−３８５８９号公報 国際公開第２００７／０１８１１８号

特許文献１に記載されたレンズの形状測定方法では、測定装置に設置されたレンズの傾きにかかわらず、マーカーの中央を通る鉛直軸が設計上の光軸に対応する軸とされている。レンズが傾いている場合に、マーカーの中央を通る鉛直軸は設計上の光軸と異なる。

また、樹脂材料の固化収縮に起因したレンズの変形は、円形レンズでは、対称性に基づいて周方向の各部で均一に生じるが、結像に寄与しない部分が円の割線に沿ってカットされた非円形レンズでは、対称性の崩れに起因し、割線に沿うレンズの端面部で強くなり、且つレンズの外周側ほど強くなる。このように、変形が不均一となる非円形レンズにおいて、特許文献１に記載されたレンズの形状測定方法のようにマーカーがレンズの表面の外周部に設けられた場合に、マーカーの中央がずれる虞がある。したがって、レンズが傾いていない場合にも、マーカーの中央を通る鉛直軸が設計上の光軸と異なる虞がある。

マーカーの中央を通る鉛直軸が設計上の光軸と異なれば、マーカーの中央を通る鉛直軸と光学面との交点である測定形状における光学面の中心もまた、光軸と光学面との交点である設計形状における光学面の中心と異なり、両中心を一致させて求められる測定形状と設計形状との差分はレンズの形状誤差を適正に反映しない。

特許文献２に記載された方法では、レンズの光学面の中心にマーカーが設けられており、測定形状における光学面の中心を一意に定めることができるが、光学面の中心に設けられたマーカーのみによっては、測定装置に設置されたレンズの傾きを求めることはできず、レンズの傾きに起因する誤差成分を測定形状から除くことができない。

また、特許文献３に記載された方法を、結像に寄与しない部分が割線に沿ってカットされてなる非円形レンズに適用した場合に、Ｘ方向のスキャンによって得られる光学面上の曲線及びＹ方向のスキャンによって得られる光学面上の曲線のうち一方の曲線は割線と交差し、対称軸を求めるためのデータ量が不足する虞がある。測定形状における光軸に対応した軸及び光学面の中心は、光学面上の曲線の対称軸を利用して定められるところ、対称軸を求めるためのデータ量が不足すると、測定形状における光軸に対応した軸及び光学面の中心の精度が低下する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、非円形に形成されたレンズの形状精度を適正に測定することを目的としている。

本発明の一態様のレンズは、円対称な曲面の対称軸方向にみて上記対称軸から外れて上記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って上記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ上記対称軸と交差している光学面を有するレンズであって、上記対称軸に対して垂直な平面と上記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、複数の上記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの上記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、上記第１マーカー及び上記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、上記第ｎマーカーと上記第１マーカーとを結ぶ線分と、上記第ｎマーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わる。

また、本発明の一態様のレンズの形状測定方法は、円対称な曲面の対称軸方向にみて上記対称軸から外れて上記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って上記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ上記対称軸と交差している光学面を有するレンズの形状測定方法であって、上記レンズは、上記対称軸に対して垂直な平面と上記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、複数の上記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの上記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、上記第１マーカー及び上記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、上記第ｎマーカーと上記第１マーカーとを結ぶ線分と、上記第ｎマーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わるものであり上記光学面上の点群の三次元座標値を取得するステップと、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップと、上記平面として、取得した上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値によって規定される平面を求めるステップと、上記光学面の光軸として、上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分の中点を通る上記平面の法線を求めるステップと、上記光学面の光軸との交点である上記光学面の中心として、上記法線と上記光学面との交点を求めるステップと、を備える。

本発明によれば、非円形に形成されたレンズの形状精度を適正に測定することができる。

本発明の実施形態を説明するための、レンズ一例を示す斜視図である。 図１のレンズの平面図である。 図１のレンズの側面図である。 図１のレンズの光学面の形状を測定する形状測定装置の一例の模式図である。 図１のレンズの光学面に設けられたマーカーの一例の断面図である。 図５のマーカーの光学面上での位置の求め方を説明する模式図である。 図１のレンズの光学面に設けられたマーカーの他の例の断面図である。 図７のマーカーの光学面上での位置の求め方を説明する模式図である。 図１のレンズの形状測定方法を説明する模式図である。 図１のレンズの形状測定方法を説明する模式図である。 図１のレンズの形状測定方法を説明する模式図である。 図１のレンズの形状測定方法を説明する模式図である。 図１のレンズの好ましい構成例を説明する平面図である。

図１から図３は、本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例を示す。

レンズ１は、型成形によって製造された樹脂材料からなるレンズであって、光学面２及び光学面３を備える。

光学面２は、円対称な曲面の対称軸ＡＸの軸方向にみて、対称軸ＡＸから外れた直線であって曲面の外周をなす円Ｃと二点で交わる割線ＤＬに沿って曲面をカットしてなる形状に形成されており、対称軸ＡＸと交差している。「円対称」とは、任意の整数ｍについてｍ回対称となる、即ち３６０°／ｍ回転させた場合に自らと重なることをいう。本例では、光学面２は、全体として凸の非球面であるが、球面であってもよいし、全体として凹であってもよい。

光学面２とは反対側の光学面３もまた、光学面２と同様、円対称な曲面の対称軸の軸方向にみて、対称軸から外れた直線であって曲面の外周をなす円と二点で交わる割線に沿って曲面をカットしてなる形状に形成されており、対称軸と交差している。本例では、光学面３は、全体として凹の非球面であるが、球面であってもよいし、全体として凸であってもよい。

光学面２の対称軸ＡＸと光学面３の対称軸とは同一である。また、光学面２を形成する上記曲面の割線ＤＬと光学面３を形成する上記曲面の割線とは同一の平面Ｓ１上に配置されている。本例では、平面Ｓ１は、対称軸ＡＸと平行であるが、対称軸ＡＸに対して傾いていてもよい。

レンズ１は、光学面２及び光学面３の外周に沿って延びる円弧状のフランジ部４をさらに備える。

以下、光学面２が形状測定の対象とされるものとして説明するが、光学面３が形状測定の対象とされてもよい。

光学面２には、三つのマーカーＭ_i（i＝１，２，３）が設けられており、これらのマーカーＭ_ｉは、対称軸ＡＸに対して垂直となる平面Ｓ２と光学面２との円弧状の交線ＣＬ１上に配置されている。

そして、三つのマーカーＭ_ｉのうち、互いの距離が最も大きい二つのマーカーを第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２とし、第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２を除く他のマーカーを第３マーカーＭ_３として、第３マーカーＭ_３と第１マーカーＭ_１とを結ぶ線分Ｌ_１-３と、第３マーカーＭ_３と第２マーカーＭ_２とを結ぶ線分Ｌ_２−３とが垂直に交わっている。換言すれば、第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２は、円弧状の交線ＣＬ１の直径上の両端に配置されている。なお、線分Ｌ_１−３と線分Ｌ_２−３との交差角度に関して「垂直」とは、９０°±１°を含むものとする。

好ましくは、マーカーＭ_ｉは、光学面２の有効径ＥＡの外側に設けられる。マーカーＭ_ｉが光学面２の有効径ＥＡの外側に設けられることにより、マーカーＭ_ｉがレンズ１の光学性能に及ぼす影響を低減できる。ここで、「有効径」は、レンズを通過して実像又は虚像の結像に寄与する光線がレンズ面に占める領域の範囲（境界）を示すものである。その領域の境界は、レンズ面の前後の光線の通過状況及び絞り並びに撮像面の形状などに応じた形状となり、多くの場合に円形となるが、必ずしも円形とは限らず、図示の例のように矩形となる場合もある。

図４は、レンズ１の光学面２の三次元形状を測定する測定装置の一例を示す。

形状測定装置１０は、測定台１１に設置されたレンズ１の光学面２上の点群の三次元座標値を測定する測定部と、この測定部を移動させる駆動部と、制御部１２とを備えている。レンズ１のフランジ部４が測定台１１に載せられ、レンズ１は測定台１１に設置される。

測定部は、レーザダイオード１３と、レーザダイオード１３から出射されたレーザ光を収束して、測定台１１に設置されたレンズ１の光学面２に照射する対物レンズ１４と、レンズ１の光学面２で反射されたレーザ光を受光して光学面２におけるレーザ光のスポットの大きさを検出するオートフォーカスセンサ１５と、レーザダイオード１３から出射されたレーザ光を光学面２に導き、光学面２で反射したレーザ光をオートフォーカスセンサ１５に導くビームスプリッタ１６及びミラー１７とを有する。

駆動部は、レンズ１が設置される測定台１１を互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹステージ１８と、ＸＹステージ１８の位置を検知するＸＹリニアスケール１９と、対物レンズ１４を支持し、対物レンズ１４をＸＹ平面に対して垂直なＺ軸方向に移動させるオートフォーカス駆動機構２０と、オートフォーカス駆動機構２０の位置を検出するＺリニアスケール２１と、ＸＹステージ１８及びオートフォーカス駆動機構２０の移動量を検出するＸＹＺコントローラ２２とを有する。

制御部１２は、例えばパーソナルコンピュータであり、上記の測定部及び駆動部の各部の動作を統括的に制御する。

制御部１２の制御のもと、レーザダイオード１３から出射されたレーザ光が測定台１１に設置されたレンズ１の光学面２に照射される。オートフォーカスセンサ１５によって検出されるレーザ光のスポットの大きさに基づき光学面２とレーザ光の焦点とのずれ量が検出され、レーザ光の焦点が光学面２と一致するよう、ＸＹＺコントローラ２２を介してオートフォーカス駆動機構２０が駆動され、対物レンズ１４がＺ軸方向に移動される。

そして、ＸＹＺコントローラ２２を介してＸＹステージ１８がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されて光学面２におけるレーザ光の照射点が移動され、各点において、レーザ光の焦点が光学面２と一致するように対物レンズ１４がＺ軸方向に移動される。ＸＹＺコントローラ２２によって検出される対物レンズ１４及びＸＹステージ１８の移動量に基づき、光学面２上の点群の三次元座標値が測定される。

なお、形状測定装置は上述した構成に限定されるものではない。例えば、三角測量の原理を応用し、光学面２で反射されたレーザ光を、受光レンズを通して受光素子上に結像させ、受光素子上での結像位置の移動量に基づいて光学面２上の点群のＺ軸方向の座標値を測定するようにしてもよい。また、探針を光学面２に接触させてＺ軸方向の座標値を測定するようにしてもよい。

図５及び図６、並びに図７及び図８は、マーカーの構成例をそれぞれ示す。

光学面２に設けられるマーカーＭ_ｉは、樹脂材料からなるレンズ１の成形時に、即ち樹脂材料の固化収縮が生じる以前に光学面２に設けられ、且つ光学面２上での位置を特定し得る限りにおいて限定されないが、好ましくは光学面２上に中心が配置された立体形状によって構成される。マーカーＭ_ｉが立体形状によって構成されることにより、形状測定装置１０を用いた光学面２の形状測定の一環としてマーカーＭ_ｉの立体形状を測定でき、測定された立体形状からマーカーＭ_ｉの光学面２上での位置を特定することができる。

立体形状によって構成されるマーカーＭ_ｉは、例えば光学面２を成形する成形型の成形面に凹部又は凸部が設けられ、この凹部又は凸部によってレンズ１と一体に形成される。好ましくは、マーカーＭ_ｉは光学面２に対して凸である。この場合に、成形型には凹部が設けられることになり、成形型の加工が容易である。

立体形状によって構成されるマーカーＭ_ｉの一例として、図５に示すマーカーＭ_ｉは、球面によって形成されており、球面からなる球の中心が光学面２上に配置されている。

図６は、球面によって形成されたマーカーＭ_ｉの中心の求めかたを模式的に示し、マーカーＭ_ｉの表面が形状測定装置１０によってＸ方向に一定間隔をあけてＹ方向にスキャンされ、またＹ方向に一定間隔をあけてＸ方向にスキャンされる。Ｙ方向のスキャンによって得られる球面上の複数の円弧ＡｒＹ_ｊそれぞれの頂点ＰｖＹ_ｊ（ｊ＝１，２，３・・・）を含む平面Ｓ３と、Ｘ方向のスキャンによって得られる球面上の複数の円弧ＡｒＸ_ｋそれぞれの頂点ＰｖＸ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・）を含む平面Ｓ４との交線ＣＬ２は球の中心を通る。球の半径ｒは設計上既知であり、交線ＣＬ２と球面との交点から半径ｒだけ離れた交線ＣＬ２上の点が球の中心Ｏ１となり、この中心Ｏ１の三次元座標をマーカーＭ_ｉの光学面２上での位置とすることができる。

また、立体形状によって構成されるマーカーＭ_ｉの他の例として、図７に示すマーカーＭ_ｉは、円対称な曲面によって形成されており、曲面の中心が光学面２上に配置されている。

図８は、円対称な曲面によって形成されたマーカーＭ_ｉの中心の求めかたを模式的に示し、マーカーＭ_ｉが形状測定装置１０によってＸ方向に一定間隔をあけてＹ方向にスキャンされ、またＹ方向に一定間隔をあけてＸ方向にスキャンされる。Ｙ方向のスキャンによって得られる曲面上の複数の曲線ＣｕＹ_ｊそれぞれの対称点ＰｓＹ_ｊ（ｊ＝１，２，３・・・）を含む平面Ｓ５と、Ｘ方向のスキャンによって得られる球面上の複数の曲線ＣｕＸ_ｋそれぞれの対称点ＰｓＸ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・）を含む平面Ｓ６との交線ＣＬ３は曲面の中心を通る。交線ＣＬ３と曲面との交点が曲面の中心Ｏ２となり、この中心Ｏ２の三次元座標をマーカーＭ_ｉの光学面２上での位置とすることができる。

以下、図９から図１２を参照して、レンズ１の形状測定方法を説明する。

まず、形状測定装置１０を用いてレンズ１の光学面２上の点群の三次元座標値が測定される。光学面２上の点群の三次元座標値は、制御部１２の記憶部（不図示）に記憶される。

また、光学面２に設けられた三つのマーカーＭ_ｉ（i＝１，２，３）が図５又は図７に示した立体形状によって構成されているものとして、光学面２の形状測定の一環としてマーカーＭ_ｉの立体形状も併せて測定される。制御部１２は、測定されたマーカーＭ_ｉの立体形状に基づき、マーカーＭ_ｉの位置を取得する。

次に、図９に示すように、制御部１２は、三つのマーカーＭ_ｉ（i＝１，２，３）それぞれの位置に基づき、互いの距離が最も大きい二つのマーカーを第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２とし、第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２を除く他のマーカーを第３マーカーＭ_３とする。そして、制御部１２は、第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３それぞれの位置に基づき、これら三つのマーカーによって規定される平面Ｓ２を求める。

次に、図１０に示すように、制御部１２は、第１マーカーＭ_１と第２マーカーＭ_２とを結ぶ線分Ｌ_１−２の中点Ｐｍを求め、この中点Ｐｍを通る平面Ｓ２の法線ＮＬを求める。上記のとおり、平面Ｓ２は、光学面２を形成する円対称な曲面の対称軸ＡＸ（図２及び図３参照）に対して垂直となる平面であり、第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２は、平面Ｓ２と光学面２との円弧状の交線ＣＬ１（図１及び図２参照）の直径上の両端に配置されている。したがって、法線ＮＬは、対称軸ＡＸであり、設計上の光学面２の光軸に対応する。

次に、図１１に示すように、制御部１２は、上記記憶部に記憶されている光学面２上の点群の三次元座標値に基づき、法線ＮＬと光学面２との交点を求める。法線ＮＬが設計上の光学面２の光軸に対応することから、法線ＮＬと光学面２との交点を、測定形状における光学面２の中心Ｏ３とすることができる。

図１２は、形状測定装置１０の測定台１１に設置されたレンズ１の設置状態の一例を示す。

樹脂材料の固化収縮に起因したレンズ１の変形は、割線ＤＬ（図２参照）に沿うレンズ１の端面部で強くなり、且つレンズ１の外周側ほど強くなる。このため、測定台１１に載せられるフランジ部４の平面度が低下する場合がある。図１２に示す例は、フランジ部４の平面度の低下に起因してレンズ１が傾いて設置されたものである。

測定形状における光学面２の中心Ｏ３を与える法線ＮＬは、第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３によって規定される平面Ｓ２の法線である。平面Ｓ２は、測定台１１上でのレンズ１と一体に傾き、平面Ｓ２の法線ＮＬもまたレンズ１と一体に傾く。

平面Ｓ２を規定する第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３はフランジ部４よりレンズ１の内径側の光学面２に設けられており、樹脂材料の固化収縮に起因したレンズ１の変形による第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３の変位は、フランジ部４に比べて軽減され、第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３それぞれの光学面２上での位置にかかわらず均一化される。これにより、第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３の相互の位置関係が保たれる。

したがって、法線ＮＬ及び法線ＮＬによって与えられる測定形状における光学面２の中心Ｏ３はレンズ１の傾きに影響されずに一定する。

このようにして得られた光学面２の中心Ｏ３を設計形状における光学面２の中心（設計上の光軸と光学面２との交点）に一致させ、測定形状と設計形状との差分が制御部１２によって求められる。その際、法線ＮＬを設計上の光軸に一致させ、測定装置に設置されたレンズ１の傾きに起因する誤差成分が測定形状から除かれる。これにより、光学面２の形状精度を適正に測定することができる。そして、得られた測定形状と設計形状との差分に基づき成形型を修正することにより、光学面２の形状精度を高めることができる。

以上の光学面２の形状測定では、光学面２の中心Ｏ３の位置精度を高めることが肝要である。図１３に示すように、対称軸ＡＸと光学面２との交点を光学面２の真の中心Ｏ４として、対称軸ＡＸの軸方向にみた場合の中心Ｏ３と真の中心Ｏ４との距離Ｇ１は、好ましくは光学面２の最大径Ｒの０．０５％以下である。

光学面２の中心Ｏ３の位置精度を高める観点から、好ましくは、第３マーカーＭ_３は、第１マーカーＭ_１と第２マーカーＭ_２とを結ぶ線分Ｌ_１−２の平面Ｓ２内の垂直二等分線ＢＬ上に配置される。これにより、第３マーカーＭ_３が第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２それぞれから等距離に配置され、設計上の平面Ｓ２に対して第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３によって規定される平面Ｓ２の再現精度を高めることができ、光学面２の中心Ｏ３を与える法線ＮＬの再現精度を高めることができる。

また、光学面２の中心Ｏ３の位置精度を高める観点から、好ましくは、第１マーカーＭ_１と第２マーカーＭ_２とを結ぶ線分Ｌ_１−２は、割線ＤＬと平行とされる。これにより、樹脂材料の固化収縮に起因したレンズ１の変形が強く表れるレンズ１の端面部から第１マーカーＭ_１及び第２マーカーＭ_２をいずれも離すことができ、設計上の平面Ｓ２に対して第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３によって規定される平面Ｓ２の再現精度を高めることができ、光学面２の中心Ｏ３を与える法線ＮＬの再現精度を高めることができる。

以上の光学面２の構成及び光学面２の形状測定方法は、対称軸ＡＸの軸方向にみた場合の第１マーカーＭ_１と第２マーカーＭ_２とを結ぶ線分Ｌ_１−２の中点Ｐｍと割線ＤＬとの距離Ｇ２が、光学面２の最大径Ｒの６０％以下である場合に特に有用である。

なお、ここまで、光学面２に第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３の三つのマーカーが設けられるものとして説明したが、第１マーカーＭ_１、第２マーカーＭ_２、及び第３マーカーＭ_３を含む四つ以上のマーカーが交線ＣＬ１（図１参照）上に配置されていてもよい。

以上説明したとおり、本明細書に開示されたレンズは、円対称な曲面の対称軸方向にみて上記対称軸から外れて上記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って上記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ上記対称軸と交差している光学面を有するレンズであって、上記対称軸に対して垂直な平面と上記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、複数の上記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの上記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、上記第１マーカー及び上記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、上記第ｎマーカーと上記第１マーカーとを結ぶ線分と、上記第ｎマーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わる。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第ｎマーカーのうち一つの上記マーカーは、上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分の上記平面内の垂直二等分線上に配置されている。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分は、上記割線と平行である。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーは、球面によって形成されており、この球面からなる球の中心が上記交線上に配置されている。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーは、円対称な曲面によって形成されており、この曲面の中心が上記交線上に配置されている。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーは、上記光学面に対して凸である。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記対称軸と上記光学面との交点を上記光学面の真の中心とし、上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分の中点を通る上記平面の法線と上記光学面との交点を上記光学面の仮の中心として、上記対称軸方向にみた場合の上記真の中心と上記仮の中心との距離は、上記光学面の最大径の０．０５％以下である。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記対称軸方向にみた場合の上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分の中点と上記割線との距離は、上記光学面の最大径の６０％以下である。

また、本明細書に開示されたレンズの形状測定方法は、円対称な曲面の対称軸方向にみて上記対称軸から外れて上記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って上記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ上記対称軸と交差している光学面を有するレンズの形状測定方法であって、上記レンズは、上記対称軸に対して垂直な平面と上記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、複数の上記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの上記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、上記第１マーカー及び上記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、上記第ｎマーカーと上記第１マーカーとを結ぶ線分と、上記第ｎマーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わるものであり、上記光学面上の点群の三次元座標値を取得するステップと、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップと、上記平面として、取得した上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値によって規定される平面を求めるステップと、上記光学面の光軸として、上記第１マーカーと上記第２マーカーとを結ぶ線分の中点を通る上記平面の法線を求めるステップと、上記光学面の光軸との交点である上記光学面の中心として、上記法線と上記光学面との交点を求めるステップと、を備える。

また、本明細書に開示されたレンズの形状測定方法は、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーは、球面によって形成され、この球面からなる球の中心が上記交線上に配置されているものであり、上記光学面上の点群それぞれの三次元座標値を取得するステップは、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの上記球面上の点群の三次元座標値をさらに取得し、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップは、取得された上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの上記球面上の点群の三次元座標値に基づき、上記球面からなる球の中心の三次元座標を求める。

また、本明細書に開示されたレンズの形状測定方法は、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーは、円対称な曲面によって形成され、この曲面の中心が上記交線上に配置されているものであり、上記光学面上の点群それぞれの三次元座標値を取得するステップは、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの上記曲面上の点群の三次元座標値をさらに取得し、上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップは、取得された上記第１マーカー、上記第２マーカー、及び上記第ｎマーカーそれぞれの上記曲面上の点群の三次元座標値に基づき、上記曲面の中心の三次元座標を求める。

１ レンズ
２ 光学面
３ 光学面
４ フランジ部
１０ 形状測定装置
１１ 測定台
１２ 制御部
１３ レーザダイオード
１４ 対物レンズ
１５ オートフォーカスセンサ
１６ ビームスプリッタ
１７ ミラー
１８ ステージ
１９ リニアスケール
１９ ステージ
２０ オートフォーカス駆動機構
２１ リニアスケール
２２ コントローラ
ＡｒＸ_ｋ 円弧
ＡｒＹ_ｊ 円弧
ＡＸ 対称軸
ＢＬ 垂直二等分線
Ｃ 円
ＣＬ１ 交線
ＣＬ２ 交線
ＣＬ３ 交線
ＣｕＸ_ｋ 曲線
ＣｕＹ_ｊ 曲線
ＤＬ 割線
ＥＡ 有効径
Ｇ１ 距離
Ｇ２ 距離
Ｌ_１−２ 線分
Ｌ_１−３ 線分
Ｌ_２−３ 線分
Ｍ_１ マーカー
Ｍ_２ マーカー
Ｍ_３ マーカー
Ｍ_ｉ マーカー
ＮＬ 法線
Ｏ 中心
Ｏ１ 中心
Ｏ２ 中心
Ｏ３ 中心
Ｏ４ 中心
Ｐｍ 中点
ＰｓＸ_ｋ 対称点
ＰｓＹ_ｊ 対称点
ＰｖＸ_ｋ 頂点
ＰｖＹ_ｊ 頂点
Ｒ 最大径
ｒ 半径
Ｓ１ 平面
Ｓ２ 平面
Ｓ３ 平面
Ｓ４ 平面
Ｓ５ 平面
Ｓ６ 平面

Claims (11)

1. 円対称な曲面の対称軸方向にみて前記対称軸から外れて前記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って前記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ前記対称軸と交差している光学面を有するレンズであって、
   前記対称軸に対して垂直な平面と前記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、
   複数の前記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの前記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、前記第１マーカー及び前記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、前記第ｎマーカーと前記第１マーカーとを結ぶ線分と、前記第ｎマーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わるレンズ。
2. 請求項１記載のレンズであって、
   前記第ｎマーカーのうち一つの前記マーカーは、前記第１マーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分の前記平面内の垂直二等分線上に配置されているレンズ。
3. 請求項１又は２記載のレンズであって、
   前記第１マーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分は、前記割線と平行であるレンズ。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーは、球面によって形成されており、当該球面からなる球の中心が前記交線上に配置されているレンズ。
5. 請求項１から３のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーは、円対称な曲面によって形成されており、当該曲面の中心が前記交線上に配置されているレンズ。
6. 請求項４又は５記載のレンズであって、
   前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーは、前記光学面に対して凸であるレンズ。
7. 請求項１から６のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記対称軸と前記光学面との交点を前記光学面の真の中心とし、前記第１マーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分の中点を通る前記平面の法線と前記光学面との交点を前記光学面の仮の中心として、前記対称軸方向にみた場合の前記真の中心と前記仮の中心との距離は、前記光学面の最大径の０．０５％以下であるレンズ。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記対称軸方向にみた場合の前記第１マーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分の中点と前記割線との距離は、前記光学面の最大径の６０％以下であるレンズ。
9. 円対称な曲面の対称軸方向にみて前記対称軸から外れて前記曲面の外周と二点で交わる割線に沿って前記曲面をカットしてなる形状に形成され、且つ前記対称軸と交差している光学面を有するレンズの形状測定方法であって、
   前記レンズは、前記対称軸に対して垂直な平面と前記光学面との交線上に設けられた三つ以上の複数のマーカーを備え、
   複数の前記マーカーのうち、互いの距離が最も大きい二つの前記マーカーを第１マーカー及び第２マーカーとし、前記第１マーカー及び前記第２マーカーを除く他のマーカーを３以上の整数ｎを用いて第ｎマーカーとして、前記第ｎマーカーと前記第１マーカーとを結ぶ線分と、前記第ｎマーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分と、が垂直に交わるものであり
   前記光学面上の点群の三次元座標値を取得するステップと、
   前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップと、
   前記平面として、取得した前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値によって規定される平面を求めるステップと、
   前記光学面の光軸として、前記第１マーカーと前記第２マーカーとを結ぶ線分の中点を通る前記平面の法線を求めるステップと、
   前記光学面の光軸との交点である前記光学面の中心として、前記法線と前記光学面との交点を求めるステップと、
   を備えるレンズの形状測定方法。
10. 請求項９記載のレンズの形状測定方法であって、
    前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーは、球面によって形成され、当該球面からなる球の中心が前記交線上に配置されているものであり、
    前記光学面上の点群それぞれの三次元座標値を取得するステップは、前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの前記球面上の点群の三次元座標値をさらに取得し、
    前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップは、取得された前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの前記球面上の点群の三次元座標値に基づき、前記球面からなる球の中心の三次元座標を求めるレンズの形状測定方法。
11. 請求項９記載のレンズの形状測定方法であって、
    前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーは、円対称な曲面によって形成され、当該曲面の中心が前記交線上に配置されているものであり、
    前記光学面上の点群それぞれの三次元座標値を取得するステップは、前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの前記曲面上の点群の三次元座標値をさらに取得し、
    前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの三次元座標値を取得するステップは、取得された前記第１マーカー、前記第２マーカー、及び前記第ｎマーカーそれぞれの前記曲面上の点群の三次元座標値に基づき、前記曲面の中心の三次元座標を求めるレンズの形状測定方法。

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