JPH08233506A - Method and apparatus for measuring aspherical shape and method for evaluating aspherical surface - Google Patents

Method and apparatus for measuring aspherical shape and method for evaluating aspherical surface

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JPH08233506A
JPH08233506A JP3685795A JP3685795A JPH08233506A JP H08233506 A JPH08233506 A JP H08233506A JP 3685795 A JP3685795 A JP 3685795A JP 3685795 A JP3685795 A JP 3685795A JP H08233506 A JPH08233506 A JP H08233506A
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雅明 高井
Nobuhiro Morita
展弘 森田
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to measure the cross-sectional shape of the entier body accurately by connecting the shape data in a plurality of scanning regions obtained by a shape reading means with each other, and synthesizing the data into a cross-sectional shape of the entire body. CONSTITUTION: A mark M is formed at the aspherical surface part of an object to be inspected. The aspherical surface of a lens O is divided into two scanning regions A and B, wherein the neighboring parts of the mark M are overlapped. The lens O is set on a gonio-stage and rotated around an axis, which orthogonaly intersects the scanning direction. When a slant angle is imparted and the shapes of the scanning ranges A and B are read, two shape data DA and DB are obtained in correspondence with the shapes of the scanning ranges A and B. In a control/operation device, which is a data processing means, these two shape data DA and DB uodergo data processing in accordance with a program, and the data are connected with the mark part as the common reference. Thus, the cross-sectional shape of the entire body is synthesized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aspherical surface shape measuring method and apparatus / aspherical surface evaluating method.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In order to improve the performance of optical systems, aspherical surfaces are used as the shapes of lens surfaces and reflecting surfaces.

【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,..等を用いて、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・X
10+.. 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。
"Aspherical surface" means a radius of curvature of a standard spherical surface: R, a conic constant: K, an aspherical surface coefficient: A, B, C,
D ,. . And the like, using Cartesian coordinates: X, Z: Z = (1 / R) X 2 / [1 + √ {1- (K + 1) (X /
R) 2 }] + A ・ X 4 + B ・ X 6 + C ・ X 8 + D ・ X
10 +. . It is a curved surface obtained by rotating a curve represented by

【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。
It is necessary to measure such an aspherical shape,
Often occurs. Consider, for example, the case of manufacturing a "lens having an aspherical shape" by a molding technique using a mold. First, in the process of manufacturing the mold, the shape of the mold exactly corresponds to the aspherical surface to be formed. It becomes necessary to measure whether or not

【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。
Further, the "aspherical surface shape" must be measured when "extraction inspection" is performed to determine whether or not the aspherical surface formed as a lens surface by molding has the shape as designed.

【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。
Furthermore, "aspherical surface evaluation" is often required to determine how accurately the aspherical surface shape measured as described above accurately realizes the "target designed aspherical surface shape". .

【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。
As a method of measuring the surface shape of an object,
A "stylus" that can be displaced in the vertical direction is moved so that the tip end thereof makes light contact with the surface and traces the surface shape in one direction, and the stylus is displaced in one direction of the surface by the amount of vertical displacement. There is known a "contact type" measuring method for measuring the shape of a circle, that is, the "sectional shape".

【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。
Further, the parallel light flux is focused on the object surface by the objective lens, and the objective lens is moved so that the irradiation position changes in one direction along the surface shape while maintaining the direction of the optical axis of the objective lens. A "non-contact type" measuring method is also known in which the cross-sectional shape of the object surface is measured by "the amount of displacement of the objective lens in the optical axis direction" for maintaining the in-focus state.

【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。
In these contact-type and non-contact-type shape measuring methods, the moving direction of the stylus and the objective lens is called the "scanning direction".

【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。
Each of the above measuring methods can be directly used for measuring the cross-sectional shape of an aspherical surface. However, if the “inclination” on the aspherical surface becomes large, the contact state between the stylus and the aspherical surface or the focused state of the light beam becomes unstable, and accurate measurement cannot be performed.

【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。
For example, when the lens 0 of the meniscus in FIG. 7 (a) is the "subject" and its concave surface 0b is the "aspheric surface" to be measured, the line orthogonal to the optical axis AX is taken as the base line and the aspheric surface is taken. When the inclination angle θ of the surface at is represented as a function of the distance from the optical axis AX, the result is as shown in FIG. 7B.

【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。
As a specification, the measuring device for carrying out each of the above measuring methods has a measurable limit value: θ with respect to an inclination angle: θ.
0 is determined, and it is impossible to measure a portion with a tilt angle larger than the limit value: θ 0 (a portion apart from the optical axis AX on the aspherical surface 0b).

【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。
In such a case, FIG. 7 (c-1), (c-
As shown in 2), when the lens 0 of the subject is rotated by ± α around the “axis passing through the optical axis and orthogonal to the optical axis”,
Changes in the tilt angles in the regions A and B shown in (c-1) and (c-2) are as shown in FIG. 7D, and both regions A and B on the aspherical surface 0b can be measured.

【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。
Therefore, the aspherical surface shape is measured separately for the areas A and B, and the shape data DA for the area A and the shape data DB for the area B are measured as shown in FIG.
By connecting and so that the overlapping portions match, the entire shape (cross-sectional shape) of the aspherical surface 0b of the lens 0 can be obtained.

【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。
However, when this was actually executed, it was found that there were the following problems. That is, when the shape data DA and DB are joined together as shown in FIG. 7E, the overlapping portion of the shape data is often an “approximate spherical surface” in the region near the optical axis of the aspherical surface, and It is not always easy to determine the state in which the shapes match best, and it may take a long time to join the shape data, or the joined shapes may differ from the original shapes.

【0016】[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1〜6)。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a novel cross-sectional shape that can be accurately measured even when the inclination angle of the subject on the aspherical surface is large. It is intended to provide a method for measuring an aspherical surface shape (claims 1 to 6).

【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7)。
Another object of the present invention is to provide a novel aspherical surface shape measuring apparatus for carrying out the aspherical surface shape measurement (claim 7).

【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8)。
Another object of the present invention is to provide an aspherical surface evaluation method for evaluating a measured aspherical surface (claim 8).

【0019】[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。
The aspherical surface shape measuring method of the present invention is a method of measuring "a cross-sectional shape of an aspherical surface of a subject surface".

【0020】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。
The aspherical surface shape measuring method according to claim 1 has the following features.

【0021】被検体は、被検体表面の非球面領域内に1
以上の「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。
The object is 1 within the aspherical region of the surface of the object.
The above "marks" are formed, held by the holding means, and set on the tilt stage.

【0022】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、隣接す
る走査範囲で「目印近傍の部分」が重複するように形状
読取手段により読取られる。
A plurality of "tilt angles" are set by the tilting stage as the tilted state of the subject with respect to the scanning direction of the shape reading means, and a predetermined scanning range is set in accordance with each tilting angle in the adjacent scanning ranges. The shape reading means reads the "portions" so that they overlap.

【0023】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。
The shape data of a plurality of scanning ranges by the shape reading means are connected by the data processing means "using the mark portion as a common reference" to synthesize the entire cross-sectional shape.

【0024】「目印近傍の部分が重複するように読取ら
れる」とは、隣接する走査範囲で、目印部分の近傍が互
いに重複しており、目印を含む目印近傍の部分が隣接す
る2つの走査領域で共通に読み取られることを意味す
る。
"Reading so that the portions near the mark overlap" means that two scanning regions are adjacent scanning ranges in which the neighborhoods of the mark portions overlap each other and the portions near the mark including the mark are adjacent. It means that it is commonly read by.

【0025】請求項2記載の非球面形状測定方法は、以
下の如き特徴を有する。
The aspherical surface shape measuring method described in claim 2 has the following features.

【0026】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。
The subject has "marks" on both sides of the measurement aspherical surface area on the subject surface, which is held by the holding means and set on the tilt stage.

【0027】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、各傾斜角に応じてた走査範囲が、互いに一部
重複して形状読取手段により読取られる。
"Two tilt angles" are set by the tilt stage as the tilted state of the object with respect to the scanning direction of the shape reading means, and the scanning ranges corresponding to the respective tilt angles partially overlap each other by the shape reading means. Read.

【0028】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。
The two shape data relating to the two scanning ranges by the shape reading means are “joined by the data processing means so that the shapes of the overlapping portions match with each other on the basis of the mark portion” to synthesize the entire cross-sectional shape. .

【0029】請求項2記載の非球面形状測定方法におい
て、被検体表面の測定非球面領域の両側の目印として
「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ことができる(請求項3)。
In the aspherical surface shape measuring method according to the second aspect, "marks formed in a convex or concave shape" are used as marks on both sides of the measurement aspherical surface area of the object surface, and the distance between these marks in the scanning direction is used. : L is given as data for data processing, the positional relationship between the two shape data is determined so that the distance between the mark portions becomes L, and then the shape data is connected so that the shapes of the overlapping portions match each other. The entire cross-sectional shape can be synthesized (claim 3).

【0030】同じく請求項2記載の非球面形状測定方法
において、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、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4)。
Similarly, in the aspherical surface shape measuring method according to the second aspect, "edge surface portions outside the measurement aspherical surface area" are used as marks on both sides of the measurement aspherical surface area on the surface of the object, and the edge surface portions are on the same straight line. After the positional relationship between the two shape data is determined so as to be positioned at, the overall cross-sectional shape can be synthesized by connecting the shape data so that the shapes of the overlapping portions of the shape data match each other (claim 4).

【0031】請求項5,6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。
In the aspherical surface shape measuring method according to the fifth and sixth aspects, the object having the aspherical surface is held by the holding means and set on the tilt stage, and the object is tilted with respect to the scanning direction of the shape reading means. , Two tilt angles are set by the tilt stage.

【0032】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。
The scanning ranges corresponding to the respective inclination angles are read by the shape reading means while partially overlapping each other.

【0033】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。
The two shape data relating to the two scanning ranges by the shape reading means are connected by the data processing means so that the shapes of the overlapping portions match, and the entire cross-sectional shape is synthesized.

【0034】請求項5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。
In the aspherical surface shape measuring method according to the fifth aspect, "the distance between positions occupied by the same aspherical surface portion according to two inclination angles: s is given as data for data processing, and the distance between the two shape data is calculated. : After giving a relative displacement of s, give relative rotation to the two shape data and connect them so that the shapes of the overlapping parts of each shape data match and synthesize the entire cross-sectional shape ”. And

【0035】請求項6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。
In the aspherical surface shape measuring method according to the sixth aspect, "a rotation angle: t corresponding to two inclination angles of the same aspherical surface portion is given as data for data processing, and an angle:
After giving a relative rotation of t, a relative translational displacement is given to the two shape data, and they are connected so that the shapes of the overlapping portions of each shape data match and the entire cross-sectional shape is synthesized. ” Characterize.

【0036】請求項7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または5または6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。
An aspherical surface shape measuring apparatus according to a seventh aspect of the present invention performs the aspherical surface shape measuring method according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect to obtain "a cross-sectional shape of an aspherical surface of a subject. And a shape reading unit, a tilt stage, a holding unit, and a data processing unit.

【0037】「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。
The "shape reading means" scans the aspherical surface of the subject surface in a predetermined direction over a predetermined scanning range,
Means for reading the shape of the aspherical surface within the scanning range, and means for carrying out the known "contact and non-contact shape measuring method" as described above can be appropriately used.

【0038】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。
The "predetermined direction" is the above-mentioned "probe".
Is the direction of movement while tracing the aspherical shape, or the direction in which the "objective lens" moves along the aspherical shape while maintaining the optical axis direction, and this direction is the "scanning direction" of the shape reading means. Further, the scanning range of the stylus and the objective lens is the “scanning range”.

【0039】「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。
The "tilt stage" is a means for setting a predetermined tilt angle on the surface of the object with respect to the shape reading means, and the "predetermined tilt angle" means that the tilt stage scans the object in the "scanning direction of the shape reading means". It is given by rotating about an "axis orthogonal to". A "gonio stage" is suitable as the tilt stage.

【0040】「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。
The "holding means" is a means for holding the subject and fixing it to the tilt stage.

【0041】「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。
The "data processing means" is a means for processing the data read by the shape reading means, and the shape data read by being divided into two or more parts are connected to each other at overlapping portions to form an overall cross-sectional shape. Performs "data processing" to synthesize. This data processing means can be specifically configured by using a "computer or a dedicated CPU".

【0042】請求項8記載の「非球面評価方法」は、上
記請求項1〜6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。
The “aspherical surface evaluation method” described in claim 8 is a cross-sectional shape of an aspherical surface obtained by the aspherical surface shape measuring method according to any one of claims 1 to 6, and a reference aspherical surface sectional shape. Is calculated and evaluated to evaluate the degree of approximation of the cross-sectional shape of the aspherical surface to the reference aspherical cross-sectional shape.

【0043】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。
Here, the "reference aspherical sectional shape" is, for example,
It is a designed “aspherical shape (cross-sectional shape)” designed as the shape of the surface of the optical element.

【0044】[0044]

【作用】請求項1記載の発明では、被検体が非球面部分
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。
According to the first aspect of the invention, the object has a mark on the aspherical surface portion, and the shape data obtained for each scanning range is:
It is connected so that the overlapping parts may coincide with each other using the mark as a common reference.

【0045】請求項2ないし6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。
According to the present invention as defined in claims 2 to 6, the shape reading is performed in two scanning ranges where the aspherical surface has an overlapping portion with each other, and two shape data are obtained.

【0046】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。
Since the shape data is basically a plane figure, the degree of freedom in its arrangement is 2, and the degree of freedom in determining the positions of the two shape data is 4.

【0047】請求項3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。
In the invention according to claim 3, among the four degrees of freedom, the positional relationship of the mark portions in each shape data is determined by the linear interval: L.
A "rotational displacement" is left as a displacement having one degree of freedom. Therefore, basically, it is possible to join the shape data by adjusting the rotation of each shape data.

【0048】請求項4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。
In the invention according to claim 4, "the mark is the edge surface"
Since the shape obtained by reading this is a straight line portion, if each mark is positioned on the same straight line, the degree of freedom left in each shape data is only the change in the mutual distance. It is possible to connect two shape data by relatively displacing them in parallel with the same straight line.

【0049】請求項5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。
According to the fifth aspect of the present invention, since how far the same positions in the two shape data are apart from each other during shape reading is given as a distance: s, after the same positions are separated from each other by the distance: s. Allows the shape data to be joined by adjusting the rotation of the shape data.

【0050】請求項6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。
According to the sixth aspect of the present invention, since the same position in the two shape data forms an angle about the rotation axis of the tilting stage when the shape is read, as an angle: t, 2 After the relative rotation of the angle: t is given to one shape data, the mutual connection can be performed by adjusting the mutual interval of the quantity shape data.

【0051】[0051]

【実施例】以下具体的な実施例を説明する。図1は請求
項7記載の非球面形状測定装置の1実施例を略示してい
る。
EXAMPLES Specific examples will be described below. FIG. 1 schematically shows an embodiment of an aspherical surface shape measuring apparatus according to claim 7.

【0052】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。
Reference numeral 0 indicates a subject. Reference numeral 10 indicates a goniometer stage as the "tilt stage". Reference numeral 16 denotes a shape reading device as "shape reading means", which may be a contact type or a non-contact type, but the aspherical surface of the subject 0 (the surface facing the shape reading device 16) is oriented in the left-right direction in the drawing. Scanning is performed in the "scanning direction", and the aspherical shape is converted into data in the scanning direction to obtain "shape data".

【0053】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。
The control / calculation device 18 to which the shape data is input is a computer and forms a main part of "data processing means". The data processing means also has a display 19, a printer 20, and a keyboard 22. In this example,
The control / arithmetic unit 18 can control the gonio stage 10 via the drive unit 24.

【0054】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1〜6記載の方法で非球面形状測定
する場合を順次説明する。
Hereinafter, the case where the "meniscus lens described with reference to FIG. 7" is used as the subject 0 and the concave shape is measured by the method according to any one of claims 1 to 6 by the apparatus of this embodiment explain.

【0055】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。
As shown in FIG. 1, the lens 0, which is the subject, is held by the holder 12 and is set on the goniometer stage 10 with the concave side, which is the object of measurement, facing the shape reading device 16. The lens 0 is fixed to the holding body 12 by the holding ring 14. That is, the holding body 12 and the retaining ring 1
4 constitutes "holding means".

【0056】図2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。
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claim 1.

【0057】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。
The aspherical surface (concave surface) of the lens 0 is shown in FIG.
As shown in the above figure, the surface including the optical axis AX is the object of scanning with the left-right direction of the figure as the scanning direction, but the mark M is formed as a minute "cut" at the substantially central portion in the scanning direction. There is. The mark may be formed in a “projection shape”.

【0058】このように、請求項1記載の方法では、被
検体の非球面部分に目印が形成される。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。
As described above, in the method according to the first aspect, the mark is formed on the aspherical surface portion of the subject. Since the mark M is a "scratch" on the lens surface of the lens 0, the lens as the measurement object is usually not "useful".

【0059】このため、請求項1記載の方法は非球面形
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。
Therefore, in the method according to claim 1, the shape of the aspherical surface forming die is inspected (whether or not the molding surface shape as designed is obtained is transferred as a lens surface and measured. ) Or a sampling inspection of the product lens (measuring whether or not the lens surface of the product lens is formed into a desired aspherical shape) is effective.

【0060】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。
The aspherical surface of the lens 0 is divided into two scanning ranges A and B in which the vicinity of the mark M is overlapped, as shown in the lower diagram of FIG. When the lens 0 is set on the goniometer stage and is rotated about an axis orthogonal to the scanning direction to give an inclination angle, and the shapes of the scanning ranges A and B are read, according to the shapes of the scanning ranges A and B, as shown in FIG. (B) As shown in the above figure, two shape data DA and DB are obtained.

【0061】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。
These two pieces of shape data DA and DB are subjected to data processing, and the mark portions are connected as a common reference to synthesize the entire cross-sectional shape. This is a data processing means, which is a control / calculation unit 18 (see FIG. It is performed according to the program in 1).

【0062】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))。
Although various methods can be used as a concrete method of joining, for example, the following method is used. As shown as a flow chart in FIG. 2 (c), first, the tip end portions PMA, P of the marks in the shape data DA, DB shown in the upper diagram of FIG. 2 (b).
Match MB. This is mainly performed by translating the shape data DB relative to the shape data DA (upper part (1) of FIG. 2B).

【0063】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。
When the tip portions PMA and PMB match, the shape data DA is rotated clockwise and the shape data DB is rotated counterclockwise (FIG. 2B, upper drawing (2)), and the vicinity of the mark is overlapped. Match the data in the parts. In this way,
The cross-sectional shape DA + D of the entire aspherical surface as shown in the lower diagram of FIG.
B is obtained.

【0064】図3は、請求項2,3記載の発明の1実施
例を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claims 2 and 3.

【0065】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。
As shown in FIG. 3A, the lens 0, which is the subject, has a ring groove-shaped mark m of diameter L formed on the "edge surface" portion outside the measurement aspherical surface area. There is.
The mark may be formed in a “convex shape”.

【0066】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。
Therefore, when the "scanning direction" is set as shown in the upper diagram of FIG. 3 (a), the marks mA and mA are provided at "both sides of the measured aspherical surface area of the subject surface" as shown in the lower diagram of (a). There will be.

【0067】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。
The lens 0 is set on the goniometer stage, two inclination angles are set by the inclination stage as the inclination state of the subject with respect to the scanning direction of the shape reading means, and the lower diagram of FIG. The scanning ranges A and B set as above are read. Of course, the scanning ranges A and B include marks mA and mA, respectively.

【0068】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。
As shown in the upper diagram of FIG. 3B, the two shape data D relating to the two scanning ranges A and B are obtained by reading.
A and DB are obtained. These pieces of shape data DA and DB are connected to each other so that the shapes of the overlapping portions match each other with reference to the marks mA and mB, and the entire cross-sectional shape is synthesized.

【0069】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))。
In this embodiment, the procedure of the flow chart of FIG. 3C is followed. That is, first, the shape data DA and DB are moved in parallel as shown in the upper diagram of FIG. 3B so that the mark data DmA and DmB are positioned so that they are separated by a linear distance L (diameter of the ring-shaped mark m). (Fig. 3 (b) upper diagram (1)).

【0070】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。
Then, the shape data DA and DB are respectively rotated clockwise and counterclockwise to generate the shape data D.
Match the overlapping parts of A and DB. In this way, the sectional shape of the entire aspherical surface is obtained. Data: L is input as a condition value at the time of measurement from the keyboard 22 of FIG.

【0071】図4は、請求項2,4記載の発明の1実施
例を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claims 2 and 4.

【0072】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。
The lens 0 which is the subject has a "edge surface" formed outside the measurement aspherical surface area. Figure 4 (a)
In FIG. 5, reference symbols a and b indicate “edge surfaces on both sides in the scanning direction”. That is, the edge surface portions a and b are marks on both sides of the measurement aspherical surface area on the surface of the subject.

【0073】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。
The lens 0 is set on the goniometer stage, two tilt angles are set by the tilt stage as the tilt state of the object with respect to the scanning direction of the shape reading means, and the scanning range A, which is set according to each tilt angle, is set. Read B so that it partially overlaps. Of course, each of the scanning ranges A and B includes the edge surface portions a and b that are marks, respectively.

【0074】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。
By reading, as shown in the upper diagram of FIG. 4B, two shape data D regarding two scanning ranges A and B are obtained.
A and DB are obtained. Hereinafter, these shape data DA,
The DBs are connected so that the shapes of the overlapping portions match with each other with reference to the mark portion, and the entire cross-sectional shape is synthesized.

【0075】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。
In this embodiment, the procedure of the flow chart of FIG. 4C is followed. That is, first, the shape data DA and DB are rotated clockwise and counterclockwise, respectively, as shown in the upper diagram of FIG. 3B to obtain the data D corresponding to the edge surface portions a and b.
Make a and Db coincide with the reference straight line.

【0076】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。
After that, the shape data DA and DB are relatively moved in parallel along the above-mentioned reference straight line to match the overlapping portions. In this way, as shown in the lower diagram of FIG. 2B, the cross-sectional shape DA + DB of the entire aspherical surface is obtained.

【0077】図5は請求項5記載の発明の1実施例を説
明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claim 5.

【0078】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。
Stage 11 in the goniometer stage 10
A tilt angle is given to the subject 0 by tilting.
The rotation center Q of the stage 11 is fixed as a fixed position relative to the goniometer stage.

【0079】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。
Therefore, the aspherical surface of the subject set on the goniometer stage by the holding means is set to a state where the inclination angle is 0,
By measuring the vicinity of the center of the aspherical surface, the distance H between the center of rotation Q and the center of the aspherical surface can be known.

【0080】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。
In FIG. 5A, angles: α A and α B are inclination angles set for shape reading of the left half and right half of the lens 0, which is the subject, respectively.

【0081】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。
Although "how to set the inclination angle" was not particularly described in the embodiments of FIGS. 2 to 4, the same as in FIG. 5A is also applied to the embodiments of FIGS. Tilt angle setting "
Is done.

【0082】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。
When the tilt angles α A and α B are set as described above, the "center of the aspherical surface" of the lens 0 is determined by reading the right half scanning range and reading the left half scanning range. , Distance: s = H · sin α A + H · sin α B.

【0083】このとき、傾斜角:αA、αBを|αA|=
|αB|=αと設定すれば、距離:sは2H・sinα
となる。
At this time, the inclination angles α A and α B are changed to | α A | =
If | α B | = α is set, the distance: s is 2H · sin α
Becomes

【0084】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。
As shown in the upper diagram of FIG. 5B, the shape data obtained by reading the two scanning ranges with the inclination angle set as described above corresponds to the scanning range on the left side, the shape data DA, and the scanning on the right side. The shape data DB corresponds to the range. The two scanning ranges overlap in the area near the center of the aspherical surface.

【0085】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。
If the central portion of the aspherical surface is PA for the shape data DA and PB for the shape data DB, these are "the same portion on the aspherical surface" and the distance: s
I know they are only apart.

【0086】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。
Therefore, this distance: s is given as "data for data processing" (input with the keyboard 22 in FIG. 1). In addition, input the inclination angle ± α with the keyboard 22,
The control / arithmetic unit 18 controls the rotation angle of the goniometer stage via the drive unit 24 so that the set incident angle is accurately realized.

【0087】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。
In this case, the connection of the shape data is
The process is performed as shown in the flowchart of FIG. First, a relative distance: s so that the shape data DA and DB are close to each other.
Is given (Fig. 5 (b) upper diagram (1)), the data portion P
Match A and PB.

【0088】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。
Then, by rotating the shape data DA clockwise and the shape data DB counterclockwise respectively by an angle of α, the overlapping portions can be made to coincide with each other, and the sectional shape DA + DB of the entire aspherical surface (see FIG. 5 ( b) The figure below is obtained.

【0089】図6は請求項6記載の発明の1実施例を説
明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claim 6.

【0090】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。
Similar to FIG. 5, FIG. 6 (a) is an explanatory view showing a state in which the tilt angle: α A , α B is given to the subject 0 by tilting the stage 11 of the gonio stage 10. . Reference numeral Q indicates the center of rotation of the stage 11. In this case as well, | α A | = | α B | = α is set. Then, the corner t in FIG. 6A is 2α.

【0091】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。
In practice, the keyboard 22 shown in FIG.
Enter t. Then, the control / arithmetic unit 24 becomes the drive unit 2
Goniometer 10 via 4 to 2 tilt angles: ± t
/ 2 (= ± α) is sequentially set.

【0092】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。
As shown in the upper diagram of FIG. 6B, the shape data obtained by reading the two scanning ranges with the tilt angle set as described above corresponds to the scanning range on the left side, the shape data DA, and the scanning on the right side. The shape data DB corresponds to the range. The two scanning ranges overlap in the area near the center of the aspherical surface.

【0093】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。
The connection of the shape data Da and DB is
The process is performed as shown in the flowchart of FIG. First, the shape data DA is rotated in the clockwise direction and the shape data DB is rotated in the counterclockwise direction by an angle of α (= t / 2).

【0094】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。
Subsequently, the shape data DA and DB are relatively moved in parallel to match the overlapping portions. In this way, the cross-sectional shape DA + DB of the entire aspherical surface (lower diagram of FIG. 6B) is obtained.

【0095】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。
The aspherical surface is often measured for the purpose of "evaluating the aspherical surface to be measured". For example, in the case of "confirming the shape of the mold" during the manufacturing of the mold described above or in the case of "lens extraction inspection",
The shape of the mold and the lens surface shape are expected to have a predesigned reference aspherical surface, and the measured aspherical cross-sectional shape is the degree of approximation to the reference aspherical cross-sectional shape, that is,
How close to the reference aspherical cross-sectional shape is the target of evaluation.

【0096】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。
Since the reference aspherical surface is predetermined and accurately known, the data of the reference aspherical surface sectional shape is input from the keyboard 22 of FIG. 1 and obtained by the control / arithmetic unit 18 as described above. The evaluation can be performed by comparing with the “cross-sectional shape of the entire aspherical surface” as the measurement result.

【0097】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:
i(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(ΔZi)2
もって、評価パラメータとすることができる。Σ(Δ
i)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。
Various "algorithms" for evaluation can be used. For example, the variable in the aspherical expression: the coordinate of X:
For X i (i = 1, 2, 3 ...), the difference between the reference aspherical surface sectional shape: Z (X i ) and the measured sectional shape: z (X i ):
The sum of squares of ΔZ i (= Z (X i ) −z (X i )): Σ (ΔZ i ) 2 can be used as the evaluation parameter. Σ (Δ
The smaller Z i ) 2 is, the closer the measured cross-sectional shape is to the reference aspherical cross-sectional shape.

【0098】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。
For example, in the case of sampling inspection of a lens having an aspherical shape, the aspherical surface of the lens to be inspected is measured by the above-described method to obtain a sectional shape for the entire aspherical surface.
"Evaluate" this cross-sectional shape with the evaluation parameters as described above.
However, if the evaluation parameter has a size equal to or smaller than a certain value, the lens to be inspected can be a “passed product”, and the others can be a “defective product”.

【0099】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。
The result of the above measurement or evaluation can be output to the display 19 and / or the printer 20 in FIG.

【0100】なお、請求項1記載の非球面測定方法の実
施に際し、上には「非球面全体を2つの走査範囲に分け
る場合」を説明したが、必要に応じて3以上の走査範囲
に分割して良いことはいうまでもない。
In carrying out the aspherical surface measuring method according to the first aspect of the present invention, the case of dividing the entire aspherical surface into two scanning ranges has been described above, but it may be divided into three or more scanning ranges as necessary. It goes without saying that you can do it.

【0101】分割の数:nに応じて、目印の数:n−1
も増やすことが当然である。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。
Depending on the number of divisions: n, the number of marks: n-1
It is natural to increase When two or more marks are provided, it is usually necessary to form the marks so that the entire measurement area is equally divided. However, when the slope of the surface is strong, the gap between the marks is short, and when the slope of the surface is weak, The marks may be formed at "unequal intervals" by increasing the intervals.

【0102】[0102]

【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1〜8)。
As described above, according to the present invention, a novel aspherical surface shape measuring method and apparatus / aspherical surface evaluating method can be provided (claims 1 to 8).

【0103】この発明の非球面形状測定方法(請求項1
〜6)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。
The aspherical surface shape measuring method according to the present invention (claim 1
Since (6) to (6) are configured as described above, it is possible to easily and surely measure an aspherical surface having a large inclination, which cannot be measured conventionally.

【0104】請求項2〜4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。
In the aspherical surface shape measuring method according to the second to fourth aspects of the present invention, since the mark is outside the measurement area of the aspherical surface shape, the aspherical surface is not damaged by the mark.

【0105】請求項5,6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。
Since the aspherical surface shape measuring method according to the fifth and sixth aspects of the present invention is configured as described above, the aspherical surface shape can be measured without marking the subject.

【0106】この発明の非球面形状測定装置(請求項
7)は、請求項1〜6記載の非球面形状測定方法を確実
に実施できる。
The aspherical surface shape measuring apparatus of the present invention (claim 7) can reliably carry out the aspherical surface shape measuring method according to any one of claims 1 to 6.

【0107】また、この発明の非球面評価方法(請求項
8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。
Further, according to the aspherical surface evaluation method of the present invention (the eighth aspect, it is possible to evaluate the degree of approximation of the aspherical surface shape measured by the above measuring method to the reference aspherical surface sectional shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of an aspherical surface shape measuring apparatus of the present invention.

【図2】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。
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of the invention according to claim 1;

【図3】請求項2,3記載の発明の1実施例を説明する
ための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claims 2 and 3.

【図4】請求項2,4記載の発明の1実施例を説明する
ための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claims 2 and 4.

【図5】請求項5記載の発明の1実施例を説明するため
の図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining one embodiment of the invention according to claim 5;

【図6】請求項6記載の発明の1実施例を説明するため
の図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining one embodiment of the invention according to claim 6;

【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。
FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional technique and its problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0 被検体 M 目印 0 Subject M Mark

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検体表面の非球面の断面形状を測定する
方法であって、 被検体表面の非球面領域内に1以上の目印を形成した被
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、複数の傾斜角を傾斜ステージにより設定し、各傾斜
角に応じて所定の走査範囲を、隣接する走査範囲で上記
目印近傍の部分が重複するように形状読取手段により読
取り、 上記形状読取手段による複数の走査範囲の形状データ
を、データ処理手段により、上記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ことを特
徴とする非球面形状測定方法。
1. A method for measuring a cross-sectional shape of an aspherical surface of an object surface, comprising: holding an object having one or more marks formed in an aspherical surface area of the object surface by a holding means, on an inclined stage. The tilt angle of the object with respect to the scanning direction of the shape reading means is set by a tilting stage, and a predetermined scanning range is set in accordance with each tilt angle, and a predetermined scanning range is set in the adjacent scanning range in the vicinity of the mark. The shape reading means reads the shapes so that the portions overlap, and the shape data of a plurality of scanning ranges by the shape reading means are connected by the data processing means with the mark portions as a common reference to synthesize the entire cross-sectional shape. Characteristic aspherical surface shape measuring method.
【請求項2】被検体表面の非球面の断面形状を測定する
方法であって、 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ことを特徴とする非球面
形状測定方法。
2. A method for measuring the cross-sectional shape of an aspherical surface of a subject surface, wherein the subject having marks on both sides of the measurement aspherical surface region of the subject surface is held by holding means and set on an inclined stage. Then, two tilt angles are set by the tilt stage as the tilt state of the subject with respect to the scanning direction of the shape reading means, and the scanning ranges corresponding to the respective tilt angles are partially overlapped with each other and read by the shape reading means. It is characterized in that the two shape data relating to the two scanning ranges by the shape reading means are connected by the data processing means so that the shapes of the overlapping portions match with each other with the mark portion as a reference to synthesize the entire cross-sectional shape. Aspherical shape measurement method.
【請求項3】請求項2記載の非球面形状測定方法におい
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。
3. The aspherical surface shape measuring method according to claim 2, wherein the marks on both sides of the measurement aspherical surface area on the surface of the object are marks formed in a convex shape or a concave shape, and between the marks in the scanning direction. Distance: L is given as data for data processing, the positional relationship between the two shape data is determined so that the distance between the mark parts becomes L, and then the shape data is connected so that the shapes of the overlapping parts match. An aspherical surface shape measuring method, characterized by synthesizing the entire cross-sectional shape.
【請求項4】請求項2記載の非球面形状測定方法におい
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。
4. The aspherical surface shape measuring method according to claim 2, wherein the marks on both sides of the measurement aspherical surface region of the object surface are edge surfaces outside the measurement aspherical area, and the edge surface portions are on the same straight line. Aspherical shape measurement, characterized in that after defining the positional relationship between the two shape data so that they are located at Method.
【請求項5】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。
5. An object having an aspherical surface is held by a holding means and set on an inclination stage, and two inclination angles are set by the inclination stage as an inclination state of the object with respect to the scanning direction of the shape reading means. The scanning ranges corresponding to the respective tilt angles are partially overlapped with each other and are read by the shape reading means, and the two shape data relating to the two scanning ranges by the shape reading means are matched by the data processing means in the shapes of the overlapping portions. In the aspherical surface shape measuring method for synthesizing the whole aspherical surface shape by connecting as described above, the same aspherical surface portion between the positions occupied by two inclination angles The distance: s is given as data for data processing, the relative displacement of the distance: s is given to the two shape data, and then 2
A method for measuring an aspherical surface shape, wherein relative rotation is applied to one shape data piece, and the shape is overlapped so that the shapes of overlapping portions of the shape data pieces are combined to synthesize the entire cross-sectional shape.
【請求項6】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。
6. An object having an aspherical surface is held by a holding means and set on an inclination stage, and two inclination angles are set by the inclination stage as an inclination state of the object with respect to the scanning direction of the shape reading means. The scanning ranges corresponding to the respective tilt angles are partially overlapped with each other and are read by the shape reading means, and the two shape data relating to the two scanning ranges by the shape reading means are matched by the data processing means in the shapes of the overlapping portions. In the aspherical surface shape measuring method for synthesizing the entire cross-sectional shape by connecting the two as described above, the rotation angle: t corresponding to two inclination angles of the same aspherical surface portion is calculated. Data is given as data for processing, two pieces of shape data are given relative rotations of angle: t, and then two pieces of shape data are given relative translational displacements to obtain the weight of each piece of shape data. Aspheric shape measuring method characterized by synthesizing the entire cross-section shape of the portion is joined to match.
【請求項7】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または5または6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。
7. An apparatus for measuring a cross-sectional shape of an aspherical surface of a subject surface, comprising scanning the aspherical surface of the subject surface in a predetermined direction over a predetermined scanning range to obtain an aspherical surface within the scanning range. The shape reading means for reading the shape, the tilt stage for setting a predetermined tilt angle on the surface of the subject with respect to the shape reading means, the holding means for holding the subject and fixing them to the tilt stage, and the shape reading means. An aspherical surface shape measuring apparatus for carrying out the aspherical surface shape measuring method according to claim 1, which has a data processing means for processing read data.
【請求項8】請求項1または2または3または4または
5または6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。
8. The difference between the cross-sectional shape of the aspherical surface obtained by the aspherical surface shape measuring method according to claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 and the reference aspherical surface cross-sectional shape is calculated and calculated, An aspherical surface evaluation method characterized by evaluating the degree of approximation of a cross-sectional shape of an aspherical surface to a reference aspherical surface cross-sectional shape.
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