[發(fā)明專利]非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810086521.8
• 申請(qǐng)日: 2008-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN101275826A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 植木伸明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01M11/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李香蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)數(shù)字照相機(jī)或光學(xué)傳感器等各種光學(xué)設(shè)備中所使用的非球面透鏡的面偏移進(jìn)行測(cè)量的非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，非球面透鏡大多介由模具來成型，但由于成型用的模具彼此的相對(duì)位置偏移，有時(shí)使得所成型的非球面透鏡上產(chǎn)生面偏移(surface-misalignment)(構(gòu)成非球面透鏡的2個(gè)透鏡面各自的軸相互間的相對(duì)位置偏移)或面斜傾(surface-tilt)(構(gòu)成非球面透鏡的2個(gè)透鏡面各自的軸相互間的相對(duì)傾斜偏差)的現(xiàn)象。將這種面偏移或面斜傾在模具的機(jī)構(gòu)上完全消除是困難的，但由于成為成型后的非球面透鏡的像差增大的主要原因，因而，期待著在使其減少的方向上企圖修改模具，為此，重要的是預(yù)先對(duì)面斜傾或面偏移以何種程度發(fā)生進(jìn)行把握。

以往，用于測(cè)量非球面透鏡的面偏移(偏心)的各種偏心檢測(cè)機(jī)被實(shí)用化。而且，作為測(cè)量非球面透鏡的面偏移和面斜傾的方法，下述專利文獻(xiàn)1所述的方法也已公知。此方法是使用自動(dòng)照準(zhǔn)儀測(cè)量具有相對(duì)于透鏡光軸被垂直設(shè)置的柄狀突出部的非球面透鏡的面偏移或面斜傾。

另外，可通過使用干涉計(jì)的透過波前測(cè)量來求出非球面透鏡的像差。公知有以下方法，例如通過使用澤尼克(Zernike)多項(xiàng)式等將透過波前測(cè)量所獲得的波前像差進(jìn)行冪級(jí)數(shù)展開，而使賽德(Seidel)的5像差獨(dú)立地?cái)?shù)值化(參照下述專利文獻(xiàn)2)。

【專利文獻(xiàn)1】特許第3127003號(hào)公報(bào)

【專利文獻(xiàn)2】特許第2951366號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

近年來，數(shù)值孔徑(NA)大的非球面透鏡的需求正在增高。在這樣高NA的非球面透鏡中，曾經(jīng)不成問題的幾μm數(shù)量級(jí)的面偏移或幾十秒數(shù)量級(jí)的面斜傾的產(chǎn)生就被視為問題。

而且，要將所產(chǎn)生的面偏移和面斜傾相互分離并且高精度地進(jìn)行測(cè)量的要求也存在。根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的種類，對(duì)所使用的非球面透鏡的面偏移的感度高而對(duì)面斜傾的感度低這樣的情況也存在，并且在可將面偏移和面斜傾相互分離來測(cè)量的前提下，可判定是否在各個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中可使用或在實(shí)際使用時(shí)可采取對(duì)面偏移或面斜傾的校正措施等的理由。

然而，在至今的偏心檢測(cè)機(jī)中面偏移和面斜傾不能分離而且偏心的測(cè)量誤差也大到2μm左右，這是現(xiàn)實(shí)狀況。而且，即便在使用上述專利文獻(xiàn)1所記載的方法時(shí)，進(jìn)行可與近幾年所要求水平對(duì)應(yīng)的高精度的面偏移測(cè)量也是困難的。

本發(fā)明鑒于這樣的事情而作成的，其目的在于，提供一種可將制造后的非球面透鏡所產(chǎn)生的面偏移在與面斜傾分離下高精度地測(cè)量的非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法及裝置。

為了解決上述課題，本發(fā)明中，關(guān)注著將被檢測(cè)透鏡的彗差可分離為起因于面斜傾的份和起因于面偏移的份，并且將被檢測(cè)透鏡的面偏移在與面斜傾分離下進(jìn)行高精度的測(cè)量。

即，本發(fā)明所涉及的非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法，在2個(gè)透鏡面中至少一方為非球面的被檢測(cè)透鏡，測(cè)量上述2個(gè)透鏡面各自軸相互間的相對(duì)位置偏移的面偏移，該非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法，按以下順序進(jìn)行：

彗差測(cè)量步驟，使用具備衡消光學(xué)元件的干涉計(jì)進(jìn)行上述被檢測(cè)透鏡的透過波前測(cè)量，根據(jù)由該測(cè)量所得到的干涉條紋圖像來求出上述被檢測(cè)透鏡的彗差；面偏移彗差算出步驟，從上述彗差測(cè)量步驟所求出的上述彗差減去起因于上述2個(gè)透鏡面各自軸相互間的相對(duì)傾斜錯(cuò)位的面斜傾而產(chǎn)生的預(yù)先所求出的面斜傾分彗差，算出起因于上述面偏移而產(chǎn)生的面偏移分彗差；和

面偏移算出步驟，根據(jù)該面偏移彗差算出步驟中所算出的上述面偏移分彗差，算出上述面偏移。

在本發(fā)明所涉及的非球面透鏡的面偏移測(cè)量方法中，可在上述面偏移彗差算出步驟之前進(jìn)行由計(jì)算機(jī)仿真求出上述面斜傾和上述面斜傾分彗差之間的關(guān)系的面斜傾分彗差仿真步驟。

此時(shí)可為，上述面斜傾分彗差仿真步驟具有：在進(jìn)行該仿真時(shí)決定相對(duì)于仿真用被檢測(cè)透鏡的仿真用衡消光學(xué)元件的中心軸的位置的面斜傾用衡消光學(xué)元件位置決定步驟，該面斜傾用衡消光學(xué)元件位置決定步驟，對(duì)賦予了上述面斜傾的上述仿真用被檢測(cè)透鏡，通過在該仿真上多次使上述仿真用被檢測(cè)透鏡和上述仿真用衡消光學(xué)元件的中心軸的相對(duì)位置錯(cuò)位，來進(jìn)行基于上述仿真用衡消光學(xué)元件的波前像差測(cè)量的仿真，從各仿真結(jié)果求得相對(duì)于上述仿真用被檢測(cè)透鏡的上述仿真用衡消光學(xué)元件的中心軸的位置與上述仿真用被檢測(cè)透鏡的波前像差之間的關(guān)系，根據(jù)該求出的關(guān)系，決定上述仿真用衡消光學(xué)元件的中心軸的位置。

而且，可在上述彗差測(cè)量步驟之前，進(jìn)行通過計(jì)算機(jī)仿真求出上述面偏移和上述面偏移分彗差之間的關(guān)系的面偏移分彗差仿真步驟。