TWI424198B - 透鏡、透鏡陣列、及透鏡評估裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於可用作球面透鏡之透鏡、成形有複數個該透鏡之透鏡陣列、及該透鏡之評估裝置。
透鏡之形狀測定(評估)中係使用接觸式或非接觸式之三維形狀測定器。該等測定器係獲得作為對象物之透鏡之三維形狀輪廓。
對於透鏡，需要求出相對於設計公式之形狀誤差。於專利文獻1中，揭示有根據相對於非球面透鏡之設計公式之形狀誤差來獲得非球面透鏡之形狀之技術。
[專利文獻1]日本專利公開公報「日本專利特開平3-33635號公報(1991年2月13日公開)」
[專利文獻2]日本專利公開公報「日本專利特開2009-018578號公報(2009年1月29日公開)」
[專利文獻3]日本專利公開公報「日本專利特開2009-023353號公報(2009年2月5日公開)」
專利文獻1之技術中，於球面透鏡之形狀測定係產生以下問題。
即，球面透鏡於相對於測定系統(透鏡評估裝置)而具有傾斜度之情形時，在測定區域內不會產生因該傾斜度所引起之形狀誤差。因此，專利文獻1之技術於球面透鏡相對於測定系統具有傾斜度之情形時，係產生不易由透鏡形狀之測定結果而對傾斜量進行評估或修正之問題。
又，透鏡通常具有直接有助於光學特性之光學面(有效口徑內)、及不直接有助於光學特性之面(有效口徑外)，但專利文獻1之技術中，由於難以評估球面透鏡之傾斜量，故而產生如下問題，即難以區分是否為球面透鏡之光學面，從而難以準確地評估球面透鏡中之有助於光學特性之區域。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種根據形狀之測定結果便可進行作為球面透鏡之評估之透鏡、成形有複數個該透鏡之透鏡陣列、及該透鏡之評估裝置。
為解決上述問題，本發明之透鏡之特徵在於：其係對一體性地成形有光學面、該光學面之周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量於上述光學面中賦予小於0.05 μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差，且上述非球面量於上述周圍部分中賦予大於0.5 μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差。
根據上述構成，本發明之透鏡係藉由對球面透鏡預先賦予有非球面量而設定可透過數學式(下述之非球面式)進行解析之形狀。藉此，本發明之透鏡在相對於測定系統(透鏡評估裝置)具有傾斜度之情形時，會在賦予有非球面量之光學面之周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差。因此，本發明之透鏡在透鏡相對於測定系統具有傾斜度之情形時，藉由將該周圍部分設為測定對象，而可根據作為該測定結果之形狀誤差來對球面透鏡部分之傾斜量進行評估或修正。
又，由於本發明之透鏡可進行作為球面透鏡之傾斜量之評估，故而可區分是否為球面透鏡之光學面，從而可準確地評估球面透鏡中之有助於光學特性之區域。
因此，本發明之透鏡係可根據形狀之測定結果來進行作為球面透鏡之評估者。
又，本發明之透鏡評估裝置之特徵在於包含：形狀測定部，其測定本發明之透鏡之上述光學面及周圍部分之兩者形狀；形狀評估部，其係基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述透鏡之形狀。
根據上述構成，可藉由形狀測定部而測定本發明之透鏡之光學面及周圍部分之兩者形狀，且可藉由形狀評估部基於上述測定結果及非球面式而評估本發明之透鏡之形狀。
因此，本發明之透鏡評估裝置係可對本發明之透鏡，根據該透鏡之形狀之測定結果來進行作為球面透鏡之評估者。
又，本發明之透鏡陣列係成形有複數個本發明之透鏡者。
根據上述構成，由於可一並且快速地生產複數個透鏡，故而尤其於大量生產時可降低製造成本，從而可以低價格實現本發明之透鏡。
且說，以作為透鏡成形方法之一之射出成形，且相互藉由相同模具而成形之透鏡通常具有相同之形狀。此係研究無偏差之成型條件之結果，且於其成形過程中需要大量之透鏡形狀評估。
又，近年來正進行開發之所謂晶圓級透鏡製程(參照專利文獻2及3)中，藉由在晶圓面內大量地製作透鏡而製作以本發明之透鏡陣列為代表之透鏡陣列，藉此為了謀求製造成本之降低，於透鏡陣列中所成形之各透鏡之評估中，需要藉由上述射出成形而成形之透鏡以上之大量評估。
專利文獻1之技術於對單片透鏡進行評估之情形時，在將每個透鏡樣品設置於測定系統時，可相對於該測定系統調整傾斜度而進行測定。然而，該專利文獻1之技術於應評估之透鏡之數量較多之情形時，需要用以調整傾斜度之時間、調整裝置或大量人力。
因此，本發明之透鏡評估裝置之特徵在於包含：形狀測定部，其測定本發明之透鏡陣列中所成形之複數個透鏡中之2個以上之透鏡之上述光學面及周圍部分之各自形狀；形狀評估部，其基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述2個以上之透鏡之各自形狀；以及間距測定部，其基於上述形狀評估部之評估結果來測定所評估之任意2個透鏡間之間距。
又，本發明之透鏡評估裝置之特徵在於包含：形狀測定部，其測定本發明之透鏡陣列中所成形之複數個透鏡中之2個以上之透鏡之上述光學面及周圍部分之各自形狀；形狀評估部，其基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述2個以上之透鏡之各自形狀；以及傾斜量測定部，其基於上述形狀評估部之評估結果，來測定所評估之任意2個透鏡中之另一方之透鏡之光軸相對於一方之透鏡之光軸之傾斜量。
根據上述構成，可按照透鏡陣列之原樣對本發明之透鏡陣列中所成形之複數個本發明之透鏡進行評估，故而於應評估之透鏡之數量較多之情形時，可縮短用以調整傾斜度之時間，且無需調整裝置，此外可減少人力。
進而，間距測定部可測定透鏡陣列中所成形之2個透鏡間之間距。又，傾斜量測定部可測定透鏡陣列中所成形之2個透鏡中之另一方之透鏡之光軸相對於一方之透鏡之光軸之傾斜量。
因此，具有間距測定部及/或傾斜量測定部之本發明之透鏡評估裝置，可藉由三維形狀測定而獲得透鏡陣列之晶圓面內之透鏡間傾斜度或透鏡間距。
本發明之透鏡係如下透鏡，即其係對一體性地成形有光學面、該光學面之周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量於上述光學面中賦予小於0.05 μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差，且上述非球面量於上述周圍部分中賦予大於0.5 μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差。
因此，獲得根據形狀之測定結果便可進行作為球面透鏡之評估之效果。
圖1中以虛線表示形狀之透鏡10s係普通之球面透鏡。
透鏡10s具有球面透鏡部分1s及邊緣2s。尤其，球面透鏡部分1s具有光學面3s及其周圍部分4s。
球面透鏡部分1s具有曲率中心5s，該球面透鏡部分1s係具有曲率半徑R(參照表1)之球狀之透鏡10s之表面。
邊緣2s係設置於球面透鏡部分1s之周圍之大致平坦之面。邊緣2s係以適當地獲得所需之光學特性為目的而設置於透鏡10s中。
光學面3s係直接有助於球面透鏡部分1s之光學特性之面。即，球面透鏡部分1s之光學特性係由光學面3s之特性(形狀及折射率等)所決定。光學面3s具有圓形之平面，且該平面之直徑於圖1中示為有效口徑eas。
周圍部分4s雖設置於球面透鏡部分1s，但其係不作為直接有助於球面透鏡部分1s之光學特性之部分之面。即，無論周圍部分4s之特性(形狀及折射率等)如何變化，均未發現球面透鏡部分1s之光學特性根據該變化而變化。周圍部分4成為包圍光學面3s之環形之平面。
再者，光軸6s係透鏡10s之光軸。
透鏡10s係以上構成一體性地成形於樹脂等被成形物中而成之透鏡。
另一方面，於圖1中，以實線表示形狀之透鏡10係對具有以上構成之透鏡10s預先賦予有基於高次(特定)之非球面係數之非球面量之透鏡。
而且，於忽視上述非球面量之存在之情形時，球面透鏡部分1與球面透鏡部分1s具有相同之構成，邊緣2與邊緣2s具有相同之構成，光學面3與光學面3s具有相同之構成，周圍部分4與周圍部分4s具有相同之構成，曲率中心5與曲率中心5s具有相同之構成，光軸6與光軸6s具有相同之構成，及有效口徑ea與有效口徑eas具有相同之構成。即，於忽視上述非球面量之存在之情形時，透鏡10與透鏡10s為相同之構成。
以下，對賦予有上述非球面量之透鏡10之構成相對於透鏡10s之構成之差異進行說明。
伴隨賦予有上述非球面量，而對光學面3賦予有即便最大值亦小於0.05 μm之相對於光學面3s之形狀誤差。以下會於[表1]中進行敍述，例如透鏡10之曲率半徑為0.56 mm，小於0.05 μm之形狀誤差小至在透鏡10之評估中可忽視之程度。此時，光學面3相對於光學面3s，雖其形狀並非完全相同，但幾乎無變化。相同地，至於有效口徑ea，與有效口徑eas相比大致亦無變化。
另一方面，伴隨賦予有上述非球面量，周圍部分4被賦予有最大值大於0.5 μm之相對於周圍部分4s之形狀誤差。大於0.5 μm之形狀誤差係大至在透鏡10之評估中無法忽視之程度。此時，周圍部分4相對於周圍部分4s而成為向上方突出之形狀。
再者，伴隨賦予有上述非球面量，邊緣2相對於邊緣2s而存在成為帶圓弧之形狀之部分。其原因在於賦予給周圍部分4之形狀誤差之邊沿延伸而使該形狀誤差到達邊緣2部分。
然而，賦予上述非球面量之原來目的係對光學面3及周圍部分4賦予相對於光學面3s及周圍部分4s之形狀誤差，而並非對邊緣2s賦予圓弧而成為邊緣2。因此，至於上述邊緣2之圓弧，於本發明之本質性特徵點之解釋方面可忽視。於以下之說明中，亦忽視邊緣2之圓弧而進行說明。
再者，測定區域直徑aa係藉由後述之透鏡評估裝置50(參照圖5)而實施透鏡10之評估之區域的直徑，且除對應於光學面3之區域以外，還包含對應於周圍部分4之區域之一部分(或整個部分)。
此處，具體而言，非球面量可藉由將非球面係數Ai
及其次數i代入至非球面式(1)而容易地獲得。
於非球面式(1)中，Z為光軸6s方向之座標，Y為相對於光軸6s之法線方向之座標，R為曲率半徑(即，曲率1/R之倒數)，K為圓維(conic)係數。
此處，對利用非球面式(1)且基於i次之非球面係數Ai
求出非球面量之計算要領進行說明。
即，上述非球面量係由非球面式(1)所規定之透鏡10之形狀相對於非球面式(1)中僅根據曲率半徑R之值所規定(換言之，所有非球面係數均為0)之透鏡10s之球形狀之光軸6s方向上之座標Z之差，且係表示在相對於光軸6s之法線方向上該座標Z之差成為最大之值。換言之，上述非球面量可解釋為表示圖1所示之透鏡10與透鏡10s之光軸6s方向上之形狀差之值。相同地，上述非球面量可解釋為圖2所示之設計公式之輪廓與附加式之輪廓之縱軸Z之值的差。
[表1]係表示將透鏡10與透鏡10s之非球面式(1)之各特性進行對比之結果。
[表1]中，示為設計公式之縱軸之各特性係透鏡10s之各特性。另一方面，示為附加高次係數之縱軸之各特性係透鏡10之各特性。
[表1]中之項目「Curv(1/R)」係表示曲率。
[表1]中之項目「Conic(K)」係表示圓維繫數。
[表1]中之項目「非球面係數之次數」係表示次數i為4、6、8、10、12、14、16、及30時之各非球面係數Ai
。
[表1]中之項目「光學有效半徑」分別表示有效口徑eas/2及有效口徑ea/2。
[表1]中之項目「解析有效半徑」表示測定區域直徑aa/2。
[表1]之各值「(常數a)E(常數b)」之表述係表示「(常數a)×10之(常數b)次方」，例如「5.60E-01」係表示「5.60×10-1
」，即0.560。
如根據[表1]亦可明確般，自非球面式(1)之各特性觀察之透鏡10與透鏡10s之差異點出現在30次之非球面係數A30
。
具體而言，透鏡10s之非球面係數A30
為0，另一方面，透鏡10之非球面係數A30
為「-4E+13」，即「-4×1013
」。
再者，於[表1]中，作為高次之非球面係數例示有30次，但並非限定於30次，又，關於非球面係數A30
之值，亦並非限定於「-4E+13」。即，本發明之透鏡若為如下者則即可：對球面透鏡以獲得其光學特性不會大幅變化之程度之形狀變化之方式賦予基於高次之非球面係數之非球面量，其結果，可獲得於光學面小於0.05 μm且於周圍部分大於0.5 μm之、相對於該球面透鏡之各形狀之誤差。
根據上述構成，因透鏡10相對於透鏡10s而預先賦予有非球面量，由此透鏡10係設定有可透過非球面式(1)進行解析之形狀者。藉此，透鏡10在相對於測定系統(透鏡評估裝置50：參照圖5等)而具有傾斜度之情形時，會於賦予有非球面量之周圍部分4產生因該傾斜度所引起之形狀誤差。因此，透鏡10於相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，可根據作為周圍部分4之測定結果之形狀誤差來對球面透鏡部分1之傾斜量進行評估或修正。
又，透鏡10可進行作為球面透鏡之傾斜量之評估，故而可區分是否為光學面3，從而可準確地評估球面透鏡中之有助於光學特性之區域。
因此，獲知透鏡10係可根據形狀之測定結果來進行作為球面透鏡之評估者。
圖2係將透鏡10與透鏡10s之各透鏡形狀輪廓進行對比之圖表。圖3係將透鏡10與透鏡10s之間之形狀誤差數值化後表示之圖表。
圖2表示透鏡10與透鏡10s之各形狀輪廓。縱軸Z(單位：mm)係表示將透鏡10s之中心設為Z=0之光軸6s方向之座標Z。橫軸X(單位：mm)係表示將透鏡10s之中心設為X=0之相對於光軸6s之法線方向之座標X(與座標Y垂直)。因對以實線表示之球面透鏡(透鏡10s)之設計公式賦予有高次之非球面係數，故而以虛線表示之附加式(透鏡10之設計公式)中，於作為光學有效直徑之有效口徑ea及eas(圖中之一點鏈線)外，各形狀之縱軸Z之值產生差異。即，附加式中，對作為上述設計公式所規定之球面之設計形狀賦予有非球面量。圖3係表示該非球面量之圖。圖3中，將具有表示賦予有高次之非球面係數之形狀之上述附加式之上述透鏡10相對於具有作為球面之設計公式之上述透鏡10s之形狀差示為dz(單位：μm)。根據圖3，可獲知於有效直徑外具有形狀差，且賦予有非球面量。根據圖3所示之圖表，可謂藉由賦予高次之非球面係數，而使光學有效直徑內之形狀誤差具有未達0.05 μm之值，光學有效直徑外之誤差、非球面成分具有超過0.5 μm之值，且可賦予藉由賦予高次之非球面係數所獲得之非球面量。
圖4表示作為本發明之透鏡陣列之透鏡陣列40。
透鏡陣列40之構成係複數個透鏡10一體性地成形於包含樹脂等被成形物之晶圓上。換言之，透鏡陣列40係包含複數個透鏡10，且各透鏡10之邊緣2一體性地設置而成形者。
透鏡陣列40由於可一併且快速地生產複數個透鏡10，因此尤其於大量生產時，可降低製造成本，其結果可以低價格實現透鏡10。
再者，本發明之透鏡陣列中所成形之本發明之透鏡之個數並非限定於圖4所示之3個，當然可為任意個。
圖5中將作為本發明之透鏡評估裝置之一例之透鏡評估裝置50之構成表示為方塊圖。
此處，作為於說明透鏡評估裝置50之前首先應注意之方面，本案說明書中之「透鏡10之評估」有以下(評估A)~(評估D)。
(評估A)獲得評估對象之透鏡10相對於成為評估基準而視作不存在形狀誤差之透鏡(以下稱作「基準透鏡」)之形狀誤差，來作為該評估對象之透鏡10之評估結果。
(評估B)將透鏡陣列40中所成形之各透鏡10設為測定對象，對各透鏡10實施上述之(評估A)。
(評估C)獲得評估對象之透鏡陣列40相對於成為評估基準而視作不存在形狀誤差之透鏡陣列(以下稱作「基準透鏡陣列」)之形狀誤差，來作為該評估對象之透鏡陣列40之評估結果。
(評估D)作為評估結果，獲得業已實施上述(評估B)或(評估C)並且均於相同透鏡陣列40中成形之其他透鏡10相對於某一透鏡10之相互之形狀及/或位置關係。
即，所謂「透鏡10之評估」中之「透鏡10之形狀」，係指統稱不僅包含單純之透鏡10之外形，亦包含透鏡10相對於某一面之傾斜程度等之至少1個透鏡10之外形及/或位置關係的用語。
而且，透鏡評估裝置50係藉由將上述(評估A)~(評估D)任意組合而實施上述「透鏡10之評估」之裝置。
透鏡評估裝置50包含形狀測定部51、形狀評估部52、長度測定部53、間距測定部54、及傾斜量測定部55。
形狀測定部51係測定相當於測定區域直徑aa(參照圖1)之透鏡10部分，即測定光學面3及周圍部分4之兩者形狀。
具體而言，形狀測定部51例如藉由周知之最小平方法而獲得透鏡10之三維形狀輪廓，藉此測定相當於測定區域直徑aa之透鏡10部分之形狀。
藉由最小平方法而測定相當於測定區域直徑aa之透鏡10部分之形狀時，首先於透鏡10之透鏡上表面91之內側設定圓之中心93xy，並將該中心93xy設為假想之中心點。其次，以中心93xy作為原點座標，將透鏡上表面91自中心93xy起均等地分割，即以例如角度a與角度b...相互相等之方式分割透鏡上表面91。此時，作為進行分割之各線與透鏡上表面91之圓周之交點(點1、點2、...)之1者之點i的座標(xi
、yi
)，分別成為下述數學式(2)及(3)。而且，此時透鏡上表面91之中心座標(α、β)、及透鏡上表面91之曲率半徑R可藉由以下之數學式(4)~(6)求出(參照圖8)。中心座標(α、β)係對應於透鏡10之曲率中心5之座標。
作為以上說明之具有測定透鏡10之形狀之功能之形狀測定部51，可應用周知之接觸式或非接觸式之三維形狀測定器。藉由使用該三維形狀測定器測定透鏡10之形狀，形狀測定部51可容易地實現其功能。
此處，於實施上述(評估B)或(評估C)之情形時，形狀測定部51需要將其測定對象設為單體之透鏡陣列40或透鏡陣列40中成形之各透鏡10，而並非設為單體之透鏡10。即便於產生該需要之情形時，使用上述三維形狀測定器之形狀測定部51僅藉由將獲得三維形狀輪廓之對象設為透鏡陣列40(評估C之情形)、或依序測定透鏡陣列40中所成形之各透鏡10之形狀(評估B之情形)，亦可容易地實施(評估B)或(評估C)，故而較佳。
形狀評估部52係基於作為形狀測定部51之測定結果而獲得之三維形狀輪廓來實施「透鏡10之評估」，由此獲得(評估A)~(評估C)中任一者之評估結果。
即，於實施(評估A)之情形時，形狀評估部52於上述之非球面式(1)中參照作為形狀測定部51之測定結果而獲得之表示評估對象之透鏡10之形狀之三維形狀輪廓。另一方面，基準透鏡之形狀為已知，預先於非球面式(1)中參照表示該基準透鏡之形狀之三維形狀輪廓。而且，評估對象之透鏡10相對於基準透鏡之形狀誤差，係藉由將對透鏡相互之形狀賦予特徵之上述非球面式(1)之各特性(參照表1)彼此進行比較而獲得。具體而言，該比較中使用自兩個透鏡(基準透鏡及評估對象之透鏡10)之三維形狀輪廓分別獲得之非球面式(1)之各特性，進行評估對象之透鏡10之形狀相對於基準透鏡之形狀之匹配，於該匹配之結果係兩個透鏡之形狀不一致之情形時，將兩個透鏡間之形狀之差異作為評估對象之透鏡10相對於基準透鏡之形狀誤差。形狀評估部52可獲得該形狀誤差作為(評估A)之結果。
再者，基準透鏡之三維形狀輪廓可被賦予有上述非球面量(即，可為與透鏡10大致相同之形狀)，亦可未被賦予有上述非球面量(即，亦可為與透鏡10s大致相同之形狀)。
又，作為形狀評估部52之(評估A)之結果即上述形狀誤差，除評估對象之透鏡10之外形之評估結果以外，還獲得評估對象之透鏡10相對於基準透鏡或某一面之傾斜程度等。其原因在於，形狀測定部51可根據獲得表示評估對象之透鏡10之形狀之三維形狀輪廓時之最小平方法之計算，求出評估對象之透鏡10之曲率中心5，且除該曲率中心5以外，還可根據基準透鏡之曲率中心(已知)、及兩個透鏡之中心(已知，且彼此處在相同位置)而容易地獲知光軸6之傾斜程度。
又，形狀評估部52僅按照與上述一連串之(評估A)相同之要領依序對評估對象之透鏡陣列40中所成形之各透鏡10進行評估而實施(評估B)。
進而，形狀評估部52使用表示評估對象之透鏡陣列40之形狀之三維形狀輪廓，按照與上述一連串之(評估A)相同之要領對該透鏡陣列40中所成形之複數個透鏡10中之每一個進行評估。同時，形狀評估部52根據自獲得該三維形狀輪廓時之最小平方法之計算所求出之各透鏡10之曲率中心5，測定所選擇之2個透鏡10間之各間距，並將其與基準透鏡陣列中之各個對應之透鏡間之各間距進行比較。藉此，形狀評估部52可實施(評估C)。
如此，於對透鏡陣列40實施了形狀評估部52之(評估C)之情形時，作為評估結果，形狀評估部52不僅可獲得該透鏡陣列40中所成形之各透鏡10之形狀，亦可獲得夾持邊緣2之各透鏡10相互之位置關係。
長度測定部53係基於形狀評估部52之評估結果，測定評估對象之透鏡10之以邊緣2作為基準之光學面3之頂點(此處為曲率中心5)之長度。於完成形狀評估部52之評估之時間點，根據三維形狀輪廓及非球面式(1)獲知評估對象之透鏡10之形狀，因此可應用周知常用之測定技術自該形狀測定長度，因此容易至無需加以說明。又，因長度測定部53所進行之長度測定係只要獲得1個透鏡10之三維形狀輪廓即可實施，故於上述(評估A)~(評估C)之任一評估中均可實施。
間距測定部54基於形狀評估部52之評估結果，測定評估對象之透鏡陣列40中所成形之任意2個透鏡10間之間距。
(評估C)中，於進而利用間距測定部54實施間距測定之情形時，如上所述測定所選擇之2個透鏡10間之各間距(評估對象之2個透鏡10之各自曲率中心5間之間隔)，藉此可容易地測定所評估之2個透鏡10間之間距。
另一方面，(評估B)中，於進而利用間距測定部54實施間距測定之情形時，當依序測定2個透鏡10之形狀時，將評估對象之透鏡陣列40固定而使透鏡評估裝置50移動，且將伴隨該移動之透鏡評估裝置50之位移量設為2個透鏡10間之間距即可。
傾斜量測定部55基於形狀評估部52之評估結果，測定作為評估對象之任意2個透鏡10中之、另一方之透鏡10之光軸6相對於一方之透鏡10之光軸6之傾斜量。
(評估B)及(評估C)中，於進而利用傾斜量測定部55實施傾斜量測定之情形時，在完成形狀評估部52之評估之時間點獲知評估對象之各透鏡10之形狀，故而藉由對評估對象之2個透鏡10之光軸6彼此之角度進行比較，可容易地測定另一方之透鏡10之光軸6相對於一方之透鏡10之光軸6之傾斜量。
間距測定部54及傾斜量測定部55可解釋為實施上述(評估B)或(評估C)，並且實施作為評估結果而獲得均於相同透鏡陣列40中成形之其他透鏡10相對於某一透鏡10之相互之形狀及/或位置關係之(評估D)之構成要素之一例。
於(評估A)中使用透鏡評估裝置50之情形時，可藉由形狀測定部51而測定透鏡10之光學面3及周圍部分4之兩者形狀，並可藉由形狀評估部52基於上述測定結果及非球面式(1)而評估透鏡10之形狀。因此，透鏡評估裝置50可根據透鏡10之形狀之測定結果來對該透鏡10進行作為球面透鏡之評估。
於(評估A)中使用透鏡評估裝置50之情形時可修正透鏡10之球面透鏡部分1之傾斜量，藉此可獲得該傾斜量得以修正之形狀輪廓，因而可藉由長度測定部53來評估球面透鏡部分1之以邊緣2作為基準之光學面3之頂點之長度，即透鏡頂點-邊緣部之高低差。
又，於(評估B)~(評估D)中使用透鏡評估裝置50之情形時，除(評估A)使用透鏡評估裝置50之情形之優點外，可對透鏡陣列40中所成形之複數個透鏡10依照透鏡陣列40之原樣進行評估，故而於應評估之透鏡10之數量較多之情形時，可縮短用以調整傾斜度之時間，無需調整裝置，此外可減少人力。
進而，間距測定部54可測定透鏡陣列40中所成形之2個透鏡10間之間距。又，傾斜量測定部55可測定透鏡陣列40中所成形之2個透鏡中之、另一方之透鏡10之光軸6相對於一方之透鏡10之光軸6之傾斜量。
因此，包含間距測定部54及/或傾斜量測定部55之透鏡評估裝置50，可藉由通常之三維形狀測定而獲得透鏡陣列40之晶圓面內之透鏡間傾斜度或透鏡間距。
再者，長度測定部53、間距測定部54、及傾斜量測定部55係可根據欲實施之評估來將至少一者任意組合而包含者。
圖6係作為透鏡10之評估之具體例而表示測定透鏡10之傾斜量之情況之剖面圖。圖7係表示測定透鏡10s之傾斜量之情況之剖面圖。
如圖6所示，透鏡10於測定區域直徑aa內包含可根據非球面式(1)進行解析之賦予有非球面量之周圍部分4，且藉由測定與該周圍部分4相關之相對於基準透鏡之形狀誤差，可獲得相對於基準透鏡之傾斜度之角度θ作為評估結果。
另一方面，如圖7所示，透鏡10s於測定區域直徑aa內僅包含球面透鏡部分1s，即便存在傾斜度θ，測定區域直徑aa內之球面透鏡部分1s亦不會產生形狀誤差。因此，作為評估透鏡10s之結果，不管透鏡10s傾斜有角度θ，而僅獲得未考慮該角度θ之傾斜度之評估結果。圖7中，將根據未考慮該角度θ之傾斜度之評估結果而獲得之曲率中心及光軸分別表示為曲率中心5s'及光軸6s'。
又，本發明之透鏡評估裝置之特徵在於包含對以上述邊緣作為基準之上述光學面之頂點之長度進行測定之長度測定部。
根據上述構成，藉由可修正本發明之透鏡之球面透鏡部分之傾斜量，而可獲得該傾斜量得以修正之形狀輪廓，故而可藉由長度測定部而評估球面透鏡部分之以邊緣作為基準之光學面之頂點之長度，即透鏡頂點-邊緣部之高低差。
本發明並非限定於上述各實施形態，其可於請求項所示之範圍內進行各種變更，且將不同實施形態中所分別揭示之技術性方法加以適當組合而獲得之實施形態，亦包含於本發明之技術性範圍內。
本發明能夠適用於可用作球面透鏡之透鏡、成形有複數個該透鏡之透鏡陣列、及該透鏡之評估裝置。
1．．．球面透鏡部分
1s．．．球面透鏡部分
2．．．邊緣
2s．．．邊緣
3、3s．．．光學面
4、4s．．．周圍部分
5、5s、5s'．．．曲率中心
6、6s、6s'．．．光軸
10、10s．．．透鏡
40．．．透鏡陣列
50．．．透鏡評估裝置
51．．．形狀評估部
52．．．形狀評估部
53．．．長度測定部
54．．．間距測定部
55．．．傾斜量測定部
91．．．透鏡上表面
aa．．．測定區域直徑
ea、eas．．．有效口徑
Ai
．．．非球面係數
i．．．非球面係數之次數
θ．．．傾斜角度(形狀誤差)
93xy．．．中心
R．．．曲率半徑
a、b．．．常數
點1、點2、點3、點4、點N、點I．．．進行分割之各線與透鏡上表面91之圓周之交點
圖1係表示將本發明之透鏡之構成與未賦予有非球面量之球面透鏡之構成進行對比之情況之剖面圖。
圖2係將圖1所示之兩個透鏡之各自透鏡形狀輪廓進行對比之圖表。
圖3係將圖1所示之兩個透鏡間之形狀誤差數值化後表示之圖表。
圖4係表示本發明之透鏡陣列之構成之剖面圖。
圖5係表示本發明之透鏡評估裝置之構成之方塊圖。
圖6係作為本發明之透鏡之評估之一例而表示測定圖1所示之本發明之透鏡之傾斜量之情況的剖面圖。
圖7係表示測定圖1所示之未賦予有非球面量之球面透鏡之傾斜量之情況的剖面圖。
圖8係對最小平方法進行說明之圖。
1、1s．．．球面透鏡部分
2、2s．．．邊緣
3、3s．．．光學面
4、4s．．．周圍部分
5、5s．．．曲率中心
6、6s．．．光軸
10、10s．．．透鏡
aa．．．測定區域直徑
ea、eas．．．有效口徑
Claims (6)
- 一種透鏡，特徵在於其係對一體性地成形有光學面、該光學面之周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量係於上述光學面中賦予小於0.05μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，上述非球面量係於上述周圍部分中賦予大於0.5μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且在相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，在上述周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差。
- 一種透鏡評估裝置，其特徵在於包含：形狀測定部，其係測定透鏡之光學面及周圍部分之兩者形狀，該透鏡係對一體性地成形有光學面、該光學面之周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量係於上述光學面中賦予小於0.05μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，上述非球面量係於上述周圍部分中賦予大於0.5μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且在相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，在上述周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差；及形狀評估部，其係基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述透鏡之形狀。
- 如請求項2之透鏡評估裝置，其包含對以上述邊緣作為 基準之上述光學面之頂點之長度進行測定之長度測定部。
- 一種透鏡陣列，其特徵在於成形有複數個透鏡，該透鏡係對一體性地成形有光學面、該光學面之周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量係於上述光學面中賦予小於0.05μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，上述非球面量係於上述周圍部分中賦予大於0.5μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且在相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，在上述周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差。
- 一種透鏡評估裝置，其特徵在於包含：形狀測定部，其係測定成形有複數個透鏡之透鏡陣列中所成形之複數個透鏡中之2個以上之透鏡之光學面及該光學面之周圍部分的各自形狀，上述透鏡係對一體性地成形有上述光學面、該光學面之上述周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量係於上述光學面中賦予小於0.05μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，上述非球面量係於上述周圍部分中賦予大於0.5μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且上述透鏡係在相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，在上述周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差者； 形狀評估部，其係基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述2個以上之透鏡之各自形狀；以及間距測定部，其係基於上述形狀評估部之評估結果而測定所評估之任意2個透鏡間之間距。
- 一種透鏡評估裝置，其特徵在於包含：形狀測定部，其係測定成形有複數個透鏡之透鏡陣列中所成形之複數個透鏡中之2個以上之透鏡之光學面及該光學面之周圍部分之各自形狀，該透鏡係對一體性地成形有上述光學面、該光學面之上述周圍部分、及包圍該周圍部分之邊緣之球面透鏡，預先賦予有基於特定之非球面係數之非球面量者，上述非球面量係於上述光學面中賦予小於0.05μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且上述非球面量係於上述周圍部分中賦予大於0.5μm之相對於上述球面透鏡之形狀之誤差者，且上述透鏡係在相對於測定系統而具有傾斜度之情形時，在上述周圍部分產生因該傾斜度所引起之形狀誤差者；形狀評估部，其係基於上述形狀測定部之測定結果、及用以根據上述非球面係數來計算上述非球面量之非球面式而評估上述2個以上之透鏡之各自形狀；以及傾斜量測定部，其係基於上述形狀評估部之評估結果而測定所評估之任意2個透鏡中之一方之透鏡之光軸相對於另一方之透鏡之光軸之傾斜量。
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|---|---|---|---|---|
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| JP5613198B2 (ja) * | 2012-05-29 | 2014-10-22 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ加硫金型 |
| US9726824B1 (en) * | 2016-09-15 | 2017-08-08 | Google Inc. | Optical circuit switch collimator |
| CN106404354A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-02-15 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 非球面补偿器透射波前方程的测量装置和方法 |
| CN117007288A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-11-07 | 业桓科技(成都)有限公司 | 镜头成像质量评价方法、装置、计算机设备和存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06129944A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-05-13 | Ricoh Co Ltd | 非球面形状の解析評価システム |
| JP2000146548A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 測定装置及び測定方法 |
| US6369957B1 (en) * | 1998-09-16 | 2002-04-09 | Minolta Co., Ltd. | Solid immersion lens and production method thereof |
| JP2005335277A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Seiko Epson Corp | 成形型の製造方法、成形型の製造装置、プログラム、レンズアレイの評価方法、レンズアレイを評価するためのプログラム、及びレンズアレイの評価装置 |
| TW200745616A (en) * | 2006-02-13 | 2007-12-16 | Sony Corp | Optical element and lens array |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63149602A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | Hoya Corp | ガラスレンズ |
| JP2885422B2 (ja) * | 1989-06-30 | 1999-04-26 | 株式会社東芝 | 形状評価装置および形状評価方法 |
| JP3127003B2 (ja) * | 1991-06-14 | 2001-01-22 | オリンパス光学工業株式会社 | 非球面レンズ偏心測定方法 |
| JP2007047131A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Hoya Corp | 非球面レンズの測定方法、非球面レンズの測定装置、非球面レンズの測定プログラム、非球面レンズの製造方法及び非球面レンズ |
| JP2008181638A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-08-07 | Konica Minolta Opto Inc | カップリング光学系、光学素子及び光ピックアップ装置 |
| JP4226067B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2009-02-18 | Ａｊｉ株式会社 | 造形方法、レンズの製造方法、及び造形装置 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06129944A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-05-13 | Ricoh Co Ltd | 非球面形状の解析評価システム |
| US6369957B1 (en) * | 1998-09-16 | 2002-04-09 | Minolta Co., Ltd. | Solid immersion lens and production method thereof |
| JP2000146548A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 測定装置及び測定方法 |
| JP2005335277A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Seiko Epson Corp | 成形型の製造方法、成形型の製造装置、プログラム、レンズアレイの評価方法、レンズアレイを評価するためのプログラム、及びレンズアレイの評価装置 |
| TW200745616A (en) * | 2006-02-13 | 2007-12-16 | Sony Corp | Optical element and lens array |
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