專(zhuān)利名稱：透鏡表背面的光軸偏心量的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種非球面透鏡表背面的光軸偏心量的測(cè)定方法。
技術(shù)背景大多數(shù)非球面透鏡是通過(guò)利用模的成型技術(shù)所大量生產(chǎn)。兩面由球面-平 面或球面-球面所構(gòu)成的透鏡，由于在任何表面的任意點(diǎn)，都具有對(duì)該點(diǎn)法向 量旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀，在任何面存在對(duì)其周?chē)D(zhuǎn)對(duì)稱的軸，且該軸為光軸。但 是，在非球面透鏡中，因可旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的軸的唯一性，在非球面-非球面或球面-非球面透鏡的情況下，在成型時(shí)必須將兩面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸加工成一致。因此， 為提高加工精度，定量測(cè)定非球面透鏡的偏心成為必需的操作。根據(jù)利用模的成型技術(shù)，可將光軸的偏心抑制在數(shù)十微米的精度。非球面透鏡的偏心測(cè)定，如現(xiàn)有日本發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平5-340838號(hào)中所公布 的那樣，通過(guò)利用自動(dòng)照準(zhǔn)儀光學(xué)評(píng)價(jià)焦點(diǎn)圖像對(duì)外周的偏移來(lái)進(jìn)行。但是，這種利用現(xiàn)有自動(dòng)照準(zhǔn)儀的方法，不能定量評(píng)價(jià)形狀誤差，從而不 能從所得到結(jié)果加工修正模。并且，隨著近年來(lái)非球面透鏡的小型化、高NA 化的趨勢(shì)，偏心允許值也要求數(shù)微米以下的水平，而利用自動(dòng)照準(zhǔn)儀的方法中 僅精度也不能達(dá)到要求。因此，有必要實(shí)際精密測(cè)定非球面透鏡的表面形狀， 從所獲得形狀數(shù)據(jù)求出非球面透鏡表背兩面的光軸中心和傾斜，以微米以下水 平定量求出兩面的相對(duì)偏心量。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是著眼于上述現(xiàn)有技術(shù)而提出的方案，提供一種通過(guò)精密測(cè)定非球 面透鏡的表背兩面的形狀，能以微米以下水平定量求出非球面透鏡兩面的相對(duì) 偏心量的測(cè)定方法。根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，非球面透鏡表背兩面的光軸偏心量的測(cè)定方 法，包括如下步驟在具有相互定位的三個(gè)以上基準(zhǔn)點(diǎn)的支架上，定位具有第 一面及第二面的非球面透鏡；對(duì)于所述第一面，在所述支架的第一方向及第二方向以規(guī)定間距測(cè)定所述第一面的一維表面形狀；在測(cè)定所述第一面的一維表 面形狀時(shí)的所述支架位置，測(cè)定所述第一面?zhèn)鹊乃龌鶞?zhǔn)點(diǎn)的第一位置；對(duì)于 所述第二面，在所述支架的第一方向及第二方向，以M^定間距測(cè)定所述第二面 的一維表面形狀；在測(cè)定所述第二面的一維表面形狀時(shí)的所述支架位置，測(cè)定 所述第二面?zhèn)鹊乃龌鶞?zhǔn)點(diǎn)的第二位置；基于所測(cè)定的第一位置及第二位置， 以同一三維坐標(biāo)系記述所述非球面透鏡的第一面的表面形狀及所述非球面透 鏡的第二面的表面形狀；以及，以規(guī)定的表面形狀對(duì)所述第一面的表面形狀及 所述第二面的表面形狀進(jìn)行非球面擬合，由最佳擬合時(shí)的頂點(diǎn)位置和光軸的傾 斜算出光軸偏心量。根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)特征，非球面透鏡表背兩面的光軸偏心量的測(cè)定方 法，包括如下步驟準(zhǔn)備具有相互定位的第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)、第三基準(zhǔn) 點(diǎn)及第四基準(zhǔn)點(diǎn)的支架，所述第一基準(zhǔn)點(diǎn)及第二基準(zhǔn)點(diǎn)沿第一方向排列，所述 第三基準(zhǔn)點(diǎn)及第四基準(zhǔn)點(diǎn)沿與所述第一方向正交的第二方向排列；在所述支架 上定位具有第一面及第二面的非球面透鏡；檢測(cè)所述第一面?zhèn)鹊乃龈骰鶞?zhǔn)點(diǎn) 的第一位置，基于所述第一方向及第二方向設(shè)定共用基準(zhǔn)坐標(biāo)；檢測(cè)所述第一 面的第一頂點(diǎn)位置，通過(guò)所述共用基準(zhǔn)坐標(biāo)記述；反轉(zhuǎn)所述支架；檢測(cè)所述第 二面?zhèn)鹊乃龈骰鶞?zhǔn)點(diǎn)的第二位置，并與所述共用基準(zhǔn)坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)；檢測(cè)所述 第二面的第二頂點(diǎn)位置，與所述基準(zhǔn)坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)進(jìn)行記述；以及，由所述第一 頂點(diǎn)位置及第二頂點(diǎn)位置算出偏心量。


圖1表示用于測(cè)定非球面透鏡的激光探針式非接觸三維測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)的 示意圖。圖2表示保持有非球面透鏡的透鏡支架的立體圖。 圖3表示沿圖2中SA-SA線的剖視圖。 圖4是非球面透鏡的放大剖視圖。 圖5是非球面透鏡的俯視圖。圖6是用于表示非球面透鏡表面的測(cè)定狀態(tài)的透鏡支架的剖視圖。 圖7是表示非球面透鏡表面的頂點(diǎn)檢測(cè)的示意圖。 圖8是表示非球面透鏡的光軸傾斜的放大剖視圖。圖9是表示保持第二實(shí)施例中非球面透鏡的透鏡支架的立體圖。 圖IO是表示測(cè)定第二實(shí)施例中非球面透鏡表面的示意圖。 圖11是表示第二實(shí)施例中非球面透鏡表面的頂點(diǎn)檢測(cè)的示意圖。 圖12是表示變更實(shí)施例中非球面透鏡表面的頂點(diǎn)檢測(cè)的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明開(kāi)關(guān)電源裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明可提供一種測(cè)定方法，其通過(guò)精密測(cè)定非球面透鏡的表背表面，能以微米以下水平定量求出非球面透鏡兩面的相對(duì)偏心量。以下基于本發(fā)明的實(shí)施例和附圖進(jìn)行說(shuō)明。 實(shí)施例1圖1~圖7是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的圖。圖l是表示根據(jù)本實(shí)施方式的 激光探針式形狀測(cè)定器結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，X、 Y分別表示在水平面上正交 的兩個(gè)方向，Z表示垂直方向。并且，圖l是概略示意圖。<共通基準(zhǔn)點(diǎn)及共通基準(zhǔn)面>作為測(cè)定對(duì)象的非球面透鏡1具有表面(第一面)la及背面(笫二面) lb,且形成非球面形狀。該非球面透鏡l被具有一定厚度且由熱膨脹率低的金 屬所形成的透鏡支架2所支持。透鏡支架2進(jìn)一步被固定在掃描儀等的夾具上 的基準(zhǔn)針21所定位。在透鏡支架2的中心形成有保持孔3。保持孔3形成有 與非球面透鏡1的直徑相當(dāng)?shù)陌疾?，在其底部搭載有非球面透鏡1的周緣的 狀態(tài)下，被環(huán)蓋5所固定。如圖2~3所示，在透鏡支架2的三個(gè)位置設(shè)置有作為"共通基準(zhǔn)點(diǎn)，，的針 孔6，所述針孔6形成可從透鏡支架2的表面la穿過(guò)表面lb的結(jié)構(gòu)，并規(guī)定 共同基準(zhǔn)面Sc。針孔6容易形成，也容易進(jìn)行通過(guò)圖像處理的三維位置檢測(cè)。 即，各針孔以相互定位而形成在透鏡支架上，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)由二維攝像裝置檢 測(cè)透過(guò)針孔6的光，并由所取得的二維圖像檢測(cè)出各針孔6的水平方向的位置。 并且，可從對(duì)物光學(xué)系統(tǒng)的聚焦點(diǎn)位置檢測(cè)出各針孔的垂直方向的位置。其結(jié) 果，可測(cè)定出針孔6的三維位置。各針孔的尺寸，例如直徑、長(zhǎng)度均約為10p m?？赏ㄟ^(guò)上述方法從各針孔的位置在三維空間規(guī)定第一基準(zhǔn)坐標(biāo)。為固定在 透鏡支架上，作為被測(cè)定透鏡的非球面透鏡與共同基準(zhǔn)點(diǎn)6形成相互定位的結(jié)構(gòu)。從而，在后敘述的非球面透鏡表面的三維測(cè)定的測(cè)定結(jié)果，可由第一基準(zhǔn) 坐標(biāo)記述。并且，將透鏡支架倒置，同樣地進(jìn)行上述各針孔的三維位置測(cè)定而 規(guī)定第二基準(zhǔn)坐標(biāo)，可由第二基準(zhǔn)坐標(biāo)記述非球面透鏡的相反面的表面的三維 測(cè)定結(jié)果。在該情況下，同一針孔可用于第一面(表面)及第二面(背面)的位置檢 測(cè)的任一方。因此，由于與各第一基準(zhǔn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的第二基準(zhǔn)坐標(biāo)為與同一點(diǎn)相關(guān)的坐標(biāo)，可由同一三維坐標(biāo)系(X,Y，Z)記述非球面透鏡兩面的三維測(cè)定數(shù)據(jù)。并且，垂直方向的位置4企測(cè)也可采用在后敘述的激光^:測(cè)法。 4艮據(jù)激光探測(cè)法進(jìn)行透鏡表面的三維測(cè)定>透鏡支架2，是在XY方向精密移動(dòng)的掃描級(jí)7上將表面la或背面lb為 上方的狀態(tài)設(shè)置而成。通過(guò)自動(dòng)聚焦光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)保持在透鏡支架2的非球面 透鏡1的表面la及背面lb,照射來(lái)自激光照射裝置8的半導(dǎo)體激光光束L。具體為，來(lái)自激光照射裝置8的半導(dǎo)體激光光束L,通過(guò)反射鏡9反射， 通過(guò)物鏡10照射到非球面透鏡1的例如表面la。照射到該非J求面物鏡1的激 光光束L實(shí)際上為僅通過(guò)光軸L上的無(wú)分散的光束。激光光束L斜向(與光 軸L0非平行)入射非球面透鏡，該非球面透鏡是指在與Z-Y平面平行的面內(nèi) 通過(guò)與物鏡10的光軸L0分離的位置。激光光束L在無(wú)障礙物的狀態(tài)下，在 物鏡10的焦點(diǎn)面與物鏡的光軸L0交叉。從而，因激光光束L斜向照射非球 面物鏡1的表面la的實(shí)際上的1點(diǎn)，如能檢測(cè)出在X-Y面內(nèi)(圖中的水平面) 的該1點(diǎn)的位置，則可通過(guò)三角測(cè)量的原理測(cè)定Z方向的位置(圖中的高度)。 即，被激光光束L照射的被測(cè)定物的表面的l點(diǎn)(反射點(diǎn))如位于物鏡10的 焦點(diǎn)位置，則該1點(diǎn)位于物鏡光軸LO上，如位于從焦點(diǎn)位置偏移的位置，則 1點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)地位于向Y方向偏移。從而，可通過(guò)將Z方向的表面位置向Y 方向的反射點(diǎn)的位置變換，可檢測(cè)從被測(cè)定物表面的焦點(diǎn)位置的偏移。這種激 光光束L是所謂的"激光採(cǎi):針"。照射到非球面物鏡1的一點(diǎn)的激光L,在那里被散射、反射后的一部分成 分L，再通過(guò)物鏡IO,由2個(gè)反射鏡9， ll反射，經(jīng)由成像透鏡12到達(dá)光位置 檢測(cè)裝置13。光位置檢測(cè)裝置13具備用于檢測(cè)光學(xué)中心位置的光檢測(cè)器，光 檢測(cè)器的中心13s的位置對(duì)應(yīng)于物鏡10的焦點(diǎn)面位置。且散射、反射成分L'一般為具有分散特性的光束，但在圖中以反射光表示。由物鏡10、成像透鏡12、光位置檢測(cè)裝置13、伺服機(jī)構(gòu)14等構(gòu)成自動(dòng) 聚焦光學(xué)系統(tǒng)。即，在來(lái)自非球面透鏡表面的反射光L，從光位置檢測(cè)裝置13 的中心13s偏移的情況下，為校正該偏移而進(jìn)行反饋控制而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦，所 述反饋控制是指利用伺服機(jī)構(gòu)14將物鏡10移向焦點(diǎn)方向(Z方向)。其結(jié)果 可從該物鏡10的光軸方向(Z軸)的移動(dòng)量，測(cè)定出非球面透鏡1的表面la 或者背面lb的高度尺寸。通過(guò)相對(duì)激光光束L或者物鏡10使掃描級(jí)7向X方向及Y方向掃描，激 光光束L在Y-Z平面內(nèi)對(duì)包含非球面透鏡1的頂點(diǎn)Pa的表面la照射并反射。反射鏡9為半透明反射鏡，通過(guò)該反射鏡9及成像透鏡15，可利用二維 攝像裝置(CCD攝像機(jī))16拍攝透鏡支架2的全體圖像。在二維攝像裝置16 上連接有圖像處理部17和監(jiān)視器18。并且，圖像處理部17也與伺服機(jī)構(gòu)14 連接，從透鏡支架2表面的圖像識(shí)別設(shè)定于透鏡支架2的三個(gè)位置的針孔6， 從而可測(cè)定其三維位置。其次，基于圖3~圖8對(duì)實(shí)際測(cè)定順序進(jìn)行說(shuō)明。首先，在將非球面透鏡 1的表面la設(shè)定為上方的狀態(tài)下，將透鏡支架2設(shè)置在掃描級(jí)7上，使掃描 級(jí)7在X軸方向掃描，測(cè)定出包含非球面透鏡1的表面la的頂點(diǎn)Pa的、在X 軸的截面形狀(截面形狀能以微米以下精度測(cè)定)。利用向X方向掃描的截面 形狀測(cè)定，通過(guò)在Y方向反復(fù)移動(dòng)規(guī)定間距而實(shí)現(xiàn)。其次，同樣地，使掃描級(jí)在X方向移動(dòng)規(guī)定間距的同時(shí)反復(fù)進(jìn)行向Y方 向的掃描，測(cè)定出包含非球面透鏡1表面la的頂點(diǎn)Pa的、在Y軸的一維截 面形狀。這等價(jià)于對(duì)圖4所示的作為被測(cè)定對(duì)象的非球面透鏡，相對(duì)地利用激 光探針進(jìn)行掃描測(cè)定。最后，通過(guò)圖像處理部17從利用CCD攝像機(jī)16獲得的圖像及聚焦方向 的物鏡10的移動(dòng)量，計(jì)算并求出透鏡支架2中的三個(gè)位置的針孔6的三維位 置。而后，將透鏡支架2的上下倒置，在使非球面透鏡l的背面lb為上方的 狀態(tài)下，與前述同樣地測(cè)定包含非球面透鏡1的背面lb的頂點(diǎn)Pb的、在X 軸及Y軸上的截面形狀。并且，同樣地通過(guò)圖像處理部17從利用CCD攝像機(jī)16獲得的圖像等，計(jì)算并求出使透鏡支架2為背面?zhèn)鹊臓顟B(tài)下的三個(gè)位置 的針孔6的三維位置。 <非球面擬合>通過(guò)如上所述方法求出的非球面透鏡l的表面la和背面lb的形狀測(cè)定數(shù) 據(jù)，可視為在基于針孔6的三維位置所決定的XY坐標(biāo)系中將Z軸坐標(biāo)系反轉(zhuǎn) 的同一坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)。從而，在該共通的XY坐標(biāo)系中，相對(duì)于通過(guò)計(jì)算式所求出的完整的非球 面形狀，對(duì)所測(cè)定的非球面形狀進(jìn)行擬合處理。非球面形狀一般用以下非球面 式表示，[式l]在上式中，C為以R作為曲率半徑的C=l/R的曲率，K為錐形常數(shù)，Ai 為非球面系數(shù)(1=1， 2,...)。假設(shè)被測(cè)定透鏡的設(shè)計(jì)值為已知，則測(cè)定表面形狀，通過(guò)以最小二乘方等 對(duì)上式進(jìn)行擬合，從而獲得頂點(diǎn)位置和光軸的傾斜。在擬合中對(duì)誤差曲線相對(duì) Z軸對(duì)稱的點(diǎn)進(jìn)行探查。首先，在圖7 (a)中，在通過(guò)y方向的掃描測(cè)定表面形狀的情況下，一 般可獲得不通過(guò)非球面的頂點(diǎn)的截面S2,S3的表面形狀。因?yàn)槭禽S對(duì)稱的表面 形狀的截面，所以如圖7 (b)所示，在截面S2,S3也存在共通的對(duì)稱軸Ls, 與y軸垂直且通過(guò)對(duì)稱軸Ls的平面通過(guò)光軸Sa。因此，通過(guò)沿包括作為非球 面形狀的對(duì)稱軸的光軸Sa及對(duì)稱軸Ls的平面在x方向進(jìn)行掃描，可'獲得通過(guò) 頂點(diǎn)Pa的x軸方向的截面形狀。也可以同樣地取得y軸方向的截面形狀。另 外，背面(第二面)lb的截面形狀也可通過(guò)同樣的方法測(cè)定。通過(guò)以上操作，可從最佳擬合時(shí)的頂點(diǎn)Pa,Pb和光軸Sa，Sb,以微米以下 精度定量地求出光軸Sa，Sb之間的角度偏移(0 x ，0 y )和頂點(diǎn)Pa，Pb之間的位 置偏移(D)。另外，圖8中擴(kuò)大表示了光軸Sb的傾斜。實(shí)際上具有不能圖示 的大小。根據(jù)本實(shí)施方式，將有關(guān)所求得的角度偏移(ex，ey )或/和位置偏移(D)的偏心量，反饋到用于制造非球面透鏡l的模設(shè)計(jì)中，能夠制造出可成型更為 完整的非球面透鏡l的模。 第二實(shí)施例在本發(fā)明第二實(shí)施例的光軸偏心量測(cè)定裝置中，由于利用激光^:針?lè)ǖ男?狀測(cè)定器或其動(dòng)作與實(shí)施例i相同，故省略相同部分的說(shuō)明。如圖9所示，本實(shí)施例的透鏡支架22具備4點(diǎn)共通基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)6b，6d 相對(duì)于2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)6a，6c的排列方向呈正交地排列。由基準(zhǔn)點(diǎn)6b,6d的三維位置測(cè)定規(guī)定通過(guò)此2點(diǎn)的x軸，由基準(zhǔn)點(diǎn)6a,6c 的三維位置測(cè)定規(guī)定通過(guò)此2點(diǎn)且與x軸正交的y軸，規(guī)定與這些正交的z軸， 從而通過(guò)正交坐標(biāo)系(x, y， z)記述位置。由x軸及y軸所規(guī)定的假想面為 共通基準(zhǔn)面Sc。通過(guò)有這種共通基準(zhǔn)點(diǎn)6設(shè)定正交坐標(biāo)系，在將透鏡及透鏡 支架倒裝時(shí)也可以相同基準(zhǔn)坐標(biāo)系記述位置。例如，繞x軸將透鏡及透鏡支架 倒裝時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)6b,6d位置不變，基準(zhǔn)點(diǎn)6a,6c的位置完全變換，因此可使位 置對(duì)應(yīng)變得容易。4企測(cè)頂點(diǎn)位置>在本實(shí)施例中，其特征是基于非球面透鏡的頂點(diǎn)位置估算偏心量。由于在 非球面透鏡中作為軸對(duì)稱的頂點(diǎn)只存在1點(diǎn)，從而可特定頂點(diǎn)位置，并可由頂 點(diǎn)位置特定光軸位置。并且，隨著近年來(lái)模力口工技術(shù)的提高，非球面透鏡兩面 的光軸角度偏移，大多改善到不影響偏心量測(cè)定的程度，在此情況下可基于非 球面透鏡的各頂點(diǎn)位置求出偏心量，從而可進(jìn)行更為迅速的測(cè)定。在圖10中，在實(shí)際頂點(diǎn)PO附近設(shè)置假想中心點(diǎn)P，，在x軸方向及y軸 方向分別進(jìn)行一維形狀測(cè)定(截面形狀測(cè)定)。如將假想中心點(diǎn)P ，投影到共通 基準(zhǔn)面的坐標(biāo)系設(shè)為(x，， y，)，則如圖ll所示，在x軸方向的截面形狀的 x，-Ax及y軸方向的截面形狀的y，-Ay的位置，外觀上能看到截面的頂 點(diǎn)。從而，特定從各軸頂點(diǎn)位置投影到基準(zhǔn)面的頂點(diǎn)位置(Ax， Ay)。如果 在假想中心點(diǎn)P ，從實(shí)際頂點(diǎn)分離的情況下，可通過(guò)重復(fù)進(jìn)行上述操作會(huì)聚到 實(shí)際頂點(diǎn)，從而能以更高精度測(cè)定頂點(diǎn)位置。通過(guò)對(duì)非球面透鏡的第一面及第二面進(jìn)行上述操作，可通過(guò)基準(zhǔn)面內(nèi)的頂 點(diǎn)位置的偏移求出偏心量。<變更實(shí)施例>同時(shí)加工非球面透鏡的非球面部分和凸緣部分的情況下，這些邊界線相對(duì) 非球面透鏡的光軸呈同心圓。從而，通過(guò)在非球面透鏡的兩面檢測(cè)出非球面部 分和凸緣部分的邊界線，可求出基準(zhǔn)面內(nèi)同心圓的中心位置作為頂點(diǎn)的投影位 置。如圖12所示，在實(shí)際同心圓C0中心附近設(shè)置假想中心點(diǎn)，取得包括遠(yuǎn) 離假想中心點(diǎn)相當(dāng)于所設(shè)計(jì)的半徑的點(diǎn)的區(qū)域el的二維圖像，從該圖像的亮 度變化(空間微分)檢測(cè)出同心圓的邊緣位置31并讀取該位置。在其他區(qū)域 e2,e3也能夠通過(guò)同樣地進(jìn)行邊緣檢測(cè)求出同心圓的中心C0的坐標(biāo)。邊緣4企測(cè) 是在三個(gè)以上區(qū)域進(jìn)行。由于中心C0的坐標(biāo)與非球面透鏡的頂點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)，所以通過(guò)對(duì)非球面 透鏡的兩面進(jìn)行上述操作，可根據(jù)在共通基準(zhǔn)面內(nèi)的頂點(diǎn)位置的偏移求出偏心 量。根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，能夠以比微米更小的精度定量求出非球面透 鏡的表背兩面的相對(duì)偏心量。其結(jié)果，將所求出的偏心量反饋到用于制造非球 面透鏡的模設(shè)計(jì)中，從而能夠制造可成型更完整的非球面透鏡的模。根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)方案，通過(guò)迅速檢測(cè)表面形狀的頂點(diǎn)求出非球面透 鏡的表背兩面的相對(duì)的偏心量，從而使操作變得更簡(jiǎn)單而且可立即定量評(píng)價(jià)， 能夠迅速地反饋到用于制造非球面透鏡的模設(shè)計(jì)中。在上述實(shí)施例中，作為共通基準(zhǔn)點(diǎn)雖然舉了的針孔6，但并不限于此。另 外，雖然示出了通過(guò)圖像處理測(cè)定針孔6的三維位置的例子，但是也可采用用 于測(cè)定非球面透鏡1的激光探針進(jìn)行檢測(cè)。本申請(qǐng)有關(guān)美國(guó)指定，基于美國(guó)專(zhuān)利法第119條(a)對(duì)2005年8月5日 申請(qǐng)的日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2005-228760 ( 2005年8月5日申請(qǐng))享有優(yōu)先權(quán)， 并引用了相應(yīng)的公開(kāi)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定方法，測(cè)定非球面透鏡的表背兩面的光軸偏心量，其特征在于，包括如下步驟在具有相互定位的三個(gè)以上基準(zhǔn)點(diǎn)的支架上，定位具有第一面及第二面的非球面透鏡；對(duì)于所述第一面，在所述支架的第一方向及第二方向分別以規(guī)定間距測(cè)定所述第一面的一維表面形狀；在測(cè)定所述第一面的一維表面形狀時(shí)的所述支架的位置，測(cè)定所述第一面?zhèn)鹊乃龌鶞?zhǔn)點(diǎn)的第一位置；對(duì)于所述第二面，在所述支架的第一方向及第二方向分別以規(guī)定間距測(cè)定所述第二面的一維表面形狀；在測(cè)定所述第二面的一維表面形狀時(shí)的所述支架的位置，測(cè)定所述第二面?zhèn)鹊乃龌鶞?zhǔn)點(diǎn)的第二位置；基于所測(cè)定的所述第一位置及第二位置，以同一三維坐標(biāo)系記述所述非球面透鏡的第一面的表面形狀及所述非球面透鏡的第二面的表面形狀；以及，利用規(guī)定的表面形狀對(duì)所述第一面的表面形狀及所述第二面的表面形狀進(jìn)行擬合處理，由最佳擬合時(shí)的頂點(diǎn)位置和光軸的傾斜算出光軸偏心量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于， 測(cè)定所述第一面的一維表面形狀包括如下步驟 在所述第一方向計(jì)測(cè)所述第一面的一維表面形狀并檢測(cè)第一頂點(diǎn)位置； 在通過(guò)所述第一頂點(diǎn)位置的假想平面內(nèi)，在所述第二方向測(cè)定所述第一面的一維表面形狀并檢測(cè)第二頂點(diǎn)位置；以及，基于所述第一頂點(diǎn)位置及第二頂點(diǎn)位置決定測(cè)定位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定方法，其特征在于， 各所述基準(zhǔn)點(diǎn)為形成于所述支架上的針孔，使所述支架從所述第一面?zhèn)蓉炌ǖ剿龅诙鎮(zhèn)取?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的測(cè)定方法，其特征在于，測(cè)定所述基準(zhǔn)點(diǎn)的第一位置及第二位置包括如下步驟 從與所述第一方向及第二方向正交的第三方向(Z軸)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)拍攝透過(guò)各所述基準(zhǔn)點(diǎn)的針孔的照明光，測(cè)定所述第一方向及第二方向上的所述針孔位置；以及，基于與所述光學(xué)系統(tǒng)的所述針孔相關(guān)的對(duì)焦位置，測(cè)定所述基準(zhǔn)點(diǎn)的所述 第三方向的位置。
5. —種測(cè)定方法，測(cè)定非球面透鏡的表背兩面的光軸偏心量，其特征在于，包括如下步驟準(zhǔn)備具有相互定位的第一基準(zhǔn)點(diǎn)(6b)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)(6d)、第三基準(zhǔn)點(diǎn)(6a) 及第四基準(zhǔn)點(diǎn)(6c)的支架，所述第一基準(zhǔn)點(diǎn)及第二基準(zhǔn)點(diǎn)沿第一方向(x軸) 排列，所述第三基準(zhǔn)點(diǎn)及第四基準(zhǔn)點(diǎn)沿與所述第一方向正交的第二方向(y軸) 排列；在所述支架上定位具有第一面(la)及第二面(lb)的非球面透鏡； 檢測(cè)所述第 一面?zhèn)鹊乃龈骰鶞?zhǔn)點(diǎn)的第 一位置，基于所述第 一方向及第二 方向設(shè)定共用基準(zhǔn)坐標(biāo)；檢測(cè)所述第 一面的第 一頂點(diǎn)位置并通過(guò)所述共用基準(zhǔn)坐標(biāo)記述； 反轉(zhuǎn)所述支架；檢測(cè)所述第二面?zhèn)鹊乃龈骰鶞?zhǔn)點(diǎn)的第二位置，并與所述共用基準(zhǔn)坐標(biāo)相 對(duì)應(yīng)；檢測(cè)所述第二面的第二頂點(diǎn)位置，并與所述共用基準(zhǔn)坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)而記述； 以及，由所述第一頂點(diǎn)位置及第二頂點(diǎn)位置算出偏心量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)定方法，其特征在于，測(cè)定所述基準(zhǔn)點(diǎn)的第 一位置及第二位置包括如下步驟 從與所述第一方向及第二方向正交的第三方向，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)拍攝透過(guò)各所述基準(zhǔn)點(diǎn)的針孔的照明光，測(cè)定所述第 一方向及第二方向上的所述針孔位置；以及，基于與所述光學(xué)系統(tǒng)的所述針孔相關(guān)的對(duì)焦位置，測(cè)定所述基準(zhǔn)點(diǎn)的所述第三方向的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測(cè)定方法，其特征在于， 檢測(cè)所述第 一頂點(diǎn)位置包括如下步驟在所述第 一方向計(jì)測(cè)所述第一面的一維表面形狀，檢測(cè)第一對(duì)稱中心位置；在所述第二方向測(cè)定所述第一面的一維表面形狀，；險(xiǎn)測(cè)第二對(duì)稱中心位置；以及，由所述第 一對(duì)稱中心位置及第二對(duì)稱中心位置算出所述第 一頂點(diǎn)位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的測(cè)定方法，其特征在于， 在與所述非球面透鏡的凸緣部的邊界相對(duì)于光軸形成同心圓狀的情況下， 檢測(cè)所述第一頂點(diǎn)位置是指檢測(cè)所述同心圓狀的邊界，由該同心圓的中心位置求出所述第 一頂點(diǎn)位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及非球面透鏡表背面的光軸偏心量的測(cè)定方法。利用激光探針測(cè)定在非球面透鏡表背兩面的各頂點(diǎn)的第一方向及第二方向的截面形狀，以基于所測(cè)定針孔(共通基準(zhǔn)點(diǎn))的三維位置所決定的共通坐標(biāo)系記述所測(cè)定的非球面透鏡表背兩面的截面形狀?；谒鶞y(cè)定的截面形狀檢測(cè)各頂點(diǎn)位置，以微米以下水平定量求出非球面透鏡表背兩面的相對(duì)偏心量。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101233386SQ20068002812
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者三浦勝弘, 中村勝重 申請(qǐng)人:三鷹光器株式會(huì)社