JP5138656B2

JP5138656B2 - Lens evaluation method

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Publication number: JP5138656B2
Application number: JP2009238639A
Authority: JP
Inventors: 学道重光; 宏之花戸
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: CN102043175A; JP2011085765A; TWI424198B; CN102043175B; TW201129827A

Description

本発明は、球面レンズとして使用可能なレンズ、このレンズが複数個成形されたレンズアレイ、および、このレンズの評価装置に関する発明である。 The present invention relates to a lens that can be used as a spherical lens, a lens array in which a plurality of such lenses are molded, and an apparatus for evaluating this lens.

レンズの形状測定（評価）には、接触式または非接触式の３次元形状測定機が用いられる。これらの測定機は、対象物としてのレンズの３次元形状プロファイルを得る。 A contact-type or non-contact-type three-dimensional shape measuring machine is used for lens shape measurement (evaluation). These measuring machines obtain a three-dimensional shape profile of a lens as an object.

レンズについては、設計式に対する形状誤差を求める必要がある。特許文献１には、非球面レンズの設計式に対する形状誤差から、非球面レンズの形状を得る技術が開示されている。 For the lens, it is necessary to obtain a shape error with respect to the design formula. Patent Document 1 discloses a technique for obtaining the shape of an aspheric lens from the shape error with respect to the design formula of the aspheric lens.

特開平３−３３６３５号公報（１９９１年２月１３日公開）JP-A-3-33635 (published on February 13, 1991) 特開２００９‐０１８５７８号公報（２００９年１月２９日公開）JP 2009-018578 A (published January 29, 2009) 特開２００９‐０２３３５３号公報（２００９年２月５日公開）JP 2009-023353 A (released February 5, 2009)

特許文献１に係る技術では、球面レンズの形状測定において、以下の問題が発生する。 In the technique according to Patent Document 1, the following problems occur in measuring the shape of the spherical lens.

すなわち、球面レンズは、測定系（レンズ評価装置）に対して傾きを有している場合に、測定領域内において、この傾きに起因した形状誤差が発生しない。従って、特許文献１に係る技術では、球面レンズが測定系に対して傾きを有している場合に、レンズ形状の測定結果から、傾き量を評価したり補正したりすることが困難であるという問題が発生する。 That is, when the spherical lens has an inclination with respect to the measurement system (lens evaluation apparatus), a shape error due to the inclination does not occur in the measurement region. Therefore, in the technique according to Patent Document 1, when the spherical lens has an inclination with respect to the measurement system, it is difficult to evaluate or correct the amount of inclination from the measurement result of the lens shape. A problem occurs.

また、レンズは、光学特性に直接的に寄与する光学面（有効口径内）と、光学特性に直接的に寄与しない面（有効口径外）とを有しているのが一般的であるが、特許文献１に係る技術では、球面レンズの傾き量の評価が困難であるため、球面レンズの光学面であるか否かの区別が困難であり、球面レンズにおける光学特性に寄与する領域を正確に評価することが困難であるという問題が発生する。 In addition, the lens generally has an optical surface that directly contributes to optical characteristics (within an effective aperture) and a surface that does not directly contribute to optical characteristics (outside the effective aperture). In the technique according to Patent Document 1, since it is difficult to evaluate the amount of inclination of the spherical lens, it is difficult to distinguish whether it is the optical surface of the spherical lens, and the region contributing to the optical characteristics in the spherical lens is accurately determined. The problem is that it is difficult to evaluate.

本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能であるレンズ、このレンズが複数個成形されたレンズアレイ、および、このレンズの評価装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a lens that can be evaluated as a spherical lens from a shape measurement result, a lens array in which a plurality of such lenses are molded, and It is in providing the evaluation apparatus of this lens.

本発明に係るレンズは、光学面と、該光学面の周囲部分と、該周囲部分を取り囲むコバと、が一体的に成形された球面レンズに対して、予め、所定の非球面係数に基づく非球面量が付与されたレンズであり、上記非球面量は、上記光学面において０．０５μｍよりも小さな、上記球面レンズの形状に対する誤差を与えるものであり、上記非球面量は、上記周囲部分において０．５μｍよりも大きな、上記球面レンズの形状に対する誤差を与えるものである。 Lens according to the present invention includes a light science surface, a peripheral portion of the optical surface, the edge surrounding the peripheral portion, but with respect to the spherical lens which is integrally molded, in advance, based on a predetermined aspherical coefficients A lens to which an aspherical amount is given, and the aspherical amount gives an error with respect to the shape of the spherical lens that is smaller than 0.05 μm on the optical surface, and the aspherical amount greater than 0.5μm in, Ru der what gives an error on the shape of the spherical lens.

上記の構成によれば、本発明のレンズは、球面レンズに対して、予め、非球面量を付与することで、数式（後述する非球面式）により解析可能な形状を設けている。これにより、本発明のレンズは、測定系（レンズ評価装置）に対して傾きを有している場合に、非球面量が付与された、光学面の周囲部分に関して、この傾きに起因した形状誤差が発生する。従って、本発明のレンズでは、レンズが測定系に対して傾きを有している場合に、該周囲部分を測定対象とすることで、その測定結果である形状誤差から、球面レンズ部分の傾き量を評価したり補正したりすることが可能になる。 According to the above configuration, the lens of the present invention is provided with a shape that can be analyzed by a mathematical formula (aspherical formula described later) by giving an aspherical amount to the spherical lens in advance. As a result, when the lens of the present invention has an inclination with respect to the measurement system (lens evaluation apparatus), the shape error due to the inclination is given to the peripheral portion of the optical surface to which the aspheric amount is given. Will occur. Therefore, in the lens of the present invention, when the lens has an inclination with respect to the measurement system, the amount of inclination of the spherical lens portion is determined from the shape error as a measurement result by setting the surrounding portion as a measurement target. Can be evaluated and corrected.

また、本発明のレンズは、球面レンズとしての傾き量の評価が可能であるため、球面レンズの光学面であるか否かの区別が可能になり、球面レンズにおける光学特性に寄与する領域を正確に評価することが可能になる。 In addition, since the lens of the present invention can evaluate the amount of tilt as a spherical lens, it can be distinguished whether it is an optical surface of a spherical lens, and the region contributing to the optical characteristics of the spherical lens can be accurately determined. It becomes possible to evaluate to.

従って、本発明のレンズは、形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能なものである。 Therefore, the lens of the present invention can be evaluated as a spherical lens from the shape measurement result.

また、本発明のレンズ評価装置は、本発明のレンズにおける上記光学面および周囲部分の両形状を測定する形状測定部と、上記形状測定部による測定結果と、上記非球面係数から上記非球面量を算出するための非球面式と、に基づいて、上記レンズの形状を評価する形状評価部と、を備えることを特徴としている。 Further, the lens evaluation device of the present invention includes a shape measuring unit that measures both the shape of the optical surface and the surrounding portion of the lens of the present invention, a measurement result by the shape measuring unit, and the aspheric amount based on the aspheric coefficient. And a shape evaluation unit that evaluates the shape of the lens based on an aspherical expression for calculating the lens.

上記の構成によれば、形状測定部により、本発明のレンズにおける光学面および周囲部分の両形状を測定し、形状評価部により、その測定結果に加え、非球面式に基づいて、本発明のレンズの形状を評価することができる。 According to the above configuration, the shape measuring unit measures both the shape of the optical surface and the surrounding portion of the lens of the present invention, and the shape evaluating unit adds the measurement result to the aspherical expression based on the aspherical expression. The shape of the lens can be evaluated.

従って、本発明のレンズ評価装置は、本発明のレンズに対して、該レンズの形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能なものである。 Therefore, the lens evaluation apparatus of the present invention can evaluate the lens of the present invention as a spherical lens from the measurement result of the shape of the lens.

また、本発明に係るレンズアレイは、本発明のレンズが複数個成形されたものである。本発明のレンズ評価装置は、該レンズアレイに設けられたレンズを評価してもよい。 The lens array according to the present invention is one in which the lens of the present invention is a plurality molding. The lens evaluation device of the present invention may evaluate the lenses provided in the lens array.

上記の構成によれば、複数個のレンズを一括して、かつ高速に生産することができるため、特に大量生産時において、製造コストを低減することができ、本発明のレンズを安価にて実現することができる。 According to the above configuration, since a plurality of lenses can be produced at a high speed at a time, the manufacturing cost can be reduced particularly at the time of mass production, and the lens of the present invention can be realized at a low cost. can do.

また、本発明のレンズ評価装置は、上記コバを基準とした、上記光学面の頂点の丈を測定する丈測定部を備えることを特徴としている。 In addition, the lens evaluation device of the present invention includes a height measuring unit that measures the height of the apex of the optical surface based on the edge.

上記の構成によれば、本発明のレンズの、球面レンズ部分の傾き量を補正することができることにより、該傾き量が補正された形状プロファイルを得ることができるため、丈測定部により、球面レンズ部分の、コバを基準とした、光学面の頂点の丈、すなわち、レンズ頂点‐コバ部の高低差を評価することが可能になる。 According to the above configuration, since the inclination amount of the spherical lens portion of the lens of the present invention can be corrected, a shape profile in which the inclination amount is corrected can be obtained. It is possible to evaluate the height of the vertex of the optical surface with respect to the edge of the portion, that is, the height difference between the lens vertex and the edge portion.

ところで、レンズ成形方法のひとつである、射出成形にて、互いに同じ金型により成形されたレンズは、同等な形状を有するのが一般的である。これは、ばらつきの無い成型条件検討によるもので、その過程においては大量のレンズ形状評価が必要となる。 Incidentally, lenses that are molded by the same mold in injection molding, which is one of lens molding methods, generally have an equivalent shape. This is due to the examination of molding conditions without variations, and a large amount of lens shape evaluation is required in the process.

また、近年開発が進められている、いわゆるウエハレンズプロセス（特許文献２および３参照）では、ウエハ面内に大量にレンズを作製することで、本発明のレンズアレイに代表されるレンズアレイを作製することで、製造コストの低減を図る為、レンズアレイに成形された各レンズの評価には、上記射出成形により成形されたレンズ以上に、大量の評価が必要となる。 Further, in the so-called wafer lens process (see Patent Documents 2 and 3), which is being developed in recent years, a lens array typified by the lens array of the present invention is manufactured by manufacturing a large amount of lenses on the wafer surface. Thus, in order to reduce the manufacturing cost, the evaluation of each lens formed in the lens array requires a larger amount of evaluation than the lens formed by the injection molding.

特許文献１に係る技術において、個片レンズを評価する場合には、レンズサンプル毎に、測定系に設置する際に、該測定系に対して傾きを調整して、測定することが可能である。しかしながら、このような特許文献１に係る技術では、評価すべきレンズの数量が多い場合、傾き調整のための時間と、調整の装置もしくは多大なる人手と、が必要になる。 In the technique according to Patent Document 1, when an individual lens is evaluated, when the lens sample is installed in the measurement system, the measurement can be performed by adjusting the inclination with respect to the measurement system. . However, in the technique according to Patent Document 1, when the number of lenses to be evaluated is large, time for tilt adjustment and an adjustment device or a large amount of manpower are required.

そこで、本発明のレンズ評価装置は、本発明のレンズアレイに成形された複数個のレンズのうち、２個以上のレンズにおける上記光学面および周囲部分の各両形状を測定する形状測定部と、上記形状測定部による測定結果と、上記非球面係数から上記非球面量を算出するための非球面式と、に基づいて、上記２個以上のレンズの各形状を評価する形状評価部と、上記形状評価部による評価結果に基づいて、評価されたいずれか２個のレンズ間のピッチを測定するピッチ測定部と、を備えることを特徴としている。 Therefore, the lens evaluation device of the present invention includes a shape measuring unit that measures both the shape of the optical surface and the surrounding portion of two or more lenses among the plurality of lenses molded in the lens array of the present invention, A shape evaluation unit that evaluates each shape of the two or more lenses based on a measurement result by the shape measurement unit, and an aspheric formula for calculating the aspheric amount from the aspheric coefficient, and And a pitch measuring unit that measures the pitch between any two of the evaluated lenses based on the evaluation result by the shape evaluating unit.

また、本発明のレンズ評価装置は、本発明のレンズアレイに成形された複数個のレンズのうち、２個以上のレンズにおける上記光学面および周囲部分の各両形状を測定する形状測定部と、上記形状測定部による測定結果と、上記非球面係数から上記非球面量を算出するための非球面式と、に基づいて、上記２個以上のレンズの各形状を評価する形状評価部と、上記形状評価部による評価結果に基づいて、評価されたいずれか２個のレンズのうち、一方のレンズの光軸に対する、他方のレンズの光軸の傾き量を測定する傾き量測定部と、を備えることを特徴としている。 In addition, the lens evaluation device of the present invention includes a shape measuring unit that measures both the shape of the optical surface and the peripheral portion of two or more lenses among a plurality of lenses molded in the lens array of the present invention, A shape evaluation unit that evaluates each shape of the two or more lenses based on a measurement result by the shape measurement unit, and an aspheric formula for calculating the aspheric amount from the aspheric coefficient, and An inclination amount measurement unit that measures an inclination amount of the optical axis of the other lens with respect to the optical axis of one of the two lenses evaluated based on the evaluation result by the shape evaluation unit; It is characterized by that.

上記の構成によれば、本発明のレンズアレイに成形された複数個の、本発明のレンズを、レンズアレイのまま評価することが可能になるため、評価すべきレンズの数量が多い場合、傾き調整のための時間を短縮し、調整の装置を不要とし、さらに、人手の低減が可能になる。 According to the above configuration, a plurality of the lenses of the present invention molded in the lens array of the present invention can be evaluated as they are in the lens array. The time for adjustment is shortened, an adjustment device is not required, and manpower can be reduced.

さらに、ピッチ測定部は、レンズアレイに成形された２個のレンズ間のピッチを測定することができる。また、傾き量測定部は、レンズアレイに成形された２個のうち、一方のレンズの光軸に対する、他方のレンズの光軸の傾き量を測定することができる。 Furthermore, the pitch measurement unit can measure the pitch between two lenses formed in the lens array. In addition, the tilt amount measuring unit can measure the tilt amount of the optical axis of the other lens with respect to the optical axis of one of the two lenses formed in the lens array.

従って、ピッチ測定部および／または傾き量測定部を備えた、本発明のレンズ評価装置は、レンズアレイのウエハ面内における、レンズ間傾きやレンズピッチを、３次元形状測定により得ることができる。 Therefore, the lens evaluation apparatus of the present invention including the pitch measurement unit and / or the tilt amount measurement unit can obtain the inter-lens tilt and the lens pitch in the wafer surface of the lens array by three-dimensional shape measurement.

本発明のレンズ評価装置は、光学面と、該光学面の周囲部分と、該周囲部分を取り囲むコバと、が一体的に成形された球面レンズに対して、予め、所定の非球面係数に基づく非球面量が付与されたレンズであり、上記非球面量は、上記光学面において０．０５μｍよりも小さな、上記球面レンズの形状に対する誤差を与えるものであり、上記非球面量は、上記周囲部分において０．５μｍよりも大きな、上記球面レンズの形状に対する誤差を与えるものであり、上記非球面量は、上記レンズと上記球面レンズとの、該球面レンズの光軸方向における形状差を示す量であり、非球面式より算出されるレンズにおける上記光学面および周囲部分の両形状を測定する形状測定部と、上記形状測定部による測定結果と、上記非球面係数から上記非球面量を算出するための上記非球面式と、に基づいて、上記レンズの形状を評価する形状評価部と、を備える。 The lens evaluation device of the present invention is based on a predetermined aspheric coefficient in advance with respect to a spherical lens in which an optical surface, a peripheral portion of the optical surface, and an edge surrounding the peripheral portion are integrally formed. A lens to which an aspherical amount is given, and the aspherical amount gives an error with respect to the shape of the spherical lens that is smaller than 0.05 μm on the optical surface, and the aspherical amount The aspherical amount is an amount indicating a shape difference in the optical axis direction of the spherical lens between the lens and the spherical lens. A shape measuring unit that measures both the shape of the optical surface and the surrounding portion of the lens calculated from the aspherical formula, a measurement result by the shape measuring unit, and the aspheric amount from the aspheric coefficient A shape evaluation unit that evaluates the shape of the lens based on the aspherical formula for calculating

従って、形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能であるという効果を奏する。 Therefore, the effect of being able to be evaluated as a spherical lens is obtained from the shape measurement result.

本発明のレンズの構成と、非球面量が付与されていない球面レンズの構成と、を対比した様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the structure of the lens of this invention and the structure of the spherical lens to which the aspherical amount is not provided were contrasted. 図１に示す両レンズの、各レンズ形状プロファイルを対比したグラフである。It is the graph which contrasted each lens shape profile of both the lenses shown in FIG. 図１に示す両レンズ間の形状誤差を、数値化して示したグラフである。3 is a graph showing the shape error between both lenses shown in FIG. 1 in numerical form. 本発明のレンズアレイの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the lens array of this invention. 本発明のレンズ評価装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the lens evaluation apparatus of this invention. 本発明のレンズの評価の一例として、図１に示す、本発明のレンズの傾き量を測定する様子を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of measuring the tilt amount of the lens of the present invention shown in FIG. 1 as an example of evaluation of the lens of the present invention. 図１に示す、非球面量を付与していない球面レンズの傾き量を測定する様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the inclination amount of the spherical lens which does not provide the aspherical amount shown in FIG. 1 is measured. 最小二乗法について説明を行う図である。It is a figure explaining the least squares method.

図１において、その形状を点線で示した、レンズ１０ｓは、一般的な球面レンズである。 In FIG. 1, the lens 10s whose shape is indicated by a dotted line is a general spherical lens.

レンズ１０ｓは、球面レンズ部分１ｓおよびコバ２ｓを有している。特に、球面レンズ部分１ｓは、光学面３ｓと、その周囲部分４ｓと、を有している。 The lens 10s has a spherical lens portion 1s and an edge 2s. In particular, the spherical lens portion 1s has an optical surface 3s and a surrounding portion 4s.

球面レンズ部分１ｓは、曲率中心５ｓを有しており、曲率半径Ｒ（表１参照）を持った、球状であるレンズ１０ｓの表面である。 The spherical lens portion 1s is the surface of a spherical lens 10s having a center of curvature 5s and a radius of curvature R (see Table 1).

コバ２ｓは、球面レンズ部分１ｓの周囲に設けられた、略平坦な面である。コバ２ｓは、レンズ１０ｓにおいて、所望の光学特性を適切に得ることを目的に設けられている。 The edge 2s is a substantially flat surface provided around the spherical lens portion 1s. The edge 2s is provided for the purpose of appropriately obtaining desired optical characteristics in the lens 10s.

光学面３ｓは、球面レンズ部分１ｓの光学特性に直接的に寄与している面である。すなわち、球面レンズ部分１ｓの光学特性は、光学面３ｓの特性（形状および屈折率等）に応じて決定される。光学面３ｓは、円形の平面を有しており、該平面の直径は、有効口径ｅａｓとして、図１に示している。 The optical surface 3s is a surface that directly contributes to the optical characteristics of the spherical lens portion 1s. That is, the optical characteristics of the spherical lens portion 1s are determined according to the characteristics (shape, refractive index, etc.) of the optical surface 3s. The optical surface 3s has a circular plane, and the diameter of the plane is shown in FIG. 1 as an effective aperture eas.

周囲部分４ｓは、球面レンズ部分１ｓに設けられているものの、球面レンズ部分１ｓの光学特性に対して、直接的に寄与している部分でない面である。すなわち、周囲部分４ｓの特性（形状および屈折率等）がどのように変化したとしても、この変化に応じて、球面レンズ部分１ｓの光学特性が変化したとはみなされない。周囲部分４ｓは、光学面３ｓを取り囲む、ドーナツ型の平面となっている。 The peripheral portion 4s is a surface that is provided in the spherical lens portion 1s but is not a portion that directly contributes to the optical characteristics of the spherical lens portion 1s. That is, no matter how the characteristics (shape, refractive index, etc.) of the surrounding portion 4s change, it is not considered that the optical characteristics of the spherical lens portion 1s change according to this change. The surrounding portion 4s is a donut-shaped plane surrounding the optical surface 3s.

なお、光軸６ｓは、レンズ１０ｓの光軸である。 The optical axis 6s is the optical axis of the lens 10s.

レンズ１０ｓは、以上の構成が、樹脂等の被成形物に一体的に成形されたレンズである。 The lens 10s is a lens in which the above configuration is integrally formed on a molded object such as a resin.

一方、図１において、その形状を実線で示した、レンズ１０は、以上の構成を有するレンズ１０ｓに対して、予め、高次（所定）の非球面係数に基づく非球面量が付与されたレンズである。 On the other hand, in FIG. 1, the lens 10 whose shape is indicated by a solid line is a lens in which an aspheric amount based on a higher-order (predetermined) aspheric coefficient is given in advance to the lens 10 s having the above configuration. It is.

そして、上記非球面量の存在を無視した場合、球面レンズ部分１は球面レンズ部分１ｓと、コバ２はコバ２ｓと、光学面３は光学面３ｓと、周囲部分４は周囲部分４ｓと、曲率中心５は曲率中心５ｓと、光軸６は光軸６ｓと、有効口径ｅａは有効口径ｅａｓと、それぞれ同じ構成を有しているものとする。つまり、上記非球面量の存在を無視した場合、レンズ１０は、レンズ１０ｓと同じ構成である。 When the presence of the aspherical amount is ignored, the spherical lens portion 1 has a spherical lens portion 1s, the edge 2 has an edge 2s, the optical surface 3 has an optical surface 3s, the surrounding portion 4 has a surrounding portion 4s, and a curvature. It is assumed that the center 5 has the same configuration as the center of curvature 5s, the optical axis 6 has the same optical axis 6s, and the effective aperture ea has the same configuration as the effective aperture eas. That is, when the presence of the aspheric amount is ignored, the lens 10 has the same configuration as the lens 10s.

以下では、上記非球面量が付与されたことに伴う、レンズ１０ｓの構成に対する、レンズ１０の構成の相違について説明する。 Below, the difference in the structure of the lens 10 with respect to the structure of the lens 10s accompanying the said aspherical amount is provided is demonstrated.

上記非球面量が付与されたことに伴い、光学面３には、最大でも０．０５μｍよりも小さな、光学面３ｓに対する形状誤差が与えられている。〔表１〕にて後述しているが、レンズ１０は例えば、曲率半径が０．５６ｍｍとなっており、０．０５μｍよりも小さいという形状誤差は、レンズ１０の評価に際して無視できる程度に小さくなっている。このとき、光学面３は、光学面３ｓに対して、その形状が、完全に同じでこそないものの、ほとんど変わらない。同様に、有効口径ｅａについても、有効口径ｅａｓとほとんど変わらない。 Along with the provision of the aspheric amount, the optical surface 3 is given a shape error with respect to the optical surface 3s, which is smaller than 0.05 μm at the maximum. As will be described later in [Table 1], the lens 10 has a radius of curvature of 0.56 mm, for example, and the shape error of less than 0.05 μm is small enough to be ignored when evaluating the lens 10. ing. At this time, the shape of the optical surface 3 is almost the same as that of the optical surface 3s, although the shape is not completely the same. Similarly, the effective diameter ea is almost the same as the effective diameter eas.

一方、上記非球面量が付与されたことに伴い、周囲部分４は、最大で０．５μｍよりも大きな、周囲部分４ｓに対する形状誤差が与えられている。０．５μｍよりも大きいという形状誤差は、レンズ１０の評価に際して無視できない程度に大きくなっている。このとき、周囲部分４は、周囲部分４ｓに対して、上方に盛り上がった形状となっている。 On the other hand, the peripheral portion 4 is given a shape error with respect to the peripheral portion 4s which is larger than 0.5 μm at the maximum in accordance with the provision of the aspheric amount. The shape error of larger than 0.5 μm is so large that it cannot be ignored when evaluating the lens 10. At this time, the surrounding portion 4 has a shape raised upward with respect to the surrounding portion 4s.

なお、上記非球面量が付与されたことに伴い、コバ２は、コバ２ｓに対して、丸みを帯びた形状になっている部分が存在している。これは、周囲部分４に与えられた形状誤差の裾野が伸びて、該形状誤差がコバ２部分にまで到達したことによる。 As the aspherical amount is given, the edge 2 has a rounded shape with respect to the edge 2s. This is because the base of the shape error given to the peripheral portion 4 extends and the shape error reaches the edge 2 portion.

しかしながら、上記非球面量を付与する目的はそもそも、光学面３および周囲部分４に、光学面３ｓおよび周囲部分４ｓに対する形状誤差を与えることにあり、コバ２ｓに対して丸みを与えてコバ２とすることでない。従って、上記のコバ２の丸みについては、本発明の本質的特徴点の解釈上、無視して構わない。以下の説明でも、コバ２の丸みについては、無視して説明を行う。 However, the purpose of providing the aspheric amount is to give the optical surface 3 and the peripheral portion 4 shape errors with respect to the optical surface 3 s and the peripheral portion 4 s. Not to do. Therefore, the roundness of the edge 2 may be ignored for the interpretation of the essential feature point of the present invention. In the following description, the roundness of the edge 2 will be ignored.

なお、測定領域径ａａは、後述するレンズ評価装置５０（図５参照）により、レンズ１０の評価が実施される領域の径であり、光学面３に該当する領域に加え、周囲部分４に該当する領域の一部（または全部）を含んでいる。 The measurement area diameter aa is a diameter of an area where the lens 10 is evaluated by a lens evaluation device 50 (see FIG. 5) described later, and corresponds to the peripheral portion 4 in addition to the area corresponding to the optical surface 3. Part (or all) of the area to be included.

ここで、非球面量は具体的に、非球面式（１）に、非球面係数Ａ_ｉおよびその次数ｉを代入することにより、容易に得られる。 Here, specifically, the aspheric amount can be easily obtained by substituting the aspheric coefficient A _i and its order i into the aspheric formula (1).

非球面式（１）において、Ｚは光軸６ｓ方向の座標であり、Ｙは光軸６ｓに対する法線方向の座標であり、Ｒは曲率半径（すなわち、曲率１／Ｒの逆数）であり、Ｋはコーニック（円錐）係数である。 In the aspherical expression (1), Z is a coordinate in the direction of the optical axis 6s, Y is a coordinate in the normal direction with respect to the optical axis 6s, R is a radius of curvature (that is, the reciprocal of the curvature 1 / R), K is a conic coefficient.

ここで、非球面式（１）を用いて、ｉ次の非球面係数Ａ_ｉに基づいて、非球面量を求める計算要領について説明する。 Here, a calculation procedure for obtaining the aspheric amount based on the _i -th order aspheric coefficient A _i using the aspheric formula (1) will be described.

すなわち、上記非球面量は、非球面式（１）において、曲率半径Ｒの値のみに応じて規定された（換言すれば、全ての非球面係数が０である）レンズ１０ｓの球形状に対する、非球面式（１）により規定されたレンズ１０の形状の、光軸６ｓ方向の座標Ｚの差であって、光軸６ｓに対する法線方向において、該座標Ｚの差が最大となる値を表している。換言すれば、上記非球面量は、図１に示す、レンズ１０とレンズ１０ｓとの、光軸６ｓ方向における形状差を示す値であると解釈できる。同様に、上記非球面量は、図２に示す、設計式のプロファイルと付加式のプロファイルとの、縦軸Ｚの値の差であると解釈できる。 That is, the aspheric amount is defined only in accordance with the value of the radius of curvature R in the aspheric formula (1) (in other words, all the aspheric coefficients are 0) with respect to the spherical shape of the lens 10s. The difference between the coordinates Z of the shape of the lens 10 defined by the aspherical expression (1) in the direction of the optical axis 6s, and the value that maximizes the difference in the coordinates Z in the direction normal to the optical axis 6s. ing. In other words, the aspheric amount can be interpreted as a value indicating a shape difference between the lens 10 and the lens 10s in the optical axis 6s direction shown in FIG. Similarly, the aspheric amount can be interpreted as the difference in the value of the vertical axis Z between the design formula profile and the additional formula profile shown in FIG.

〔表１〕には、レンズ１０とレンズ１０ｓとの、非球面式（１）に係る各特性を対比した結果を示した。 [Table 1] shows the results of comparing the characteristics of the lens 10 and the lens 10s according to the aspherical expression (1).

〔表１〕中、設計式と示された縦軸の各特性は、レンズ１０ｓにおける各特性である。一方、高次係数付加と示された縦軸の各特性は、レンズ１０における各特性である。 In [Table 1], each characteristic of the vertical axis indicated as the design formula is each characteristic in the lens 10s. On the other hand, each characteristic of the vertical axis indicated as high-order coefficient addition is each characteristic in the lens 10.

〔表１〕中の項目「Ｃｕｒｖ（１／Ｒ）」には、曲率を示している。 The item “Curv (1 / R)” in [Table 1] indicates the curvature.

〔表１〕中の項目「Ｃｏｎｉｃ（Ｋ）」には、コーニック係数を示している。 The item “Conic (K)” in [Table 1] indicates the conic coefficient.

〔表１〕中の項目「非球面係数の次数」には、次数ｉが、４、６、８、１０、１２、１４、１６、および３０である場合の、非球面係数Ａ_ｉの各々を示している。 In the item “Order of Aspheric Coefficient” in [Table 1], each of the aspheric coefficients A _i when the order i is 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 30 is shown. Show.

〔表１〕中の項目「光学有効半径」には、有効口径ｅａｓ／２および有効口径ｅａ／２をそれぞれ示している。 The item “optical effective radius” in [Table 1] indicates an effective aperture eas / 2 and an effective aperture ea / 2.

〔表１〕中の項目「解析有効半径」には、測定領域径ａａ／２を示している。 The item “Analysis effective radius” in [Table 1] indicates the measurement area diameter aa / 2.

〔表１〕の各値「（定数ａ）Ｅ（定数ｂ）」の表記は「（定数ａ）×１０の（定数ｂ）乗」を示しており、例えば「５．６０Ｅ−０１」は「５．６０×１０^−１」すなわち、０．５６０を示しているものとする。 The notation of each value “(constant a) E (constant b)” in [Table 1] indicates “(constant a) × 10 to the power of (constant b)”. For example, “5.60E-01” is “ 5.60 × 10 ⁻¹ ”, that is, 0.560.

〔表１〕からも明らかであるとおり、非球面式（１）に係る各特性から見た、レンズ１０とレンズ１０ｓとの相違点は、３０次の非球面係数Ａ_３０にあると言える。 As is clear from Table 1, as seen from the characteristics of the aspheric expression (1) differs from the lens 10 and the lens 10s is said to be in 30-order aspherical coefficients A _30.

具体的に、レンズ１０ｓにおける非球面係数Ａ_３０は０である一方、レンズ１０における非球面係数Ａ_３０は「−４Ｅ＋１３」すなわち「−４×１０^１３」である。 Specifically, the aspheric coefficient A ₃₀ in the lens 10 s is 0, while the aspheric coefficient A ₃₀ in the lens 10 is “−4E + 13”, that is, “−4 × 10 ¹³ ”.

なお、〔表１〕では、高次の非球面係数として３０次を例示しているが、３０次に限定されず、また、非球面係数Ａ_３０の値についても「−４Ｅ＋１３」に限定されるものでない。すなわち、本発明のレンズは、球面レンズに対して、その光学特性が大幅に変化しない程度の形状変化が得られるように、高次の非球面係数に基づく非球面量を付与し、その結果、光学面において０．０５μｍよりも小さく、かつ、周囲部分において０．５μｍよりも大きい、該球面レンズの各形状に対する誤差が得られたものであれば十分である。 In [Table 1], the 30th order is exemplified as the higher-order aspheric coefficient, but it is not limited to the _{30th order} , and the value of the aspheric coefficient A30 is also limited to “−4E + 13”. Not a thing. That is, the lens of the present invention gives the spherical lens an aspheric amount based on a higher-order aspheric coefficient so as to obtain a shape change that does not significantly change its optical characteristics. It is sufficient if an error is obtained for each shape of the spherical lens that is smaller than 0.05 μm on the optical surface and larger than 0.5 μm in the peripheral portion.

上記の構成によれば、レンズ１０は、レンズ１０ｓに対して、予め、非球面量を付与することで、非球面式（１）により解析可能な形状を設けたものである。これにより、レンズ１０は、測定系（レンズ評価装置５０：図５参照、等）に対して傾きを有している場合に、非球面量が付与された周囲部分４において、この傾きに起因した形状誤差が発生する。従って、レンズ１０では、測定系に対して傾きを有している場合に、周囲部分４の測定結果である形状誤差から、球面レンズ部分１の傾き量を評価したり補正したりすることが可能になる。 According to the above configuration, the lens 10 is provided with a shape that can be analyzed by the aspherical expression (1) by giving an aspherical amount to the lens 10s in advance. Thereby, when the lens 10 has an inclination with respect to the measurement system (lens evaluation device 50: see FIG. 5 and the like), the peripheral portion 4 to which the aspherical amount is given is caused by this inclination. A shape error occurs. Accordingly, when the lens 10 has an inclination with respect to the measurement system, the amount of inclination of the spherical lens portion 1 can be evaluated or corrected from the shape error that is the measurement result of the surrounding portion 4. become.

また、レンズ１０は、球面レンズとしての傾き量の評価が可能であるため、光学面３であるか否かの区別が可能になり、球面レンズにおける光学特性に寄与する領域を正確に評価することが可能になる。 In addition, since the lens 10 can evaluate the amount of tilt as a spherical lens, it is possible to distinguish whether it is the optical surface 3 or not, and accurately evaluate the region contributing to the optical characteristics of the spherical lens. Is possible.

従って、レンズ１０は、形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能なものであることが分かる。 Therefore, it can be seen that the lens 10 can be evaluated as a spherical lens from the measurement result of the shape.

図２は、レンズ１０とレンズ１０ｓとの、各レンズ形状プロファイルを対比したグラフである。図３は、レンズ１０とレンズ１０ｓとの間の形状誤差を、数値化して示したグラフである。 FIG. 2 is a graph comparing the lens shape profiles of the lens 10 and the lens 10s. FIG. 3 is a graph showing numerically the shape error between the lens 10 and the lens 10s.

図２には、レンズ１０とレンズ１０ｓとの、各形状プロファイルを示した。縦軸Ｚ（単位：ｍｍ）は、レンズ１０ｓの中心をＺ＝０とした、光軸６ｓ方向の座標Ｚを表す。横軸Ｘ（単位：ｍｍ）は、レンズ１０ｓの中心をＸ＝０とした、光軸６ｓに対する法線方向の座標Ｘ（座標Ｙに対して垂直）を表す。実線で示す球面レンズ（レンズ１０ｓ）の設計式に対して、高次の非球面係数を付与することで、点線で示す付加式（レンズ１０の設計式）では、光学有効径である有効口径ｅａおよびｅａｓ（図中一点鎖線）外において、互いの形状における縦軸Ｚの値に違いを生じている。つまり、付加式では、上記設計式として規定された、球面である設計形状に対して、非球面量が付与されている。この非球面量を示すのが、図３である。図３では、球面である設計式を有するレンズ１０ｓに対する、高次の非球面係数を付与した形状を示す上記付加式を有するレンズ１０の形状差を、ｄｚ（単位：μｍ）として示す。図３によれば、有効径外に形状差を有し、非球面量が付与されていることがわかる。図３に示すグラフによれば、高次の非球面係数を付与することで、光学有効径内の形状誤差は０．０５μｍ未満、光学有効径外の誤差、非球面成分は０．５μｍを超える値を有しており、高次の非球面係数を付与することによる非球面量を付与することが可能であることが言える。 FIG. 2 shows the shape profiles of the lens 10 and the lens 10s. The vertical axis Z (unit: mm) represents a coordinate Z in the direction of the optical axis 6s where the center of the lens 10s is Z = 0. The horizontal axis X (unit: mm) represents the coordinate X (perpendicular to the coordinate Y) in the normal direction with respect to the optical axis 6s, where X = 0 is the center of the lens 10s. By adding a higher-order aspherical coefficient to the design formula of the spherical lens (lens 10s) indicated by the solid line, the additional aperture (design formula of the lens 10) indicated by the dotted line is an effective aperture ea that is an optical effective diameter. And eas (a dashed-dotted line in the figure), there is a difference in the value of the vertical axis Z in the shape of each other. That is, in the additional formula, an aspherical amount is given to a design shape that is a spherical surface that is defined as the design formula. FIG. 3 shows this aspheric amount. In FIG. 3, the difference in shape of the lens 10 having the above additional formula indicating the shape to which a high-order aspherical coefficient is given is shown as dz (unit: μm) with respect to the lens 10 s having the design formula of a spherical surface. According to FIG. 3, it can be seen that there is a shape difference outside the effective diameter, and an aspherical amount is given. According to the graph shown in FIG. 3, by applying a higher-order aspheric coefficient, the shape error within the optical effective diameter is less than 0.05 μm, the error outside the optical effective diameter, and the aspheric component exceeds 0.5 μm. It can be said that it is possible to give an aspheric amount by giving a higher-order aspheric coefficient.

図４には、本発明のレンズアレイである、レンズアレイ４０を示している。 FIG. 4 shows a lens array 40 which is a lens array of the present invention.

レンズアレイ４０は、複数のレンズ１０が、樹脂等の被成形物からなるウエハに、一体的に成形された構成である。換言すれば、レンズアレイ４０は、複数のレンズ１０を備え、かつ、各レンズ１０のコバ２が、一体的に設けられて成形されたものである。 The lens array 40 has a configuration in which a plurality of lenses 10 are integrally molded on a wafer made of a molded object such as resin. In other words, the lens array 40 includes a plurality of lenses 10 and the edge 2 of each lens 10 is integrally formed and molded.

レンズアレイ４０は、複数個のレンズ１０を一括して、かつ高速に生産することができるため、特に大量生産時において、製造コストを低減することができ、結果として、レンズ１０を安価にて実現することができる。 Since the lens array 40 can produce a plurality of lenses 10 at a time and at a high speed, the manufacturing cost can be reduced particularly in mass production, and as a result, the lens 10 can be realized at low cost. can do.

なお、本発明のレンズアレイにおいて成形される、本発明のレンズの個数は、図４に示す３個に限定されず、何個であってもよいことは言うまでもない。 Needless to say, the number of lenses of the present invention molded in the lens array of the present invention is not limited to three as shown in FIG.

図５には、本発明のレンズ評価装置の一例である、レンズ評価装置５０の構成を、ブロック図として示している。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a lens evaluation device 50 that is an example of the lens evaluation device of the present invention.

ここで、レンズ評価装置５０の説明の前に、まず注意すべき点として、本願明細書における「レンズ１０の評価」には、以下（評価Ａ）〜（評価Ｄ）がある。 Here, before the description of the lens evaluation device 50, as points to be noted first, “evaluation of the lens 10” in the present specification includes the following (evaluation A) to (evaluation D).

（評価Ａ）評価の基準となり、形状誤差が存在しないとみなされるレンズ（以下「基準レンズ」と称する）に対する、評価対象のレンズ１０の形状誤差を、該評価対象のレンズ１０の評価結果として得る。 (Evaluation A) The shape error of the lens 10 to be evaluated with respect to a lens (hereinafter referred to as “reference lens”) that is regarded as a reference for evaluation and has no shape error is obtained as an evaluation result of the lens 10 to be evaluated. .

（評価Ｂ）レンズアレイ４０に成形された各レンズ１０を測定対象とし、各レンズ１０に対して、上記の（評価Ａ）を実施する。 (Evaluation B) The above-described (Evaluation A) is performed on each lens 10 using each lens 10 molded in the lens array 40 as a measurement target.

（評価Ｃ）評価の基準となり、形状誤差が存在しないとみなされるレンズアレイ（以下「基準レンズアレイ」と称する）に対する、評価対象のレンズアレイ４０の形状誤差を、該評価対象のレンズアレイ４０の評価結果として得る。 (Evaluation C) The shape error of the lens array 40 to be evaluated with respect to a lens array (hereinafter referred to as a “reference lens array”) that is regarded as a reference for evaluation and does not have a shape error is represented by the lens array 40 of the evaluation target. Obtained as an evaluation result.

（評価Ｄ）上記の（評価Ｂ）または（評価Ｃ）を実施した上で、共に同じレンズアレイ４０に成形された、あるレンズ１０に対する他のレンズ１０の、相互の形状および／または位置関係を、評価結果として得る。 (Evaluation D) After performing the above (Evaluation B) or (Evaluation C), the mutual shape and / or positional relationship of the other lens 10 with respect to a certain lens 10 that are both molded into the same lens array 40 are determined. , Get as an evaluation result.

つまり「レンズ１０の評価」における「レンズ１０の形状」とは、単純なレンズ１０の姿かたちのみならず、ある面に対するレンズ１０の傾斜度合等を含む、少なくとも１個のレンズ１０における、姿かたちおよび／または位置関係を総称する文言である。 That is, “the shape of the lens 10” in the “evaluation of the lens 10” is not only a simple shape of the lens 10 but also a shape of at least one lens 10 including the degree of inclination of the lens 10 with respect to a certain surface. And / or a general term for positional relationships.

そして、レンズ評価装置５０は、上記の（評価Ａ）〜（評価Ｄ）を任意に組み合わせることにより、上記「レンズ１０の評価」を実施する装置である。 The lens evaluation device 50 is a device that performs the “evaluation of the lens 10” by arbitrarily combining the above (evaluation A) to (evaluation D).

レンズ評価装置５０は、形状測定部５１、形状評価部５２、丈測定部５３、ピッチ測定部５４、および、傾き量測定部５５を備えている。 The lens evaluation device 50 includes a shape measuring unit 51, a shape evaluating unit 52, a height measuring unit 53, a pitch measuring unit 54, and an inclination amount measuring unit 55.

形状測定部５１は、測定領域径ａａ（図１参照）に該当するレンズ１０部分、すなわち、光学面３および周囲部分４の、両形状を測定するものである。 The shape measuring unit 51 measures both shapes of the lens 10 portion corresponding to the measurement area diameter aa (see FIG. 1), that is, the optical surface 3 and the surrounding portion 4.

具体的に、形状測定部５１は例えば、周知の最小二乗法により、レンズ１０の３次元形状プロファイルを得ることで、測定領域径ａａに該当するレンズ１０部分の形状を測定するものである。 Specifically, the shape measuring unit 51 measures the shape of the portion of the lens 10 corresponding to the measurement region diameter aa, for example, by obtaining a three-dimensional shape profile of the lens 10 by a known least square method.

最小二乗法により、測定領域径ａａに該当するレンズ１０部分の形状を測定するにはまず、レンズ１０の、レンズ上面９１の内側に、円の中心９３ｘｙを設定し、これを仮想的な中心点とする。次に、中心９３ｘｙを原点座標として、レンズ上面９１を中心９３ｘｙから均等に、すなわち、例えば角度ａと角度ｂと・・・が互いに等しくなるように、レンズ上面９１を分割する。このとき、分割を行う各線と、レンズ上面９１の円周との交点（点１、点２、・・・）の１つである点ｉの座標（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）はそれぞれ、下記数式（２）および（３）となる。そして、このとき、レンズ上面９１の中心座標（α、β）、および、レンズ上面９１の曲率半径Ｒは、以下の数式（４）〜（６）により求めることができる（図８参照）。中心座標（α、β）は、レンズ１０の曲率中心５の座標に対応する。 In order to measure the shape of the lens 10 portion corresponding to the measurement area diameter aa by the least square method, first, a circle center 93xy is set inside the lens upper surface 91 of the lens 10, and this is set as a virtual center point. And Next, with the center 93xy as the origin coordinate, the lens upper surface 91 is divided so that the lens upper surface 91 is evenly spaced from the center 93xy, that is, for example, the angle a and the angle b are equal to each other. At this time, the coordinates (x _i , y _i ) of the point i that is one of the intersections (point 1, point 2,...) Of each line to be divided and the circumference of the lens upper surface 91 are respectively expressed by the following equations. (2) and (3). At this time, the center coordinates (α, β) of the lens upper surface 91 and the radius of curvature R of the lens upper surface 91 can be obtained by the following equations (4) to (6) (see FIG. 8). The center coordinates (α, β) correspond to the coordinates of the center of curvature 5 of the lens 10.

以上で説明した、レンズ１０の形状を測定する機能を有している、形状測定部５１としては、周知の、接触式または非接触式の３次元形状測定機が適用可能である。該３次元形状測定機を用いて、レンズ１０の形状を測定することにより、形状測定部５１は、容易にその機能を実現可能である。 As the shape measuring unit 51 having the function of measuring the shape of the lens 10 described above, a known contact-type or non-contact-type three-dimensional shape measuring machine can be applied. By measuring the shape of the lens 10 using the three-dimensional shape measuring machine, the shape measuring unit 51 can easily realize its function.

ここで、上記（評価Ｂ）または（評価Ｃ）を実施する場合、形状測定部５１は、その測定対象を、単体のレンズ１０でなく、単体のレンズアレイ４０、もしくは、レンズアレイ４０に成形された各レンズ１０とする必要がある。この必要が生じる場合であっても、上記３次元形状測定機を用いた形状測定部５１では、３次元形状プロファイルを得る対象をレンズアレイ４０とする（評価Ｃの場合）、もしくは、レンズアレイ４０に成形された各レンズ１０の形状を順次測定する（評価Ｂの場合）だけで、容易に（評価Ｂ）または（評価Ｃ）を実施できるため、好ましい。 Here, when carrying out the above (Evaluation B) or (Evaluation C), the shape measuring unit 51 forms the object to be measured not on the single lens 10 but on the single lens array 40 or the lens array 40. It is necessary to use each lens 10. Even when this need arises, in the shape measuring unit 51 using the above three-dimensional shape measuring machine, the target for obtaining the three-dimensional shape profile is the lens array 40 (in the case of evaluation C), or the lens array 40 It is preferable because (Evaluation B) or (Evaluation C) can be easily performed by simply measuring the shape of each lens 10 formed in (1) in order (in the case of Evaluation B).

形状評価部５２は、形状測定部５１による測定結果として得られた、３次元形状プロファイルに基づいて「レンズ１０の評価」を実施することで（評価Ａ）〜（評価Ｃ）いずれかの評価結果を得るものである。 The shape evaluation unit 52 performs the “evaluation of the lens 10” based on the three-dimensional shape profile obtained as the measurement result by the shape measurement unit 51, and the evaluation result of any of (Evaluation A) to (Evaluation C) Is what you get.

すなわち（評価Ａ）を実施する場合、形状評価部５２は、形状測定部５１による測定結果として得られた、評価対象のレンズ１０の形状を示す３次元形状プロファイルを、上述した非球面式（１）に参照する。一方、基準レンズは、その形状が既知であり、この基準レンズの形状を示す３次元形状プロファイルは、予め非球面式（１）に参照されている。そして、基準レンズに対する、評価対象のレンズ１０の形状誤差は、互いのレンズの形状を特徴付ける、上述した非球面式（１）に係る各特性（表１参照）同士を比較することにより実施される。具体的に、該比較では、両レンズ（基準レンズおよび評価対象のレンズ１０）の３次元形状プロファイルからそれぞれ得られる、非球面式（１）に係る各特性を用いて、基準レンズの形状に対する、評価対象のレンズ１０の形状のフィッティングを行い、該フィッティングの結果、両レンズの形状が一致しない場合、両レンズ間の形状の相違を、基準レンズに対する、評価対象のレンズ１０の形状誤差とする。形状評価部５２は、この形状誤差を（評価Ａ）の結果として得ることが可能である。 That is, when performing (Evaluation A), the shape evaluation unit 52 uses the above-described aspherical expression (1) as the three-dimensional shape profile indicating the shape of the lens 10 to be evaluated, obtained as a measurement result by the shape measurement unit 51. ) On the other hand, the shape of the reference lens is known, and a three-dimensional shape profile indicating the shape of the reference lens is referred to in advance by the aspherical expression (1). Then, the shape error of the lens 10 to be evaluated with respect to the reference lens is implemented by comparing each characteristic (see Table 1) related to the above-described aspherical expression (1) that characterizes the shape of each lens. . Specifically, in the comparison, each characteristic according to the aspherical expression (1) obtained from the three-dimensional shape profile of both lenses (the reference lens and the lens 10 to be evaluated) is used for the shape of the reference lens. When the shape of the lens 10 to be evaluated is fitted and, as a result of the fitting, the shapes of the two lenses do not match, the difference in shape between the two lenses is defined as the shape error of the lens 10 to be evaluated with respect to the reference lens. The shape evaluation unit 52 can obtain this shape error as a result of (Evaluation A).

なお、基準レンズの３次元形状プロファイルには、上記非球面量が付されていても（すなわち、レンズ１０と略同形状であっても）、上記非球面量が付されていなくても（すなわち、レンズ１０ｓと略同形状であっても）どちらでもよい。 The three-dimensional profile of the reference lens may have the aspheric amount (that is, substantially the same shape as the lens 10) or may not have the aspheric amount (that is, Either may be substantially the same shape as the lens 10s).

また、形状評価部５２による（評価Ａ）の結果、すなわち、上記形状誤差としては、評価対象のレンズ１０の姿かたちに係る評価結果に加え、基準レンズまたはある面に対する、評価対象のレンズ１０の傾斜度合等が得られる。これは、形状測定部５１が、評価対象のレンズ１０の形状を示す３次元形状プロファイルを得るときの、最小二乗法による計算から、評価対象のレンズ１０の曲率中心５を求めることができ、該曲率中心５に加え、基準レンズの曲率中心（既知）と、両レンズの中心（既知、かつ互いに同位置）と、から、光軸６の傾斜度合を容易に知ることができることによる。 Further, as a result of (evaluation A) by the shape evaluation unit 52, that is, as the shape error, in addition to the evaluation result related to the shape of the lens 10 to be evaluated, the reference lens or a certain surface is compared with the lens 10 to be evaluated. The degree of inclination is obtained. This is because the shape measuring unit 51 can obtain the center of curvature 5 of the lens 10 to be evaluated from the calculation by the least square method when obtaining the three-dimensional shape profile indicating the shape of the lens 10 to be evaluated. This is because the degree of inclination of the optical axis 6 can be easily known from the center of curvature of the reference lens (known) and the centers of both lenses (known and at the same position) in addition to the center of curvature 5.

また、形状評価部５２は、評価対象のレンズアレイ４０に成形された各レンズ１０を順次、上記一連の（評価Ａ）と同様の要領で評価するだけで（評価Ｂ）が実施可能である。 Further, the shape evaluation unit 52 can perform (Evaluation B) only by sequentially evaluating the lenses 10 formed in the lens array 40 to be evaluated in the same manner as the series of (Evaluation A).

さらに、形状評価部５２は、評価対象のレンズアレイ４０の形状を示す３次元形状プロファイルを用いて、該レンズアレイ４０に成形された複数のレンズ１０毎を、上記一連の（評価Ａ）と同様の要領で評価する。同時に、形状評価部５２は、該３次元形状プロファイルを得るときの、最小二乗法による計算から求められた、各レンズ１０の曲率中心５から、選択された２個のレンズ１０間の各ピッチを測定し、基準レンズアレイにおけるそれぞれ対応するレンズ間の各ピッチと比較する。これにより、形状評価部５２は（評価Ｃ）が実施可能である。 Further, the shape evaluation unit 52 uses the three-dimensional shape profile indicating the shape of the lens array 40 to be evaluated, and performs a plurality of lenses 10 formed on the lens array 40 in the same manner as the series of (Evaluation A). Evaluate as follows. At the same time, the shape evaluation unit 52 calculates each pitch between the two selected lenses 10 from the center of curvature 5 of each lens 10 obtained from the calculation by the least square method when obtaining the three-dimensional shape profile. Measure and compare with each pitch between corresponding lenses in the reference lens array. Thereby, the shape evaluation part 52 can implement (evaluation C).

こうして、レンズアレイ４０に対して、形状評価部５２による（評価Ｃ）を実施した場合、形状評価部５２では、該レンズアレイ４０に成形された各レンズ１０の形状のみならず、コバ２を挟んだ各レンズ１０の相互の位置関係についても、評価結果として得ることが可能である。 Thus, when (Evaluation C) is performed on the lens array 40 by the shape evaluation unit 52, the shape evaluation unit 52 sandwiches not only the shape of each lens 10 formed on the lens array 40 but also the edge 2. However, the mutual positional relationship between the lenses 10 can also be obtained as an evaluation result.

丈測定部５３は、形状評価部５２による評価結果に基づいて、評価対象のレンズ１０における、コバ２を基準とした、光学面３の頂点（ここでは、曲率中心５）の丈を測定する。形状評価部５２による評価が完了した時点では、評価対象のレンズ１０の形状が、３次元形状プロファイルおよび非球面式（１）から分かっているため、該形状から丈を測定することは、周知慣用の測定技術を適用することで、説明するまでもなく容易である。また、丈測定部５３による丈の測定は、１個のレンズ１０に係る３次元形状プロファイルが得られていれば実施可能であることから、上記の（評価Ａ）〜（評価Ｃ）のいずれの評価においても、実施可能である。 Based on the evaluation result by the shape evaluation unit 52, the height measurement unit 53 measures the height of the apex (here, the center of curvature 5) of the optical surface 3 with respect to the edge 2 in the lens 10 to be evaluated. When the evaluation by the shape evaluation unit 52 is completed, the shape of the lens 10 to be evaluated is known from the three-dimensional shape profile and the aspherical expression (1). By applying this measurement technique, it is easy to explain. Moreover, since the measurement of the height by the height measurement unit 53 can be performed if a three-dimensional shape profile relating to one lens 10 is obtained, any of the above (Evaluation A) to (Evaluation C) is possible. The evaluation can also be carried out.

ピッチ測定部５４は、形状評価部５２による評価結果に基づいて、評価対象のレンズアレイ４０に成形されたいずれか２個のレンズ１０間のピッチを測定する。 The pitch measurement unit 54 measures the pitch between any two lenses 10 formed on the lens array 40 to be evaluated based on the evaluation result by the shape evaluation unit 52.

（評価Ｃ）において、ピッチ測定部５４によるピッチ測定をさらに実施する場合、上述したとおり、選択された２個のレンズ１０間の各ピッチ（評価対象の２個のレンズ１０における各曲率中心５同士の間隔）を測定することで、評価された２個のレンズ１０間のピッチを測定することは容易である。 In (Evaluation C), when the pitch measurement by the pitch measurement unit 54 is further performed, as described above, the pitches between the two selected lenses 10 (the centers of curvature 5 in the two lenses 10 to be evaluated are the same). It is easy to measure the pitch between the two evaluated lenses 10 by measuring the distance between the two.

一方、（評価Ｂ）において、ピッチ測定部５４によるピッチ測定をさらに実施する場合には、２個のレンズ１０の形状を順次測定するときに、評価対象のレンズアレイ４０を固定する一方、レンズ評価装置５０を移動させ、この移動に伴うレンズ評価装置５０の変位量を、２個のレンズ１０間ピッチとすればよい。 On the other hand, in (Evaluation B), when the pitch measurement by the pitch measurement unit 54 is further performed, the lens array 40 to be evaluated is fixed when the shapes of the two lenses 10 are sequentially measured, while the lens evaluation is performed. The device 50 is moved, and the displacement amount of the lens evaluation device 50 accompanying this movement may be the pitch between the two lenses 10.

傾き量測定部５５は、形状評価部５２による評価結果に基づいて、評価対象であるいずれか２個のレンズ１０のうち、一方のレンズ１０の光軸６に対する、他方のレンズ１０の光軸６の傾き量を測定する。 Based on the evaluation result by the shape evaluation unit 52, the inclination amount measurement unit 55 is the optical axis 6 of the other lens 10 with respect to the optical axis 6 of one lens 10 out of any two lenses 10 to be evaluated. Measure the amount of tilt.

（評価Ｂ）および（評価Ｃ）において、傾き量測定部５５による傾き量測定をさらに実施する場合、形状評価部５２による評価が完了した時点では、評価対象の各レンズ１０の形状が分かっているため、評価対象の２個のレンズ１０における光軸６同士の角度を比較することで、一方のレンズ１０の光軸６に対する、他方のレンズ１０の光軸６の傾き量を測定することは容易である。 In (Evaluation B) and (Evaluation C), when the inclination amount measurement by the inclination amount measurement unit 55 is further performed, the shape of each lens 10 to be evaluated is known when the evaluation by the shape evaluation unit 52 is completed. Therefore, it is easy to measure the amount of inclination of the optical axis 6 of the other lens 10 relative to the optical axis 6 of the other lens 10 by comparing the angles of the optical axes 6 of the two lenses 10 to be evaluated. It is.

ピッチ測定部５４および傾き量測定部５５は、上記の（評価Ｂ）または（評価Ｃ）を実施した上で、共に同じレンズアレイ４０に成形された、あるレンズ１０に対する他のレンズ１０の、相互の形状および／または位置関係を、評価結果として得る（評価Ｄ）を実施する構成要素の一例であると解釈できる。 The pitch measuring unit 54 and the tilt amount measuring unit 55 perform the above (Evaluation B) or (Evaluation C), and the other lens 10 with respect to a certain lens 10 formed in the same lens array 40 is mutually connected. Can be interpreted as an example of a component that implements (Evaluation D) obtained as an evaluation result.

（評価Ａ）にレンズ評価装置５０を用いた場合には、形状測定部５１により、レンズ１０における光学面３および周囲部分４の両形状を測定し、形状評価部５２により、その測定結果に加え、非球面式（１）に基づいて、レンズ１０の形状を評価することができる。従って、レンズ評価装置５０は、レンズ１０に対して、該レンズ１０の形状の測定結果から、球面レンズとしての評価が可能なものである。 When the lens evaluation device 50 is used for (Evaluation A), the shape measuring unit 51 measures both the shape of the optical surface 3 and the surrounding portion 4 of the lens 10, and the shape evaluating unit 52 adds to the measurement result. Based on the aspherical expression (1), the shape of the lens 10 can be evaluated. Therefore, the lens evaluation device 50 can evaluate the lens 10 as a spherical lens from the measurement result of the shape of the lens 10.

（評価Ａ）にレンズ評価装置５０を用いた場合には、レンズ１０の、球面レンズ部分１の傾き量を補正することができることにより、該傾き量が補正された形状プロファイルを得ることができるため、丈測定部５３により、球面レンズ部分１の、コバ２を基準とした、光学面３の頂点の丈、すなわち、レンズ頂点‐コバ部の高低差を評価することが可能になる。 When the lens evaluation device 50 is used for (Evaluation A), since the inclination amount of the spherical lens portion 1 of the lens 10 can be corrected, a shape profile in which the inclination amount is corrected can be obtained. The height measuring unit 53 makes it possible to evaluate the height of the vertex of the optical surface 3 with respect to the edge 2 of the spherical lens portion 1, that is, the height difference between the lens vertex and the edge portion.

また（評価Ｂ）〜（評価Ｄ）にレンズ評価装置５０を用いた場合には（評価Ａ）にレンズ評価装置５０を用いた場合のメリットに加え、レンズアレイ４０に成形された複数個のレンズ１０を、レンズアレイ４０のまま評価することが可能になるため、評価すべきレンズ１０の数量が多い場合、傾き調整のための時間を短縮し、調整の装置を不要とし、さらに、人手の低減が可能になる。 Further, when the lens evaluation device 50 is used in (Evaluation B) to (Evaluation D), in addition to the merits of using the lens evaluation device 50 in (Evaluation A), a plurality of lenses molded in the lens array 40 10 can be evaluated with the lens array 40 as it is, and when the number of lenses 10 to be evaluated is large, the time for tilt adjustment is shortened, no adjustment device is required, and manpower is reduced. Is possible.

さらに、ピッチ測定部５４は、レンズアレイ４０に成形された２個のレンズ１０間のピッチを測定することができる。また、傾き量測定部５５は、レンズアレイ４０に成形された２個のうち、一方のレンズ１０の光軸６に対する、他方のレンズ１０の光軸６の傾き量を測定することができる。 Further, the pitch measuring unit 54 can measure the pitch between the two lenses 10 formed in the lens array 40. In addition, the tilt amount measuring unit 55 can measure the tilt amount of the optical axis 6 of the other lens 10 with respect to the optical axis 6 of the other lens 10 out of the two molded into the lens array 40.

従って、ピッチ測定部５４および／または傾き量測定部５５を備えた、レンズ評価装置５０は、レンズアレイ４０のウエハ面内における、レンズ間傾きやレンズピッチを、一般的な３次元形状測定により得ることができる。 Therefore, the lens evaluation device 50 including the pitch measurement unit 54 and / or the tilt amount measurement unit 55 obtains the inter-lens tilt and the lens pitch in the wafer surface of the lens array 40 by a general three-dimensional shape measurement. be able to.

なお、丈測定部５３、ピッチ測定部５４、および傾き量測定部５５は、実施したい評価に応じて、少なくとも１つを、任意に組み合わせて備えることが可能なものである。 The length measuring unit 53, the pitch measuring unit 54, and the tilt amount measuring unit 55 can be provided with any combination of at least one according to the evaluation to be performed.

図６は、レンズ１０の評価の具体例として、レンズ１０の傾き量を測定する様子を示す断面図である。図７は、レンズ１０ｓの傾き量を測定する様子を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the tilt amount of the lens 10 is measured as a specific example of the evaluation of the lens 10. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the tilt amount of the lens 10s is measured.

図６に示すとおり、レンズ１０は、測定領域径ａａ内に、非球面式（１）から解析可能である、非球面量が与えられた周囲部分４を含んでおり、この周囲部分４に関する、基準レンズに対する形状誤差を測定することで、基準レンズに対する傾きの角度θを、評価結果として得ることができる。 As shown in FIG. 6, the lens 10 includes a peripheral portion 4 provided with an aspherical amount that can be analyzed from the aspherical expression (1) within the measurement region diameter aa. By measuring the shape error with respect to the reference lens, the inclination angle θ with respect to the reference lens can be obtained as an evaluation result.

一方、図７に示すとおり、レンズ１０ｓは、測定領域径ａａ内に、球面レンズ部分１ｓのみを含み、傾きθが存在していても、測定領域径ａａ内における球面レンズ部分１ｓの形状誤差が発生しない。このため、レンズ１０ｓを評価した結果としては、レンズ１０ｓが角度θだけ傾いているにも関わらず、該角度θの傾きが考慮されていない、評価結果しか得られない。図７では、該角度θの傾きが考慮されていない評価結果により得られた、曲率中心および光軸をそれぞれ、曲率中心５ｓ´および光軸６ｓ´として示した。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the lens 10 s includes only the spherical lens portion 1 s in the measurement region diameter aa, and the shape error of the spherical lens portion 1 s in the measurement region diameter aa is present even when the inclination θ exists. Does not occur. For this reason, as a result of evaluating the lens 10s, only an evaluation result is obtained in which the inclination of the angle θ is not considered even though the lens 10s is inclined by the angle θ. In FIG. 7, the curvature center and the optical axis obtained from the evaluation result in which the inclination of the angle θ is not taken into consideration are shown as the curvature center 5 s ′ and the optical axis 6 s ′, respectively.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、球面レンズとして使用可能なレンズ、このレンズが複数個成形されたレンズアレイ、および、このレンズの評価装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a lens that can be used as a spherical lens, a lens array in which a plurality of such lenses are molded, and an evaluation apparatus for this lens.

１球面レンズ部分
２コバ
３光学面
４周囲部分
５曲率中心
６光軸
１０レンズ
４０レンズアレイ
５０レンズ評価装置
５１形状測定部
５２形状評価部
５３丈測定部
５４ピッチ測定部
５５傾き量測定部
ａａ測定領域径
ｅａ有効口径
Ａ_ｉ非球面係数
ｉ非球面係数の次数
θ 傾き角度（形状誤差） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spherical lens part 2 Edge 3 Optical surface 4 Peripheral part 5 Center of curvature 6 Optical axis 10 Lens 40 Lens array 50 Lens evaluation apparatus 51 Shape measurement part 52 Shape evaluation part 53 Length measurement part 54 Pitch measurement part 55 Inclination amount measurement part aa measurement Area diameter ea Effective aperture A _i Aspheric coefficient i Degree of aspheric coefficient θ Inclination angle (shape error)

Claims

A lens in which an aspherical amount based on a predetermined aspherical coefficient is given in advance to a spherical lens formed integrally with an optical surface, a peripheral portion of the optical surface, and an edge surrounding the peripheral portion. And
The aspheric amount gives an error with respect to the shape of the spherical lens, which is smaller than 0.05 μm on the optical surface,
The aspheric amount gives an error with respect to the shape of the spherical lens having a maximum value larger than 0.5 μm in the peripheral portion,
The optical surface and the surrounding portion are provided continuously,
The aspheric amount is an amount indicating a shape difference between the lens and the spherical lens in the optical axis direction of the spherical lens.

(Where A _{i is the i-} th order aspheric coefficient, Z is the coordinate in the optical axis direction of the spherical lens, Y is the coordinate in the normal direction with respect to the optical axis of the spherical lens, R is the radius of curvature of the spherical lens, K : Conic coefficient)
Both the shape of the optical surface and the peripheral portion measured in the lens more calculated,
Wherein the measurement results of both the shape of the optical surface and the peripheral portion, and the aspheric expression for calculating the aspherical surface amount from the aspherical coefficients, based on, and Turkey to assess the shape of the lens Lens evaluation method .

The lens evaluation method according to claim 1, wherein a lens provided in a lens array in which a plurality of the lenses are formed is evaluated.

Relative to the said edge, the lens evaluation method according to claim 1, wherein the benzalkonium measuring the height of the apex of the optical surface.

Among the plurality of lenses molded in the lens array, to measure the respective both shape of the optical surface and peripheral portions of two or more lenses,
Each shape of the two or more lenses is evaluated on the basis of the measurement results of both the optical surface and the surrounding portion and the aspheric formula for calculating the aspheric amount from the aspheric coefficient. ,
Based on the evaluation results of the shape of the two or more lenses, lens evaluation method according to claim 2, wherein the benzalkonium measuring the pitch between the evaluated either two lenses.

Among the plurality of lenses molded in the lens array, to measure the respective both shape of the optical surface and peripheral portions of two or more lenses,
Each shape of the two or more lenses is evaluated on the basis of the measurement results of both the optical surface and the surrounding portion and the aspheric formula for calculating the aspheric amount from the aspheric coefficient. ,
Based on the evaluation results of the shape of the two or more lenses, among any two lenses evaluated, benzalkonium be measured with respect to the optical axis of one lens, the inclination amount of the optical axis of the other lens The lens evaluation method according to claim 2, wherein: