[发明专利]非球面透镜的面偏移测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对数字照相机或光学传感器等各种光学设备中所使用的非球面透镜的面偏移进行测量的非球面透镜的面偏移测量方法及装置。

背景技术

近年来，非球面透镜大多介由模具来成型，但由于成型用的模具彼此的相对位置偏移，有时使得所成型的非球面透镜上产生面偏移(surface-misalignment)(构成非球面透镜的2个透镜面各自的轴相互间的相对位置偏移)或面斜倾(surface-tilt)(构成非球面透镜的2个透镜面各自的轴相互间的相对倾斜偏差)的现象。将这种面偏移或面斜倾在模具的机构上完全消除是困难的，但由于成为成型后的非球面透镜的像差增大的主要原因，因而，期待着在使其减少的方向上企图修改模具，为此，重要的是预先对面斜倾或面偏移以何种程度发生进行把握。

以往，用于测量非球面透镜的面偏移(偏心)的各种偏心检测机被实用化。而且，作为测量非球面透镜的面偏移和面斜倾的方法，下述专利文献1所述的方法也已公知。此方法是使用自动照准仪测量具有相对于透镜光轴被垂直设置的柄状突出部的非球面透镜的面偏移或面斜倾。

另外，可通过使用干涉计的透过波前测量来求出非球面透镜的像差。公知有以下方法，例如通过使用泽尼克(Zernike)多项式等将透过波前测量所获得的波前像差进行幂级数展开，而使赛德(Seidel)的5像差独立地数值化(参照下述专利文献2)。

【专利文献1】特许第3127003号公报

【专利文献2】特许第2951366号公报

发明内容

近年来，数值孔径(NA)大的非球面透镜的需求正在增高。在这样高NA的非球面透镜中，曾经不成问题的几μm数量级的面偏移或几十秒数量级的面斜倾的产生就被视为问题。

而且，要将所产生的面偏移和面斜倾相互分离并且高精度地进行测量的要求也存在。根据光学系统的种类，对所使用的非球面透镜的面偏移的感度高而对面斜倾的感度低这样的情况也存在，并且在可将面偏移和面斜倾相互分离来测量的前提下，可判定是否在各个光学系统中可使用或在实际使用时可采取对面偏移或面斜倾的校正措施等的理由。

然而，在至今的偏心检测机中面偏移和面斜倾不能分离而且偏心的测量误差也大到2μm左右，这是现实状况。而且，即便在使用上述专利文献1所记载的方法时，进行可与近几年所要求水平对应的高精度的面偏移测量也是困难的。

本发明鉴于这样的事情而作成的，其目的在于，提供一种可将制造后的非球面透镜所产生的面偏移在与面斜倾分离下高精度地测量的非球面透镜的面偏移测量方法及装置。

为了解决上述课题，本发明中，关注着将被检测透镜的彗差可分离为起因于面斜倾的份和起因于面偏移的份，并且将被检测透镜的面偏移在与面斜倾分离下进行高精度的测量。

即，本发明所涉及的非球面透镜的面偏移测量方法，在2个透镜面中至少一方为非球面的被检测透镜，测量上述2个透镜面各自轴相互间的相对位置偏移的面偏移，该非球面透镜的面偏移测量方法，按以下顺序进行：

彗差测量步骤，使用具备衡消光学元件的干涉计进行上述被检测透镜的透过波前测量，根据由该测量所得到的干涉条纹图像来求出上述被检测透镜的彗差；面偏移彗差算出步骤，从上述彗差测量步骤所求出的上述彗差减去起因于上述2个透镜面各自轴相互间的相对倾斜错位的面斜倾而产生的预先所求出的面斜倾分彗差，算出起因于上述面偏移而产生的面偏移分彗差；和

面偏移算出步骤，根据该面偏移彗差算出步骤中所算出的上述面偏移分彗差，算出上述面偏移。

在本发明所涉及的非球面透镜的面偏移测量方法中，可在上述面偏移彗差算出步骤之前进行由计算机仿真求出上述面斜倾和上述面斜倾分彗差之间的关系的面斜倾分彗差仿真步骤。

此时可为，上述面斜倾分彗差仿真步骤具有：在进行该仿真时决定相对于仿真用被检测透镜的仿真用衡消光学元件的中心轴的位置的面斜倾用衡消光学元件位置决定步骤，该面斜倾用衡消光学元件位置决定步骤，对赋予了上述面斜倾的上述仿真用被检测透镜，通过在该仿真上多次使上述仿真用被检测透镜和上述仿真用衡消光学元件的中心轴的相对位置错位，来进行基于上述仿真用衡消光学元件的波前像差测量的仿真，从各仿真结果求得相对于上述仿真用被检测透镜的上述仿真用衡消光学元件的中心轴的位置与上述仿真用被检测透镜的波前像差之间的关系，根据该求出的关系，决定上述仿真用衡消光学元件的中心轴的位置。

而且，可在上述彗差测量步骤之前，进行通过计算机仿真求出上述面偏移和上述面偏移分彗差之间的关系的面偏移分彗差仿真步骤。