JP3174667B2 - 非球面形状評価装置 - Google Patents

非球面形状評価装置

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JP3174667B2
JP3174667B2 JP18020293A JP18020293A JP3174667B2 JP 3174667 B2 JP3174667 B2 JP 3174667B2 JP 18020293 A JP18020293 A JP 18020293A JP 18020293 A JP18020293 A JP 18020293A JP 3174667 B2 JP3174667 B2 JP 3174667B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非球面形状を持つ光学
素子等の非球面形状データをライン走査型等の形状測定
機で測定し、この非球面形状データに基づいて非球面形
状の評価を行う非球面形状評価装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、非球面レンズの製品の評価を行う
ために、例えば製品に応じたマスターレンズ(基準レン
ズ)を用いてレーザー干渉渦法で非球面レンズの球面形
状を測定することが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、レーザー干渉
渦法では、非球面形状にずれが生じている部分は判明し
ても、その部分がどの程度ずれているかが判明せず、非
球面形状を高精度に評価することができなかった。
【0004】本発明は、非球面形状のずれを定量的に評
価することによって、非球面レンズ等の非球面形状の評
価を高精度で行なえる非球面形状評価装置を提供するこ
とを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項1に係る非球面形状評価装置
は、形状測定機で測定された非球面形状データから該非
球面形状データに最も近似する非球面式を求める非球面
式演算手段と、上記非球面式演算手段で得られた非球面
式に基づいて最適近軸曲率半径と設計近軸曲率半径との
差分を求める差分演算手段とを備え、上記差分演算手段
で得られた差分に基づいて非球面形状の評価を行うよう
にしたことを特徴とする。
【0006】また、本発明の請求項2に係る非球面形状
評価装置は、形状測定機で測定された非球面形状データ
から該非球面形状データに最も近似する非球面式を求め
る非球面式演算手段と、前記非球面形状データと前記非
球面式の偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算手
段で得られた偏差の近似曲線を求める近似曲線演算手段
と、上記近似曲線演算手段で得られた近似曲線の最大偏
差量を求める最大偏差量演算手段とを備え、上記最大偏
差量演算手段で求めた最大偏差量に基づいて非球面形状
の評価を行うようにしたことを特徴とする。
【0007】また、本発明の請求項3に係る非球面形状
評価装置は、形状測定機で測定された非球面形状データ
から該非球面形状データに最も近似する非球面式を求め
る非球面式演算手段と、前記非球面形状データと前記非
球面式の偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算手
段で得られた偏差の近似曲線を求める近似曲線演算手段
と、上記偏差演算手段で得られた偏差と前記近似曲線演
算手段で得られた近似曲線との偏差を求める二次偏差演
算手段と、上記二次偏差演算手段で得られた偏差の平均
値を求める平均値演算手段とを備え、上記平均値演算手
段で求めた平均値に基づいて非球面形状の評価を行うよ
うにしたことを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の請求項1に係る非球面形状評価装置に
おいて、非球面式演算手段は、形状測定機で測定された
非球面形状データから該非球面形状データに最も近似す
る非球面式を求める。また、差分演算手段は、上記非球
面式演算手段で得られた非球面式に基づいて最適近軸曲
率半径と設計近軸曲率半径との差分を求める。そして、
この差分演算手段で得られた差分に基づいて非球面形状
の評価が定量的に行われる。なお、この最適近軸曲率半
径と設計近軸曲率半径との差分は、非球面形状の誤差の
うち最も低周波な形状誤差成分(球面成分)に対応す
る。
【0009】本発明の請求項2に係る非球面形状評価装
置において、非球面式演算手段は、形状測定機で測定さ
れた非球面形状データから該非球面形状データに最も近
似する非球面式を求める。また、偏差演算手段は、前記
非球面形状データと前記非球面式の偏差を求める。ま
た、近似曲線演算手段は、上記偏差演算手段で得られた
偏差の近似曲線を求める。また、最大偏差量演算手段
は、上記近似曲線演算手段で得られた近似曲線の最大偏
差量を求める。そして、上記最大偏差量演算手段で求め
た最大偏差量に基づいて非球面形状の評価が定量的に行
われる。なお、この近似曲線の最大偏差量は、非球面形
状の誤差のうち低周波の形状誤差成分(非球面成分)に
対応する。
【0010】本発明の請求項3に係る非球面形状評価装
置において、非球面式演算手段は、形状測定機で測定さ
れた非球面形状データから該非球面形状データに最も近
似する非球面式を求める。また、偏差演算手段は、前記
非球面形状データと前記非球面式の偏差を求める。ま
た、近似曲線演算手段は、上記偏差演算手段で得られた
偏差の近似曲線を求める。また、二次偏差演算手段は、
上記偏差演算手段で得られた偏差と前記近似曲線演算手
段で得られた近似曲線との偏差を求める。また、平均値
演算手段は、上記二次偏差演算手段で得られた二次偏差
の平均値を求める。そして、上記平均値演算手段で求め
た平均値に基づいて非球面形状の評価が定量的に行われ
る。なお、この二次偏差の平均値は、非球面形状の誤差
のうち高周波の形状誤差成分(面の粗さ)に対応する。
【0011】
【実施例】図1は本発明実施例の非球面形状評価装置を
示す図である。この装置は、形状測定装置としてのフォ
ームタリサーフ1と、マイクロコンピュータで構成され
た処理装置2とによって構成されており、フォームタリ
サーフ1で例えば非球面レンズの形状を測定し、その測
定形状データ(非球面形状データ)を処理装置2に入力
して処理装置2で非球面形状の評価が行われる。
【0012】また、この実施例の装置は、測定された非
球面形状データに最も近似する非球面式に基づいて3通
りの方法で評価を行うもので、最適近軸曲率半径と設計
近軸曲率半径との差分に基づく非球面形状の評価(以
後、第1評価項目という。)、非球面形状データと非球
面式の偏差の近似曲線の最大偏差量に基づく非球面形状
の評価(以後、第2評価項目という。)、および、非球
面形状データと非球面式の偏差の近似曲線とこの偏差の
二次偏差の平均値に基づく非球面形状の評価(以後、第
3評価項目という。)を行なえるようになっている。
【0013】処理装置2は、非球面形状の設計値を入力
する設計値入力回路3、評価の基準となる規格値を入力
する規格値入力回路4およびフォームタリサーフ1から
非球面形状の測定形状データを入力する測定形状データ
入力回路5を備えており、設計値入力回路3と規格値入
力回路4はマイクロコンピュータにおけるキーボードと
その入力回路等から構成され、測定形状データ入力回路
5はフォームタリサーフ1が接続された入力ポートとデ
ータ読取りプログラム等により構成されている。
【0014】また、処理装置2は、測定形状データから
推定非球面式(最適近軸曲率半径R、…)を算出する推
定非球面式算出回路6、最適近軸曲率半径Rと設計近軸
曲率半径R0 との差分ΔRを算出する第1評価項目算出
回路7、推定非球面式と測定形状データとの偏差である
一次偏差データを演算する一次偏差算出回路8、一次偏
差データの近似曲線Y(X)を算出する近似曲線算出回路
9、近似曲線の最大偏差量MAX(Y(X)) を演算する第2評
価項目算出回路10、近似曲線Y(X)と一次偏差データと
の偏差である二次偏差データを算出する二次偏差算出回
路11、二次偏差データの平均値Average を算出する第
3評価項目算出回路12および各評価を行う判定回路1
3を備えており、これらの各回路は、マイクロコンピュ
ータの図示しないROMに記憶した演算プログラムで構
成されている。
【0015】図2は実施例における測定データとしての
非球面形状データ、算出された式および偏差データの一
例をグラフで示した図であり、非球面レンズの非球面を
測定した場合を示している。なお、図2の各グラフにお
いて、横軸は非球面レンズの光軸に垂直な方向の位置に
対応し、縦軸は光軸方向の変位に対応している。
【0016】フォームタリサーフ1で非球面レンズの測
定を行い、測定形状データ入力回路5から例えば図2の
a.のような非球面形状データが出力されると、この非
球面形状データに基づいて、推定非球面式算出回路6は
この非球面形状データに対して近軸曲率半径Rが最もフ
ィットする非球面式を図2のb.のような推定非球面式
として算出する。また、1次偏差算出回路8は推定非球
面式と非球面形状データ(測定データ)との偏差である
1次偏差データを図2のc.のように算出する。
【0017】(第1評価項目)上記のように推定非球面
式算出回路6によって測定データから分離された推定非
球面式のデータは第1評価項目算出回路7に入力され、
第1評価項目算出回路7は、推定非球面式の近軸曲率半
径R(最適近軸曲率半径)と設計非球面式の近軸曲率半
径R0 (設計近軸曲率半径)との差ΔRを演算し、この
差ΔRを判定回路13に出力する。そして、判定回路1
3は、規格値入力回路4から入力される曲率半径の差に
ついての規格値を基準にして差ΔRの評価を行う。
【0018】また、1次偏差算出回路1によって測定デ
ータから分離された1次偏差データは近似曲線算出回路
9と2次偏差算出回路11に入力され、近似曲線算出回
路9は、移動平均、多項式近似等の方法により、1次偏
差データの近似曲線を図2のd.のように算出する。ま
た、2次偏差算出回路11は、近似曲線と1次偏差デー
タとの偏差である2次偏差データを図2のe.のように
算出する。
【0019】(第2評価項目)上記のように近似曲線算
出回路9によって1次偏差データから分離された近似曲
線のデータは第2評価項目算出回路10に入力され、第
2評価項目算出回路10は、近似曲線の最大偏差量MA
X(Y(X))を算出し、この最大偏差量MAX(Y(X))を判定
回路13に出力する。そして、判定回路13は、規格値
入力回路4から入力される最大偏差量についての規格値
を基準にして最大偏差量MAX(Y(X))の評価を行う。
【0020】(第3評価項目)また、2次偏差算出回路
11によって1次偏差データから分離された2次偏差デ
ータは第3評価項目算出回路12に入力され、第3評価
項目算出回路12は、2次偏差データの平均値Average
を算出し、この平均値Average を判定回路13に出力す
る。そして、判定回路13は、規格値入力回路4から入
力される2次偏差の平均値についての規格値を基準にし
て平均値Average の評価を行う。
【0021】なお、第1評価項目〜第3評価項目の各評
価の結果はディスプレイあるいはプリンタ等の図示しな
い出力部に出力される。
【0022】このように、第1評価項目〜第3評価項目
の各評価は、推定非球面式の近軸曲率半径Rと設計非球
面式の近軸曲率半径との差分ΔR、1次偏差データの近
似曲線の最大偏差量MAX(Y(X))、および、1次偏差デ
ータの2次偏差データの平均値Average という各量の評
価を行っているので、定量的な評価が行なえる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
非球面形状評価装置によれば、形状測定機で測定された
非球面形状データから該非球面形状データに最も近似す
る非球面式を求め、この非球面式に基づいて最適近軸曲
率半径と設計近軸曲率半径との差分を求め、この差分に
基づいて非球面形状の評価を行うようにしたので、非球
面形状の誤差のうち最も低周波の形状誤差成分(球面成
分)の評価を定量的に行うことができ、非球面レンズ等
の非球面形状の評価を高精度で行うことができる。
【0024】また、本発明の請求項2の非球面形状評価
装置によれば、形状測定機で測定された非球面形状デー
タから該非球面形状データに最も近似する非球面式を求
め、非球面形状データと非球面式の偏差の近似曲線につ
いての最大偏差量を求め、この最大偏差量に基づいて非
球面形状の評価を行うようにしたので、非球面形状の誤
差のうち低周波の形状誤差成分(非球面成分)の評価を
定量的に行うことができ、非球面レンズ等の非球面形状
の評価を高精度で行うことができる。
【0025】さらに、本発明の請求項3の非球面形状評
価装置によれば、形状測定機で測定された非球面形状デ
ータから該非球面形状データに最も近似する非球面式を
求め、非球面形状データと非球面式の偏差とこの偏差の
近似曲線を求め、この近似曲線に対する偏差の二次偏差
の平均値を求め、この平均値に基づいて非球面形状の評
価を行うようにしたので、非球面形状の誤差のうち高周
波の形状誤差成分(面の粗さ)の評価を定量的に行うこ
とができ、非球面レンズ等の非球面形状の評価を高精度
で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の非球面形状評価装置を示す図で
ある。
【図2】本発明実施例における測定データとしての非球
面形状データ、算出された式および偏差データの一例を
グラフで示した図である。
【符号の説明】
1…フォームタリサーフ(形状測定機)、2…処理装置
(マイクロコンピュータ)、6…推定非球面式算出回
路、7…第1評価項目算出回路、8…一次偏差算出回
路、9…近似曲線算出回路、10…第2評価項目算出回
路、11…二次偏差算出回路、13…判定回路。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 形状測定機で測定された非球面形状デー
    タから該非球面形状データに最も近似する非球面式を求
    める非球面式演算手段と、上記非球面式演算手段で得ら
    れた非球面式に基づいて最適近軸曲率半径と設計近軸曲
    率半径との差分を求める差分演算手段とを備え、上記差
    分演算手段で得られた差分に基づいて非球面形状の評価
    を行うようにしたことを特徴とする非球面形状評価装
    置。
  2. 【請求項2】 形状測定機で測定された非球面形状デー
    タから該非球面形状データに最も近似する非球面式を求
    める非球面式演算手段と、前記非球面形状データと前記
    非球面式の偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算
    手段で得られた偏差の近似曲線を求める近似曲線演算手
    段と、上記近似曲線演算手段で得られた近似曲線の最大
    偏差量を求める最大偏差量演算手段とを備え、上記最大
    偏差量演算手段で求めた最大偏差量に基づいて非球面形
    状の評価を行うようにしたことを特徴とする非球面形状
    評価装置。
  3. 【請求項3】 形状測定機で測定された非球面形状デー
    タから該非球面形状データに最も近似する非球面式を求
    める非球面式演算手段と、前記非球面形状データと前記
    非球面式の偏差を求める偏差演算手段と、上記偏差演算
    手段で得られた偏差の近似曲線を求める近似曲線演算手
    段と、上記偏差演算手段で得られた偏差と前記近似曲線
    演算手段で得られた近似曲線との偏差を求める二次偏差
    演算手段と、上記二次偏差演算手段で得られた偏差の平
    均値を求める平均値演算手段とを備え、上記平均値演算
    手段で求めた平均値に基づいて非球面形状の評価を行う
    ようにしたことを特徴とする非球面形状評価装置。
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JP4801427B2 (ja) * 2005-01-04 2011-10-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン形状評価方法
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CN108734766B (zh) * 2018-05-17 2022-04-08 业成科技(成都)有限公司 曲面装置的曲率半径的评估方法

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