JP3182056B2 - 非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法 - Google Patents
非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は非球面形状測定方法及
び装置・非球面評価方法に関する。
び装置・非球面評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学系の性能向上のために、レンズ面や
反射面の形状として非球面が用いられている。
反射面の形状として非球面が用いられている。
【０００３】「非球面」は、基準となる球面の曲率半
径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，．．等を用い、直交座標：Ｘ，Ｚを用いて Ｚ＝（１／Ｒ）Ｘ２／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（Ｘ／Ｒ）２｝］ ＋Ａ・Ｘ４＋Ｂ・Ｘ６＋Ｃ・Ｘ８＋Ｄ・Ｘ１０＋．． と表わされる曲線をＺ軸の回りに回転して得られる曲面
である。
径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，．．等を用い、直交座標：Ｘ，Ｚを用いて Ｚ＝（１／Ｒ）Ｘ２／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）（Ｘ／Ｒ）２｝］ ＋Ａ・Ｘ４＋Ｂ・Ｘ６＋Ｃ・Ｘ８＋Ｄ・Ｘ１０＋．． と表わされる曲線をＺ軸の回りに回転して得られる曲面
である。
【０００４】このような非球面形状を測定する必要が、
しばしば生じる。例えば、型を用いる成形技術により
「非球面形状を有するレンズ」を作製する場合を考えて
みると、先ず型を製作する途上において、型の形状が形
成しようとする非球面に正確に対応した型になっている
か否かを測定する必要が生じる。
しばしば生じる。例えば、型を用いる成形技術により
「非球面形状を有するレンズ」を作製する場合を考えて
みると、先ず型を製作する途上において、型の形状が形
成しようとする非球面に正確に対応した型になっている
か否かを測定する必要が生じる。
【０００５】また型成形によりレンズ面として形成され
た非球面が、設計通りの形状をしているか否かを「抜取
り検査」する場合にも非球面形状の測定が必要となる。
た非球面が、設計通りの形状をしているか否かを「抜取
り検査」する場合にも非球面形状の測定が必要となる。
【０００６】さらには、上記のように測定された非球面
形状が「目的とする設計上の非球面形状」をどの程度ま
で正確に実現しているかという「非球面評価」も、しば
しば必要となる。
形状が「目的とする設計上の非球面形状」をどの程度ま
で正確に実現しているかという「非球面評価」も、しば
しば必要となる。
【０００７】物体の表面形状を測定する方法としては、
上下方向へ変位可能な「触針」を、その先端部が上記表
面に軽く接触して一方向へ表面形状をなぞるように移動
させ、触針の上下方向における変位量によって表面の一
方向に於ける形状、即ち「断面形状」を測定する「接触
式」の測定方法が知られている。
上下方向へ変位可能な「触針」を、その先端部が上記表
面に軽く接触して一方向へ表面形状をなぞるように移動
させ、触針の上下方向における変位量によって表面の一
方向に於ける形状、即ち「断面形状」を測定する「接触
式」の測定方法が知られている。
【０００８】また、平行光束を対物レンズにより物体表
面に合焦させ、対物レンズの光軸の方向を保ちつつ、照
射位置が表面形状に沿って一方向へ変化するように対物
レンズを移動させ、合焦状態を保つための「対物レンズ
の光軸方向の変位量」により、物体表面の断面形状を測
定する「非接触式」の測定方法も知られている。
面に合焦させ、対物レンズの光軸の方向を保ちつつ、照
射位置が表面形状に沿って一方向へ変化するように対物
レンズを移動させ、合焦状態を保つための「対物レンズ
の光軸方向の変位量」により、物体表面の断面形状を測
定する「非接触式」の測定方法も知られている。
【０００９】これら接触式・非接触式の形状測定方法に
おいて、触針や対物レンズの移動方向を「走査方向」と
呼ぶ。
おいて、触針や対物レンズの移動方向を「走査方向」と
呼ぶ。
【００１０】上記各測定方法は、そのまま非球面の断面
形状測定に利用できる。しかし、非球面における「傾
き」が大きくなると、触針と非球面との接触状態や光束
の合焦状態が不安定となり正確な測定ができない。
形状測定に利用できる。しかし、非球面における「傾
き」が大きくなると、触針と非球面との接触状態や光束
の合焦状態が不安定となり正確な測定ができない。
【００１１】例えば図７（ａ）におけるメニスカスのレ
ンズ０が「被検体」で、その凹面０ｂが測定対象となる
「非球面」である場合、光軸ＡＸに直交する線を基線と
して、非球面における面の傾き角：θを、光軸ＡＸから
の距離の関数として表わしてみると図７（ｂ）に示す如
きものとなる。
ンズ０が「被検体」で、その凹面０ｂが測定対象となる
「非球面」である場合、光軸ＡＸに直交する線を基線と
して、非球面における面の傾き角：θを、光軸ＡＸから
の距離の関数として表わしてみると図７（ｂ）に示す如
きものとなる。
【００１２】上記各測定方法を実施する測定装置は、そ
の仕様として傾き角：θに対する測定可能な限界値：θ
０が決まっており、限界値：θ０より大きい傾き角の部
分（非球面０ｂにおける光軸ＡＸから離れた部分）に就
いては測定不能である。
の仕様として傾き角：θに対する測定可能な限界値：θ
０が決まっており、限界値：θ０より大きい傾き角の部
分（非球面０ｂにおける光軸ＡＸから離れた部分）に就
いては測定不能である。
【００１３】このような場合、図７（ｃ−１），（ｃ−
２）に示す如く、被検体のレンズ０を「光軸を通り光軸
に直交する軸」の回りに±αだけ回転させてみると、
（ｃ−１），（ｃ−２）に示す領域Ａ，Ｂにおける傾き
角の変化は、図７（ｄ）に示すごときものとなり、非球
面０ｂにおける領域Ａ，Ｂは共に測定可能となる。
２）に示す如く、被検体のレンズ０を「光軸を通り光軸
に直交する軸」の回りに±αだけ回転させてみると、
（ｃ−１），（ｃ−２）に示す領域Ａ，Ｂにおける傾き
角の変化は、図７（ｄ）に示すごときものとなり、非球
面０ｂにおける領域Ａ，Ｂは共に測定可能となる。
【００１４】従って、領域Ａ，Ｂに対して別個に非球面
形状の測定を行い、図７（ｅ）に示すように、領域Ａに
関する形状データＤＡと領域Ｂに関する形状データＤＢ
とを、重複部が一致するようにつなぎ合わせることによ
り、レンズ０の非球面０ｂの全体形状（断面形状）を得
ることができる。
形状の測定を行い、図７（ｅ）に示すように、領域Ａに
関する形状データＤＡと領域Ｂに関する形状データＤＢ
とを、重複部が一致するようにつなぎ合わせることによ
り、レンズ０の非球面０ｂの全体形状（断面形状）を得
ることができる。
【００１５】しかし実際にこれを実行してみると、以下
の如き問題があることが分かった。即ち、図７（ｅ）の
ように形状データＤＡ，ＤＢをつなぎ合わせる場合、形
状データの重複部は非球面の光軸近傍の領域で「近似的
な球面」であることが多く、重複部の形状が最もよく一
致する状態を決定することが必ずしも容易でなく、形状
データのつなぎあわせに長時間を要したり、つなぎ合わ
せられた形状が本来の形状と異なったりすることがある
のである。
の如き問題があることが分かった。即ち、図７（ｅ）の
ように形状データＤＡ，ＤＢをつなぎ合わせる場合、形
状データの重複部は非球面の光軸近傍の領域で「近似的
な球面」であることが多く、重複部の形状が最もよく一
致する状態を決定することが必ずしも容易でなく、形状
データのつなぎあわせに長時間を要したり、つなぎ合わ
せられた形状が本来の形状と異なったりすることがある
のである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、被検体の非球面にお
ける傾き角が大きい場合にも、精度良く全体の断面形状
を測定できる新規な非球面形状測定方法の提供を目的と
する（請求項１〜４）。
情に鑑みてなされたものであって、被検体の非球面にお
ける傾き角が大きい場合にも、精度良く全体の断面形状
を測定できる新規な非球面形状測定方法の提供を目的と
する（請求項１〜４）。
【００１７】この発明の別の目的は、上記非球面形状測
定を実施するための新規な非球面形状測定装置の提供に
ある（請求項５）。
定を実施するための新規な非球面形状測定装置の提供に
ある（請求項５）。
【００１８】この発明の他の目的は、測定された非球面
の評価を行うための非球面評価方法の提供にある（請求
項６）。
の評価を行うための非球面評価方法の提供にある（請求
項６）。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の非球面形状測
定方法は「被検体表面の非球面の断面形状」を測定する
方法である。
定方法は「被検体表面の非球面の断面形状」を測定する
方法である。
【００２０】被検体は、「目印」を形成され、保持手段
により保持されて傾斜ステージ上にセットされる。
により保持されて傾斜ステージ上にセットされる。
【００２１】形状読取手段の走査方向に対する被検体の
傾斜状態として複数の「傾斜角」が傾斜ステージにより
設定され、各傾斜角に応じて所定の走査範囲が、重複し
て形状読取手段により読取られる。
傾斜状態として複数の「傾斜角」が傾斜ステージにより
設定され、各傾斜角に応じて所定の走査範囲が、重複し
て形状読取手段により読取られる。
【００２２】形状読取手段による複数の走査範囲の形状
データが、データ処理手段により、「目印部分を共通基
準として」つなぎ合わせられ全体の断面形状が合成され
る。
データが、データ処理手段により、「目印部分を共通基
準として」つなぎ合わせられ全体の断面形状が合成され
る。
【００２３】請求項１記載の非球面形状測定方法は、以
下の如き特徴を有する。
下の如き特徴を有する。
【００２４】被検体は、被検体表面の測定非球面領域の
両側に「目印」を有し、保持手段により保持されて傾斜
ステージ上にセットされる。
両側に「目印」を有し、保持手段により保持されて傾斜
ステージ上にセットされる。
【００２５】形状読取手段の走査方向に対する被検体の
傾斜状態として「２つの傾斜角」が傾斜ステージにより
設定され、各傾斜角に応じた走査範囲が、互いに一部重
複して形状読取手段により読取られる。
傾斜状態として「２つの傾斜角」が傾斜ステージにより
設定され、各傾斜角に応じた走査範囲が、互いに一部重
複して形状読取手段により読取られる。
【００２６】形状読取手段による２つの走査範囲に関す
る２つの形状データが、データ処理手段により「目印部
分を基準として重複部分の形状が合致するようにつなぎ
合わせられ」て全体の断面形状が合成される。
る２つの形状データが、データ処理手段により「目印部
分を基準として重複部分の形状が合致するようにつなぎ
合わせられ」て全体の断面形状が合成される。
【００２７】被検体表面の測定非球面領域の両側の目印
としては「凸状もしくは凹状に形成されたマーク」を用
い、走査方向におけるこれらマーク間の距離：Ｌをデー
タ処理のデータとして与え、マーク部相互の距離がＬと
なるように、２つの形状データの位置関係を定めた後、
各形状データの重複部分の形状が合致するようにつなぎ
合わせて全体の断面形状を合成する。
としては「凸状もしくは凹状に形成されたマーク」を用
い、走査方向におけるこれらマーク間の距離：Ｌをデー
タ処理のデータとして与え、マーク部相互の距離がＬと
なるように、２つの形状データの位置関係を定めた後、
各形状データの重複部分の形状が合致するようにつなぎ
合わせて全体の断面形状を合成する。
【００２８】上記被検体表面の測定非球面領域の両側の
目印として「測定非球面領域外側のコバ面部分」を用
い、上記請求項１の方法と同様にして「各傾斜角に応じ
た走査範囲が、互いに一部重複して形状読取手段により
読取」り、コバ面部分が同一直線上に位置するように２
つの形状データの位置関係を定めた後、各形状データの
重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の
断面形状を合成することができる（請求項２）。
目印として「測定非球面領域外側のコバ面部分」を用
い、上記請求項１の方法と同様にして「各傾斜角に応じ
た走査範囲が、互いに一部重複して形状読取手段により
読取」り、コバ面部分が同一直線上に位置するように２
つの形状データの位置関係を定めた後、各形状データの
重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の
断面形状を合成することができる（請求項２）。
【００２９】請求項３、４記載の非球面形状測定方法で
は、非球面を有する被検体は保持手段により保持されて
傾斜ステージ上にセットされ、形状読取手段の走査方向
に対する被検体の傾斜状態として、傾斜ステージにより
２つの傾斜角が設定される。
は、非球面を有する被検体は保持手段により保持されて
傾斜ステージ上にセットされ、形状読取手段の走査方向
に対する被検体の傾斜状態として、傾斜ステージにより
２つの傾斜角が設定される。
【００３０】各傾斜角に応じた走査範囲が、互いに一部
重複して形状読取手段により読取られる。
重複して形状読取手段により読取られる。
【００３１】形状読取手段による２つの走査範囲に関す
る２つの形状データが、データ処理手段により、重複部
分の形状が合致するようにつなぎ合わせられて全体の断
面形状が合成される。
る２つの形状データが、データ処理手段により、重複部
分の形状が合致するようにつなぎ合わせられて全体の断
面形状が合成される。
【００３２】請求項３記載の非球面形状測定方法は「同
一非球面部分が、２つの傾斜角に応じて占める位置の間
の距離：ｓをデータ処理のデータとして与え、２つの形
状データに距離：ｓの相対変位を与えた後、２つの形状
データに相対的な回転を与えて、各形状データの重複部
分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形
状を合成する」ことを特徴とする。
一非球面部分が、２つの傾斜角に応じて占める位置の間
の距離：ｓをデータ処理のデータとして与え、２つの形
状データに距離：ｓの相対変位を与えた後、２つの形状
データに相対的な回転を与えて、各形状データの重複部
分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形
状を合成する」ことを特徴とする。
【００３３】請求項４記載の非球面形状測定方法は「同
一非球面部分の、２つの傾斜角に応じた回転角：ｔをデ
ータ処理のデータとして与え、２つの形状データに角：
ｔの相対回転を与えた後、２つの形状データに相対的な
併進的変位を与えて、各形状データの重複部分の形状が
合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成す
る」ことを特徴とする。
一非球面部分の、２つの傾斜角に応じた回転角：ｔをデ
ータ処理のデータとして与え、２つの形状データに角：
ｔの相対回転を与えた後、２つの形状データに相対的な
併進的変位を与えて、各形状データの重複部分の形状が
合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成す
る」ことを特徴とする。
【００３４】請求項５記載の非球面形状測定装置は上記
請求項１または２または３または４記載の非球面形状測
定方法を実施することにより「被検体表面の非球面の断
面形状を測定する装置」であって、形状読取手段と、傾
斜ステージと、保持手段と、データ処理手段とを有す
る。
請求項１または２または３または４記載の非球面形状測
定方法を実施することにより「被検体表面の非球面の断
面形状を測定する装置」であって、形状読取手段と、傾
斜ステージと、保持手段と、データ処理手段とを有す
る。
【００３５】「形状読取手段」は、被検体表面の非球面
を、所定の方向へ所定の走査範囲にわたって走査して、
走査範囲内における非球面の形状を読み取る手段であ
り、前述の如き公知の「接触式および非接触式の形状測
定方法」を実施する手段を適宜に利用できる。
を、所定の方向へ所定の走査範囲にわたって走査して、
走査範囲内における非球面の形状を読み取る手段であ
り、前述の如き公知の「接触式および非接触式の形状測
定方法」を実施する手段を適宜に利用できる。
【００３６】上記「所定の方向」は、前述した「触針」
が非球面形状をなぞりながら移動する方向、あるいは
「対物レンズ」が光軸方向を保ちつつ非球面形状にそっ
て移動する方向であり、この方向が形状読取手段の「走
査方向」である。また、触針や対物レンズの走査する範
囲が「走査範囲」である。
が非球面形状をなぞりながら移動する方向、あるいは
「対物レンズ」が光軸方向を保ちつつ非球面形状にそっ
て移動する方向であり、この方向が形状読取手段の「走
査方向」である。また、触針や対物レンズの走査する範
囲が「走査範囲」である。
【００３７】「傾斜ステージ」は、形状読取手段に対す
る被検体表面に所定の傾斜角を設定する手段であり、上
記「所定の傾き角」は、傾斜ステージにより被検体を
「形状読取手段の走査方向に直交する軸」の回りに回転
させることにより与えられる。傾斜ステージとしては
「ゴニオステージ」が好適である。
る被検体表面に所定の傾斜角を設定する手段であり、上
記「所定の傾き角」は、傾斜ステージにより被検体を
「形状読取手段の走査方向に直交する軸」の回りに回転
させることにより与えられる。傾斜ステージとしては
「ゴニオステージ」が好適である。
【００３８】「保持手段」は、被検体を保持して傾斜ス
テージに固定する手段である。
テージに固定する手段である。
【００３９】「データ処理手段」は、形状読取手段によ
る読取データをデータ処理する手段であり、２以上の部
分に分割して読み取られた形状データ相互を重複部分で
つなぎあわせて全体の断面形状を合成する「データ処
理」を行う。このデータ処理手段は、具体的には「コン
ピュータあるいは専用のＣＰＵ」を用いて構成すること
ができる。
る読取データをデータ処理する手段であり、２以上の部
分に分割して読み取られた形状データ相互を重複部分で
つなぎあわせて全体の断面形状を合成する「データ処
理」を行う。このデータ処理手段は、具体的には「コン
ピュータあるいは専用のＣＰＵ」を用いて構成すること
ができる。
【００４０】請求項６記載の「非球面評価方法」は、上
記請求項１〜４の何れかに記載された非球面形状測定方
法により得られる非球面の断面形状と、基準非球面断面
形状との差違を演算算出して、非球面の断面形状の基準
非球面断面形状に対する近似度を評価することを特徴と
する。
記請求項１〜４の何れかに記載された非球面形状測定方
法により得られる非球面の断面形状と、基準非球面断面
形状との差違を演算算出して、非球面の断面形状の基準
非球面断面形状に対する近似度を評価することを特徴と
する。
【００４１】ここで「基準非球面断面形状」は例えば、
光学素子表面の形状として設計された設計上の「非球面
形状（の断面形状）」である。
光学素子表面の形状として設計された設計上の「非球面
形状（の断面形状）」である。
【００４２】
【作用】被検体は、非球面部分に目印を有し、走査範囲
ごとに得られる形状データは、目印を共通基準として重
複部分が合致するようにつなぎ合わせられる。
ごとに得られる形状データは、目印を共通基準として重
複部分が合致するようにつなぎ合わせられる。
【００４３】請求項１ないし４記載の発明では、非球面
は互いに重複部分を持つ２つの走査範囲で形状読取が行
われ、２つの形状データが得られる。
は互いに重複部分を持つ２つの走査範囲で形状読取が行
われ、２つの形状データが得られる。
【００４４】形状データは基本的に平面図形であるか
ら、その配置の自由度は２であり、２つの形状データの
位置を決める自由度は４である。
ら、その配置の自由度は２であり、２つの形状データの
位置を決める自由度は４である。
【００４５】請求項１記載の発明では、４つの自由度の
うち、各形状データにおける目印部分の位置関係を直線
上の間隔：Ｌによって定めるので、各形状データには、
それぞれ１自由度の変位として「回転変位」が残され
る。従って、基本定には各形状データの回転調整で形状
データのつなぎ合わせを行うことができる。
うち、各形状データにおける目印部分の位置関係を直線
上の間隔：Ｌによって定めるので、各形状データには、
それぞれ１自由度の変位として「回転変位」が残され
る。従って、基本定には各形状データの回転調整で形状
データのつなぎ合わせを行うことができる。
【００４６】請求項２記載の発明では「目印がコバ面」
であって、これを読み取った形状が直線部分であるか
ら、各目印を同一直線上に位置させると、各形状データ
に残された自由度は相互間の距離の変化のみであり、従
って、２つの形状データを上記同一直線に平行に相対変
位させてつなぎ合わせることができる。
であって、これを読み取った形状が直線部分であるか
ら、各目印を同一直線上に位置させると、各形状データ
に残された自由度は相互間の距離の変化のみであり、従
って、２つの形状データを上記同一直線に平行に相対変
位させてつなぎ合わせることができる。
【００４７】請求項３記載の発明では、２つの形状デー
タにおける同一位置が、形状読取の際にどれほど離れる
かを距離：ｓとして与えるので、上記同一位置が互いに
距離：ｓだけ離れるようにした後は、形状データの回転
調整で、形状データのつなぎ合わせを行うことができ
る。
タにおける同一位置が、形状読取の際にどれほど離れる
かを距離：ｓとして与えるので、上記同一位置が互いに
距離：ｓだけ離れるようにした後は、形状データの回転
調整で、形状データのつなぎ合わせを行うことができ
る。
【００４８】請求項４記載の発明では、２つの形状デー
タにおける同一位置が、形状読取の際に、傾斜ステージ
による回転軸の回りにどれほどの角をなしているかを
角：ｔとして与えるので、２つの形状データに角：ｔの
相対回転を与えた後は、量形状データ相互間隔の調整に
よりつなぎ合わせを行うことができる。
タにおける同一位置が、形状読取の際に、傾斜ステージ
による回転軸の回りにどれほどの角をなしているかを
角：ｔとして与えるので、２つの形状データに角：ｔの
相対回転を与えた後は、量形状データ相互間隔の調整に
よりつなぎ合わせを行うことができる。
【００４９】
【実施例】以下具体的な実施例を説明する。図１は請求
項５記載の非球面形状測定装置の１実施例を略示してい
る。
項５記載の非球面形状測定装置の１実施例を略示してい
る。
【００５０】符号０は被検体を示す。符号１０は「傾斜
ステージ」としてのゴニオステージを示す。符号１６は
「形状読取手段」としての形状読取装置であり、接触式
でも非接触式でもよいが、被検体０の非球面（形状読取
装置１６に面した側の面）を図の左右方向を「走査方
向」として走査し、非球面形状を走査方向にデータ化し
て「形状データ」とする。
ステージ」としてのゴニオステージを示す。符号１６は
「形状読取手段」としての形状読取装置であり、接触式
でも非接触式でもよいが、被検体０の非球面（形状読取
装置１６に面した側の面）を図の左右方向を「走査方
向」として走査し、非球面形状を走査方向にデータ化し
て「形状データ」とする。
【００５１】この形状データが入力される制御・演算装
置１８はコンピュータであり「データ処理手段」の主要
部をなす。データ処理手段は他にディスプレイ１９、プ
リンター２０、キーボード２２を有する。この例では、
制御・演算装置１８により、駆動装置２４を介してゴニ
オステージ１０を制御できるようになっている。
置１８はコンピュータであり「データ処理手段」の主要
部をなす。データ処理手段は他にディスプレイ１９、プ
リンター２０、キーボード２２を有する。この例では、
制御・演算装置１８により、駆動装置２４を介してゴニ
オステージ１０を制御できるようになっている。
【００５２】以下、この実施例装置により、「図７に即
して説明したメニスカスレンズ」を被検体０として、そ
の凹面形状を請求項１〜４記載の方法で非球面形状測定
する場合を順次説明する。
して説明したメニスカスレンズ」を被検体０として、そ
の凹面形状を請求項１〜４記載の方法で非球面形状測定
する場合を順次説明する。
【００５３】被検体であるレンズ０は、図１に示すよう
に保持体１２により保持されて、測定対象である凹面側
を形状読取装置１６の側に向けてゴニオステージ１０上
にセットされる。レンズ０は抑えリング１４により保持
体１２に固定される。即ち、保持体１２と抑えリング１
４とは「保持手段」を構成する。
に保持体１２により保持されて、測定対象である凹面側
を形状読取装置１６の側に向けてゴニオステージ１０上
にセットされる。レンズ０は抑えリング１４により保持
体１２に固定される。即ち、保持体１２と抑えリング１
４とは「保持手段」を構成する。
【００５４】図２において、レンズ０の非球面（凹面）
は、図２（ａ）上図に示すように、図の左右方向を走査
方向として、光軸ＡＸを含む面が走査の対象になるが、
走査方向の略中央部に、目印Ｍが微細な「切れ込み」と
して形成されている。目印は「突起形状」に形成しても
よい。
は、図２（ａ）上図に示すように、図の左右方向を走査
方向として、光軸ＡＸを含む面が走査の対象になるが、
走査方向の略中央部に、目印Ｍが微細な「切れ込み」と
して形成されている。目印は「突起形状」に形成しても
よい。
【００５５】このように、被検体の非球面部分に目印が
形成されると、目印Ｍはレンズ０のレンズ面に対しては
「傷」となるので、測定対象となったレンズは、通常は
「使いもの」にならなくなってしまう。
形成されると、目印Ｍはレンズ０のレンズ面に対しては
「傷」となるので、測定対象となったレンズは、通常は
「使いもの」にならなくなってしまう。
【００５６】このため、上記の方法は非球面形成用金型
の形状の検査（設計通りの成形面形状が得られているか
否かを、この形状をレンズ面として転写して測定する）
や、製品レンズの抜取り検査（製品レンズのレンズ面が
所望の非球面形状に形成されているか否かを測定する）
を行うような要な場合に有効である。
の形状の検査（設計通りの成形面形状が得られているか
否かを、この形状をレンズ面として転写して測定する）
や、製品レンズの抜取り検査（製品レンズのレンズ面が
所望の非球面形状に形成されているか否かを測定する）
を行うような要な場合に有効である。
【００５７】レンズ０の非球面は、図２（ａ）下図に示
すように、目印Ｍの近傍の部分を重複させた２つの走査
範囲Ａ，Ｂに分けられる。レンズ０をゴニオステージに
セットし、走査方向に直交する軸の回りに回転して傾斜
角を与え、上記走査範囲Ａ，Ｂの形状を読み取ると、走
査範囲Ａ，Ｂの形状に応じて図２（ｂ）上図に示すよう
に、２つの形状データＤＡ，ＤＢが得られる。
すように、目印Ｍの近傍の部分を重複させた２つの走査
範囲Ａ，Ｂに分けられる。レンズ０をゴニオステージに
セットし、走査方向に直交する軸の回りに回転して傾斜
角を与え、上記走査範囲Ａ，Ｂの形状を読み取ると、走
査範囲Ａ，Ｂの形状に応じて図２（ｂ）上図に示すよう
に、２つの形状データＤＡ，ＤＢが得られる。
【００５８】これら２つの形状データＤＡ，ＤＢをデー
タ処理し、目印部分を共通基準としてつなぎ合わせて全
体の断面形状を合成するのであるが、これはデータ処理
手段である制御・演算装置１８（図１）においてプログ
ラムに従って行われる。
タ処理し、目印部分を共通基準としてつなぎ合わせて全
体の断面形状を合成するのであるが、これはデータ処理
手段である制御・演算装置１８（図１）においてプログ
ラムに従って行われる。
【００５９】つなぎ合わせの具体的方法は種々の方法が
可能であるが、例えば次のようにする。図２（ｃ）にフ
ロー図として示すように、先ず、図２（ｂ）上図に示す
形状データＤＡ，ＤＢにおける目印の先端部ＰＭＡ，Ｐ
ＭＢを一致させる。これは主として、形状データＤＡに
対して形状データＤＢを相対的に平行移動させて行われ
る（図２（ｂ）上図（１））。
可能であるが、例えば次のようにする。図２（ｃ）にフ
ロー図として示すように、先ず、図２（ｂ）上図に示す
形状データＤＡ，ＤＢにおける目印の先端部ＰＭＡ，Ｐ
ＭＢを一致させる。これは主として、形状データＤＡに
対して形状データＤＢを相対的に平行移動させて行われ
る（図２（ｂ）上図（１））。
【００６０】先端部ＰＭＡ，ＰＭＢが一致したら、形状
データＤＡに時計回りの回転、形状データＤＢに反時計
回りの回転を与えて（図２（ｂ）上図（２））、目印近
傍の重複部分のデータを一致させる。このようにして、
図２（ｂ）下図のように非球面全体の断面形状ＤＡ＋Ｄ
Ｂが得られる。
データＤＡに時計回りの回転、形状データＤＢに反時計
回りの回転を与えて（図２（ｂ）上図（２））、目印近
傍の重複部分のデータを一致させる。このようにして、
図２（ｂ）下図のように非球面全体の断面形状ＤＡ＋Ｄ
Ｂが得られる。
【００６１】図３は、請求項１記載の発明の１実施例を
説明するための図である。被検体であるレンズ０は、図
３（ａ）に示すように、その測定非球面領域の外側の
「コバ面」部分に、直径：Ｌのリング溝状の目印ｍが形
成されている。目印は「凸状」に形成してもよい。
説明するための図である。被検体であるレンズ０は、図
３（ａ）に示すように、その測定非球面領域の外側の
「コバ面」部分に、直径：Ｌのリング溝状の目印ｍが形
成されている。目印は「凸状」に形成してもよい。
【００６２】このため、図３（ａ）上図のように「走査
方向」を設定すると、（ａ）下図に示すように「被検体
表面の測定非球面領域の両側」に目印ｍＡ，ｍＡがある
ことになる。
方向」を設定すると、（ａ）下図に示すように「被検体
表面の測定非球面領域の両側」に目印ｍＡ，ｍＡがある
ことになる。
【００６３】レンズ０をゴニオステージにセットし、形
状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じて、図３（ａ）下図のように設定された走査範
囲Ａ，Ｂを読取る。勿論、各走査範囲Ａ，Ｂは、それぞ
れ目印ｍＡ，ｍＡを含んでいる。
状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じて、図３（ａ）下図のように設定された走査範
囲Ａ，Ｂを読取る。勿論、各走査範囲Ａ，Ｂは、それぞ
れ目印ｍＡ，ｍＡを含んでいる。
【００６４】読取により図３（ｂ）上の図に示すよう
に、２つの走査範囲Ａ，Ｂに関する２つの形状データＤ
Ａ，ＤＢが得られる。これらの形状データＤＡ，ＤＢを
つなぎ合わせて、目印ｍＡ，ｍＢ部分を基準として重複
部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面
形状を合成する。
に、２つの走査範囲Ａ，Ｂに関する２つの形状データＤ
Ａ，ＤＢが得られる。これらの形状データＤＡ，ＤＢを
つなぎ合わせて、目印ｍＡ，ｍＢ部分を基準として重複
部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面
形状を合成する。
【００６５】この実施例においては図３（ｃ）のフロー
図の手順に従う。即ち、先ず形状データＤＡ，ＤＢを図
３（ｂ）上図のように平行移動させて、目印部分のデー
タＤｍＡ，ＤｍＢが、直線距離でＬ（リング状目印ｍの
直径）だけ離れるように位置させる（図３（ｂ）上図
（１））。
図の手順に従う。即ち、先ず形状データＤＡ，ＤＢを図
３（ｂ）上図のように平行移動させて、目印部分のデー
タＤｍＡ，ＤｍＢが、直線距離でＬ（リング状目印ｍの
直径）だけ離れるように位置させる（図３（ｂ）上図
（１））。
【００６６】ついで、形状データＤＡ，ＤＢにそれぞれ
時計回り・反時計回りの回転を与えて、形状データＤ
Ａ，ＤＢの重複部を一致させる。このようにして非球面
全体の断面形状が得られる。データ：Ｌは測定時に条件
値として図１のキーボード２２から入力しておく。
時計回り・反時計回りの回転を与えて、形状データＤ
Ａ，ＤＢの重複部を一致させる。このようにして非球面
全体の断面形状が得られる。データ：Ｌは測定時に条件
値として図１のキーボード２２から入力しておく。
【００６７】図４は、請求項２記載の発明の１実施例を
説明するための図である。被検体であるレンズ０は、そ
の測定非球面領域の外側に「コバ面」が形成されてい
る。図４（ａ）において符号ａ，ｂは「走査方向両側の
コバ面部」を示している。即ち、「被検体表面の測定非
球面領域の両側」にコバ面部分ａ，ｂが目印としてある
ことになる。
説明するための図である。被検体であるレンズ０は、そ
の測定非球面領域の外側に「コバ面」が形成されてい
る。図４（ａ）において符号ａ，ｂは「走査方向両側の
コバ面部」を示している。即ち、「被検体表面の測定非
球面領域の両側」にコバ面部分ａ，ｂが目印としてある
ことになる。
【００６８】レンズ０をゴニオステージにセットし、形
状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じて設定された走査範囲Ａ，Ｂを一部重複するよ
うに読取る。勿論、各走査範囲Ａ，Ｂは、それぞれ目印
たるコバ面部分ａ，ｂを含んでいる。
状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じて設定された走査範囲Ａ，Ｂを一部重複するよ
うに読取る。勿論、各走査範囲Ａ，Ｂは、それぞれ目印
たるコバ面部分ａ，ｂを含んでいる。
【００６９】読取りにより図４（ｂ）上図に示すよう
に、２つの走査範囲Ａ，Ｂに関する２つの形状データＤ
Ａ，ＤＢが得られる。以下、これらの形状データＤＡ，
ＤＢを「目印部分を基準として重複部分の形状が合致す
る」ようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成する。
に、２つの走査範囲Ａ，Ｂに関する２つの形状データＤ
Ａ，ＤＢが得られる。以下、これらの形状データＤＡ，
ＤＢを「目印部分を基準として重複部分の形状が合致す
る」ようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成する。
【００７０】この実施例においては図４（ｃ）のフロー
図の手順に従う。即ち、先ず形状データＤＡ，ＤＢを図
３（ｂ）上図のように、それぞれ時計回り・反時計回り
に回転させて、コバ面部分ａ，ｂに対応するデータＤ
ａ，Ｄｂが基準の直線に合致するようにする。
図の手順に従う。即ち、先ず形状データＤＡ，ＤＢを図
３（ｂ）上図のように、それぞれ時計回り・反時計回り
に回転させて、コバ面部分ａ，ｂに対応するデータＤ
ａ，Ｄｂが基準の直線に合致するようにする。
【００７１】その後は、上記基準の直線に沿って形状デ
ータＤＡ，ＤＢを相対的に平行移動させて重複部分を一
致させる。このようにして、図２（ｂ）下図に示すよう
に、非球面全体の断面形状ＤＡ＋ＤＢが得られる。
ータＤＡ，ＤＢを相対的に平行移動させて重複部分を一
致させる。このようにして、図２（ｂ）下図に示すよう
に、非球面全体の断面形状ＤＡ＋ＤＢが得られる。
【００７２】図５は請求項３記載の発明の１実施例を説
明するための図である。ゴニオステージ１０におけるス
テージ１１を傾けることにより、被検体０に傾斜角が与
えられる。ステージ１１の回転中心Ｑは、ゴニオステー
ジに相対的に定位置として定まっている。
明するための図である。ゴニオステージ１０におけるス
テージ１１を傾けることにより、被検体０に傾斜角が与
えられる。ステージ１１の回転中心Ｑは、ゴニオステー
ジに相対的に定位置として定まっている。
【００７３】そこで、保持手段によりゴニオステージ上
にセットした被検体の非球面を傾斜角：０の状態とし、
非球面の中心付近を測定すれば上記回転中心Ｑと非球面
中心との距離：Ｈを知ることができる。
にセットした被検体の非球面を傾斜角：０の状態とし、
非球面の中心付近を測定すれば上記回転中心Ｑと非球面
中心との距離：Ｈを知ることができる。
【００７４】図５（ａ）において、角：αＡ、αＢは、
被検体であるレンズ０の、それぞれ左半分・右半分を形
状読取するために設定された傾斜角である。
被検体であるレンズ０の、それぞれ左半分・右半分を形
状読取するために設定された傾斜角である。
【００７５】図２〜図４の実施例で「傾斜角をどのよう
に設定するか」は特に説明しなかったが、図２〜４の実
施例においても図５（ａ）と同様にして「傾斜角設定」
が行われる。
に設定するか」は特に説明しなかったが、図２〜４の実
施例においても図５（ａ）と同様にして「傾斜角設定」
が行われる。
【００７６】上記のように傾斜角：αＡ、αＢを設定す
ると、レンズ０の「非球面の中心」は、右半分の走査範
囲を読み取るときと、左半分の走査範囲を読み取るとき
とで、距離：ｓ＝Ｈ・ｓｉｎαＡ＋Ｈ・ｓｉｎαＢだけ
位置が異なることになる。
ると、レンズ０の「非球面の中心」は、右半分の走査範
囲を読み取るときと、左半分の走査範囲を読み取るとき
とで、距離：ｓ＝Ｈ・ｓｉｎαＡ＋Ｈ・ｓｉｎαＢだけ
位置が異なることになる。
【００７７】このとき、傾斜角：αＡ、αＢを｜αＡ｜
＝｜αＢ｜＝αと設定すれば、距離：ｓは２Ｈ・ｓｉｎ
αとなる。
＝｜αＢ｜＝αと設定すれば、距離：ｓは２Ｈ・ｓｉｎ
αとなる。
【００７８】上記の如く設定された傾斜角で２つの走査
範囲を読み取った形状データは、図５（ｂ）上図に示す
ように、左側の走査範囲に対応して形状データＤＡ、右
側の走査範囲に対応して形状データＤＢとなる。２つの
走査範囲は非球面中央部近傍の部分が重複している。
範囲を読み取った形状データは、図５（ｂ）上図に示す
ように、左側の走査範囲に対応して形状データＤＡ、右
側の走査範囲に対応して形状データＤＢとなる。２つの
走査範囲は非球面中央部近傍の部分が重複している。
【００７９】そこで非球面中央部を形状データＤＡに対
してＰＡ、形状データＤＢに対してＰＢとすると、これ
らは「非球面における同一部分」であり、上記距離：ｓ
だけ離れていることが分かっている。
してＰＡ、形状データＤＢに対してＰＢとすると、これ
らは「非球面における同一部分」であり、上記距離：ｓ
だけ離れていることが分かっている。
【００８０】そこで、この距離：ｓを「データ処理のデ
ータ」として与える（図１のキーボード２２で入力す
る）。なお、傾斜角も±αをキーボード２２で入力し、
この設定入射角が正確に実現されるように、制御・演算
装置１８により駆動装置２４を介してゴニオステージの
回転角を制御する。
ータ」として与える（図１のキーボード２２で入力す
る）。なお、傾斜角も±αをキーボード２２で入力し、
この設定入射角が正確に実現されるように、制御・演算
装置１８により駆動装置２４を介してゴニオステージの
回転角を制御する。
【００８１】この場合、形状データのつなぎ合わせは、
図５（ｃ）のフロー図にように行われる。先ず、形状デ
ータＤＡ，ＤＢが互いに近づくように相対的に距離：ｓ
の変位を与え（図５（ｂ）上図（１））、データ部分Ｐ
Ａ，ＰＢを一致させる。
図５（ｃ）のフロー図にように行われる。先ず、形状デ
ータＤＡ，ＤＢが互いに近づくように相対的に距離：ｓ
の変位を与え（図５（ｂ）上図（１））、データ部分Ｐ
Ａ，ＰＢを一致させる。
【００８２】次いで、形状データＤＡを時計回りに、形
状データＤＢを反時計回りに、それぞれ角：αだけ回転
させると重複部分を一致させることができ、非球面全体
の断面形状ＤＡ＋ＤＢ（図５（ｂ）下図）が得られる。
状データＤＢを反時計回りに、それぞれ角：αだけ回転
させると重複部分を一致させることができ、非球面全体
の断面形状ＤＡ＋ＤＢ（図５（ｂ）下図）が得られる。
【００８３】図６は請求項４記載の発明の１実施例を説
明するための図である。図６（ａ）は、図５と同様、ゴ
ニオステージ１０におけるステージ１１を傾けることに
より、被検体０に傾斜角：αＡ、αＢを与えた状態を説
明図的に示している。符号Ｑはステージ１１の回転中心
を示す。ここでも｜αＡ｜＝｜αＢ｜＝αと設定する。
そうすると、図６（ａ）の角：ｔは２αである。
明するための図である。図６（ａ）は、図５と同様、ゴ
ニオステージ１０におけるステージ１１を傾けることに
より、被検体０に傾斜角：αＡ、αＢを与えた状態を説
明図的に示している。符号Ｑはステージ１１の回転中心
を示す。ここでも｜αＡ｜＝｜αＢ｜＝αと設定する。
そうすると、図６（ａ）の角：ｔは２αである。
【００８４】実際には図１のキーボード２２により角：
ｔを入力する。すると制御・演算装置２４は駆動装置２
４を介してゴニオステージ１０に、２つの傾斜角：±ｔ
／２（＝±α）を順次設定する。
ｔを入力する。すると制御・演算装置２４は駆動装置２
４を介してゴニオステージ１０に、２つの傾斜角：±ｔ
／２（＝±α）を順次設定する。
【００８５】上記の如く設定された傾斜角で２つの走査
範囲を読み取った形状データは、図６（ｂ）上図に示す
ように、左側の走査範囲に対応して形状データＤＡ、右
側の走査範囲に対応して形状データＤＢとなる。２つの
走査範囲は非球面中央部近傍の部分が重複している。
範囲を読み取った形状データは、図６（ｂ）上図に示す
ように、左側の走査範囲に対応して形状データＤＡ、右
側の走査範囲に対応して形状データＤＢとなる。２つの
走査範囲は非球面中央部近傍の部分が重複している。
【００８６】形状データＤａ，ＤＢのつなぎ合わせは、
図６（ｃ）のフロー図のように行われる。先ず、形状デ
ータＤＡを時計回りに、形状データＤＢを反時計回り
に、それぞれ角：α（＝ｔ／２）だけ回転させる。
図６（ｃ）のフロー図のように行われる。先ず、形状デ
ータＤＡを時計回りに、形状データＤＢを反時計回り
に、それぞれ角：α（＝ｔ／２）だけ回転させる。
【００８７】続いて、形状データＤＡ，ＤＢを相対的に
平行移動させて重複部分を一致させる。このようにして
非球面全体の断面形状ＤＡ＋ＤＢ（図６（ｂ）下図）が
得られる。
平行移動させて重複部分を一致させる。このようにして
非球面全体の断面形状ＤＡ＋ＤＢ（図６（ｂ）下図）が
得られる。
【００８８】非球面の測定は「測定対象となっている非
球面の評価」を目的として行われることが多い。例え
ば、前述した金型の製造途上で「金型の形状を確認す
る」場合や、「レンズの抜取り検査」の場合などでは、
金型の形状やレンズ面形状は予め設計された基準非球面
を有することが期待されており、測定された非球面の断
面形状は、基準非球面断面形状に対する近似度、即ち、
基準非球面断面形状にどれほど近いかということが評価
の対象となる。
球面の評価」を目的として行われることが多い。例え
ば、前述した金型の製造途上で「金型の形状を確認す
る」場合や、「レンズの抜取り検査」の場合などでは、
金型の形状やレンズ面形状は予め設計された基準非球面
を有することが期待されており、測定された非球面の断
面形状は、基準非球面断面形状に対する近似度、即ち、
基準非球面断面形状にどれほど近いかということが評価
の対象となる。
【００８９】基準非球面は予め定められて正確に分かっ
ているので、その基準非球面断面形状のデータを図１の
キーボード２２から入力し、制御・演算装置１８におい
て、上述の如くに得られた測定結果としての「非球面全
体の断面形状」と比較することにより評価を行うことが
できる。
ているので、その基準非球面断面形状のデータを図１の
キーボード２２から入力し、制御・演算装置１８におい
て、上述の如くに得られた測定結果としての「非球面全
体の断面形状」と比較することにより評価を行うことが
できる。
【００９０】評価の「アルゴリズム」は種々のものが可
能である。例えば、非球面式における変数：Ｘの座標：
Ｘｉ（ｉ＝１，２，３．．）に対し、基準非球面断面形
状：Ｚ(Ｘｉ)と、測定された断面形状：ｚ(Ｘｉ)との
差：ΔＺｉ(＝Ｚ(Ｘｉ)−ｚ(Ｘｉ))の２乗の和：Σ(Δ
Ｚｉ)２をもって、評価パラメータとすることができ
る。Σ(ΔＺｉ)２が小さいほど、測定された断面形状は
基準非球面断面形状と近いのである。
能である。例えば、非球面式における変数：Ｘの座標：
Ｘｉ（ｉ＝１，２，３．．）に対し、基準非球面断面形
状：Ｚ(Ｘｉ)と、測定された断面形状：ｚ(Ｘｉ)との
差：ΔＺｉ(＝Ｚ(Ｘｉ)−ｚ(Ｘｉ))の２乗の和：Σ(Δ
Ｚｉ)２をもって、評価パラメータとすることができ
る。Σ(ΔＺｉ)２が小さいほど、測定された断面形状は
基準非球面断面形状と近いのである。
【００９１】例えば、非球面形状を持つレンズの抜取り
検査を行う場合であれば、被検レンズの非球面を前述の
如き方法で測定して非球面全体に対する断面形状を得、
この断面形状を上記の如き評価パラメータで「評価」
し、評価パラメータが一定以下の大きさであれば被検レ
ンズは「合格品」とし、それ以外は「不良品」とするこ
ともできる。
検査を行う場合であれば、被検レンズの非球面を前述の
如き方法で測定して非球面全体に対する断面形状を得、
この断面形状を上記の如き評価パラメータで「評価」
し、評価パラメータが一定以下の大きさであれば被検レ
ンズは「合格品」とし、それ以外は「不良品」とするこ
ともできる。
【００９２】上記測定もしくは評価の結果は、図１にお
けるディスプレイ１９および／またはプリンター２０に
出力することができる。
けるディスプレイ１９および／またはプリンター２０に
出力することができる。
【００９３】上には「非球面全体を２つの走査範囲に分
ける場合」を説明した。しかし、請求項１〜４記載の方
法とは別に、図２に即して説明した例のように、目印を
非球面領域内に設けるのであれば、必要に応じて３以上
の走査範囲に分割して良い。
ける場合」を説明した。しかし、請求項１〜４記載の方
法とは別に、図２に即して説明した例のように、目印を
非球面領域内に設けるのであれば、必要に応じて３以上
の走査範囲に分割して良い。
【００９４】この場合、分割の数：ｎに応じて、目印の
数：ｎ−１も増やすことは当然である。２以上の目印を
設ける場合、通常は全測定領域を等分するように目印の
形成を行えばよいが、面の傾きの強いところでは目印の
間隔を短く、面の傾きが弱いところでは目印の間隔を長
くするなど「不等間隔」に目印形成を行っても良い。
数：ｎ−１も増やすことは当然である。２以上の目印を
設ける場合、通常は全測定領域を等分するように目印の
形成を行えばよいが、面の傾きの強いところでは目印の
間隔を短く、面の傾きが弱いところでは目印の間隔を長
くするなど「不等間隔」に目印形成を行っても良い。
【００９５】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法
を提供できる（請求項１〜６）。
ば新規な非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法
を提供できる（請求項１〜６）。
【００９６】この発明の非球面形状測定方法（請求項１
〜４）は上記の如き構成となっているので、従来測定で
きなかったような傾きの大きな非球面も容易且つ確実に
測定することができる。
〜４）は上記の如き構成となっているので、従来測定で
きなかったような傾きの大きな非球面も容易且つ確実に
測定することができる。
【００９７】請求項１，２記載の発明の非球面形状測定
方法は、目印が非球面形状の測定領域外にあるので、目
印により非球面が損なわれることがない。
方法は、目印が非球面形状の測定領域外にあるので、目
印により非球面が損なわれることがない。
【００９８】請求項３，４記載の発明の非球面形状測定
方法は、上述の如き構成となっているので、被検体に目
印を付けることなく非球面形状の測定を実施できる。
方法は、上述の如き構成となっているので、被検体に目
印を付けることなく非球面形状の測定を実施できる。
【００９９】この発明の非球面形状測定装置（請求項
５）は、請求項１〜４記載の非球面形状測定方法を確実
に実施できる。
５）は、請求項１〜４記載の非球面形状測定方法を確実
に実施できる。
【０１００】また、この発明の非球面評価方法（請求項
６）によれば、上記測定方法で測定された非球面形状
の、基準非球面断面形状に対する近似度を評価すること
ができる。
６）によれば、上記測定方法で測定された非球面形状
の、基準非球面断面形状に対する近似度を評価すること
ができる。
【図１】この発明の非球面形状測定装置の１実施例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】被検体表面の非球面領域内に目印を形成して非
球面形状測定を行なう場合を説明するための図である。
球面形状測定を行なう場合を説明するための図である。
【図３】請求項１記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。
の図である。
【図４】請求項２記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。
の図である。
【図５】請求項３記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。
の図である。
【図６】請求項４記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。
の図である。
【図７】従来の技術とその問題点を説明するための図で
ある。
ある。
０ 被検体 Ｍ 目印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/30 G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08
Claims (6)
- 【請求項１】被検体表面の非球面の断面形状を測定する
方法において、 被検体表面の測定非球面領域の両側に目印を有する被検
体を保持手段により保持して傾斜ステージ上にセット
し、 形状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じた走査範囲を、互いに一部重複して形状読取手
段により読取り、 上記形状読取手段による２つの走査範囲に関する２つの
形状データを、データ処理手段により、上記目印部分を
基準として重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わ
せて全体の断面形状を合成する測定方法であって、 被検体表面の測定非球面領域の両側の目印が、凸状もし
くは凹状に形成されたマークであり、走査方向における
これらマーク間の距離：Ｌをデータ処理のデータとして
与え、 マーク部相互の距離がＬとなるように、２つの形状デー
タの位置関係を定めた後、各形状データの重複部分の形
状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合
成することを特徴とする非球面形状測定方法。 - 【請求項２】被検体表面の非球面の断面形状を測定する
方法において、 被検体表面の測定非球面領域の両側に目印を有する被検
体を保持手段により保持して傾斜ステージ上にセット
し、 形状読取手段の走査方向に対する被検体の傾斜状態とし
て、２つの傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じた走査範囲を、互いに一部重複して形状読取手
段により読取り、 上記形状読取手段による２つの走査範囲に関する２つの
形状データを、データ処理手段により、上記目印部分を
基準として重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わ
せて全体の断面形状を合成する測定方法であって、 被検体表面の測定非球面領域の両側の目印が、測定非球
面領域外側のコバ面部分であり、 コバ面部分が同一直線上に位置するように、２つの形状
データの位置関係を定めた後、各形状データの重複部分
の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状
を合成することを特徴とする非球面形状測定方法。 - 【請求項３】非球面を有する被検体を保持手段により保
持して傾斜ステージ上にセットし、形状読取手段の走査
方向に対する被検体の傾斜状態として、傾斜ステージに
より２つの傾斜角を設定し、各傾斜角に応じた走査範囲
を、互いに一部重複して形状読取手段により読取り、上
記形状読取手段による２つの走査範囲に関する２つの形
状データを、データ処理手段により、重複部分の形状が
合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成す
ることにより、上記非球面全体の断面形状を合成する非
球面形状測定方法において、 同一非球面部分が、２つの傾斜角に応じて占める位置の
間の距離：ｓをデータ処理のデータとして与え、 ２つの形状データに距離：ｓの相対変位を与えた後、２
つの形状データに相対的な回転を与えて、各形状データ
の重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて全体
の断面形状を合成することを特徴とする非球面形状測定
方法。 - 【請求項４】非球面を有する被検体を保持手段により保
持して傾斜ステージ上にセットし、形状読取手段の走査
方向に対する被検体の傾斜状態として、傾斜ステージに
より２つの傾斜角を設定し、各傾斜角に応じた走査範囲
を、互いに一部重複して形状読取手段により読取り、上
記形状読取手段による２つの走査範囲に関する２つの形
状データを、データ処理手段により、重複部分の形状が
合致するようにつなぎ合わせて全体の断面形状を合成す
ることにより、上記非球面全体の断面形状を合成する非
球面形状測定方法において、 同一非球面部分の、２つの傾斜角に応じた回転角：ｔを
データ処理のデータとして与え、 ２つの形状データに角：ｔの相対回転を与えた後、２つ
の形状データに相対的な併進的変位を与えて、各形状デ
ータの重複部分の形状が合致するようにつなぎ合わせて
全体の断面形状を合成することを特徴とする非球面形状
測定方法。 - 【請求項５】被検体表面の非球面の断面形状を測定する
装置であって、 被検体表面の非球面を、所定の方向へ所定の走査範囲に
わたって走査して、走査範囲内における非球面の形状を
読み取る形状読取手段と、 この形状読取手段に対する被検体表面に、所定の傾斜角
を設定する傾斜ステージと、 被検体を保持して上記傾斜ステージに固定する保持手段
と、 上記形状読取手段による読取データをデータ処理するデ
ータ処理手段とを有し、請求項１または２または３また
は４記載の非球面形状測定方法を実施する非球面形状測
定装置。 - 【請求項６】請求項１または２または３または４記載の
非球面形状測定方法により得られる非球面の断面形状
と、基準非球面断面形状との差違を演算算出して、上記
非球面の断面形状の基準非球面断面形状に対する近似度
を評価することを特徴とする非球面評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03685795A JP3182056B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03685795A JP3182056B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233506A JPH08233506A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3182056B2 true JP3182056B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=12481462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03685795A Expired - Lifetime JP3182056B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182056B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8447561B2 (en) | 2008-06-06 | 2013-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Shape measurement method of synthetically combining partial measurements |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7015473B2 (en) * | 2003-09-30 | 2006-03-21 | General Electric Company | Method and apparatus for internal feature reconstruction |
| GB2422015B (en) | 2005-02-01 | 2007-02-28 | Taylor Hobson Ltd | A metrological instrument |
| JP2007114217A (ja) * | 2007-02-05 | 2007-05-10 | Hoya Corp | レンズ形状または成形面形状の測定方法 |
| JP4705142B2 (ja) * | 2008-10-10 | 2011-06-22 | パナソニック株式会社 | ３次元形状測定方法 |
| JP6289001B2 (ja) * | 2013-09-24 | 2018-03-07 | キヤノン株式会社 | 形状測定方法、形状測定装置 |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP03685795A patent/JP3182056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8447561B2 (en) | 2008-06-06 | 2013-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Shape measurement method of synthetically combining partial measurements |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233506A (ja) | 1996-09-13 |
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