專利名稱：非球面偏心測(cè)定方法及偏心測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)定非球面透鏡的非球面軸的傾斜度的非球面透鏡偏心測(cè)定裝置及非球面偏心測(cè)定方法，其中非球面透鏡包括雙面非球面透鏡及單面非球面透鏡。
背景技術(shù)：
作為用于檢查非球面透鏡具有的偏心的測(cè)定技術(shù)，近年來(lái)，例如在特開平7-159288號(hào)公報(bào)中公開了非球面透鏡用的偏心測(cè)定裝置及其偏心測(cè)定方法。用圖8(a)至(e)說(shuō)明所述現(xiàn)有的非球面透鏡偏心測(cè)定方法，根據(jù)圖9說(shuō)明有關(guān)用于實(shí)現(xiàn)該方法的現(xiàn)有的非球面透鏡偏心測(cè)定裝置的概要。
首先在圖8(a)中表示在雙面上具有非球面的透鏡的例子。用作為被檢測(cè)透鏡的所述非球面透鏡的實(shí)線表示的雙面非球面1b、1a是把用假想線1a’，1b’表示的近軸球面作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的面。連接近軸球面1a’，1b’的曲率中心1ob、1oa的線h成為非球面透鏡1的光軸。并且，在如例示的雙面是非球面透鏡中，存在連接非球面1b的頂點(diǎn)(面頂)1tb和近軸球面1b’的曲率中心1ob的非球面軸ib，以及連接非球面1a的頂點(diǎn)(面頂)1ta和近軸球面1a’的曲率中心1oa的非球面軸ia2個(gè)非球面軸。所述非球面透鏡如果按照設(shè)計(jì)制作，那么這3條軸完全一致，但是，實(shí)際上難于制作這樣的透鏡。
在如圖8(a)所示的2個(gè)非球面軸ia、ib和光軸h不一致的狀態(tài)下，非球面1b、1a從理想狀態(tài)傾斜，光軸h和非球面軸ia、ib分別成角度εa和εb并交叉。該角度εb是非球面1b的非球面偏心量，角度εa是非球面1a的非球面偏心量。而如圖8(c)、(d)的圖形所示，以光軸為基準(zhǔn)，從原點(diǎn)向非球面面頂(非球面頂點(diǎn))的方向是非球面偏心方向(即，承受面1a的非球面偏心方向?yàn)棣圈臿，承受面的反面1b的非球面偏心方向?yàn)棣圈舃)。在制作非球面透鏡的情況下，為了對(duì)做好的透鏡進(jìn)行評(píng)價(jià)，必須首先測(cè)定所述非球面偏心量和方向，然后進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)價(jià)、模型校正等。
另一方面，在圖8(b)中，例示僅單面是非球面情況下的非球面透鏡。非球面1b是把用假想線1b’表示的近軸球面作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的面。連接非球面1b近軸曲率中心1ob和球面1a曲率中心1oa的線h成為非球面透鏡1的光軸。在這種非球面透鏡的情況下，定義一條連接非球面1b的頂點(diǎn)1tb和近軸球面1b’的曲率中心1ob的非球面軸ib。如果所述非球面透鏡按設(shè)計(jì)制作，那么光軸h和非球面軸ib完全一致，但是，實(shí)際上難于制作這樣的透鏡。如圖8(b)所示，非球面1b從理想狀態(tài)傾斜，光軸h和非球面ib以角度εb交叉。所述角度εb是非球面1b的非球面偏心量，如圖8(e)的圖形所示，以光軸為基準(zhǔn)，從原點(diǎn)向非球面面頂?shù)姆较蚴欠乔蛎嫫牡姆较颚圈舃。因此，僅單面是非球面的情況下，必須根據(jù)所述非球面偏心量εb及方向θεb進(jìn)行透鏡的評(píng)價(jià)、模型校正等。
在圖9中，示出了在特開平7-159283號(hào)公報(bào)中記載的非球面透鏡用偏心測(cè)定裝置100。所述偏心測(cè)定裝置100的特征是具有保持裝置102，保持雙面都是非球面的被檢測(cè)透鏡101；驅(qū)動(dòng)裝置103，圍繞與被檢測(cè)透鏡的光軸大致重合的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所述保持裝置102；檢測(cè)裝置104，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置；光源105，從轉(zhuǎn)軸方向向被檢測(cè)透鏡照射光；光學(xué)系統(tǒng)107，使從所述被檢測(cè)透鏡反射的光成點(diǎn)像；檢測(cè)裝置108，檢測(cè)在所述光學(xué)系統(tǒng)的成像位置上設(shè)置的點(diǎn)像的位置；2個(gè)位移測(cè)定裝置109、110，測(cè)定所述被檢測(cè)透鏡的雙面的光軸方向的位移；運(yùn)算裝置112，接收來(lái)自所述點(diǎn)像位置檢測(cè)裝置108、旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置檢測(cè)裝置104、及各位移測(cè)定裝置109、110的數(shù)據(jù)，算出非球面軸的偏心方向及偏心量。而且，暗示優(yōu)選的構(gòu)成是，設(shè)置促動(dòng)器111，用于根據(jù)所述運(yùn)算裝置112的指示，在與所述被檢測(cè)透鏡的光軸k大體正交的方向上移動(dòng)所述被檢測(cè)透鏡。
并且，所述現(xiàn)有技術(shù)公開了通過(guò)下面的第一、第二、第三的現(xiàn)有測(cè)定方法進(jìn)行非球面偏心測(cè)定的內(nèi)容。即，在第一現(xiàn)有的測(cè)定方法中所實(shí)施的構(gòu)成是，所述保持部102具有存在與所述轉(zhuǎn)軸k大體平行的軸的中空?qǐng)A筒形狀的保持部，使所述圓筒直徑不比看作所述非球面透鏡的大體球面的近軸區(qū)域的直徑大，或，所述中空?qǐng)A筒形狀的保持部由薄壁圓筒組成，并具有刀刃狀的與所述被檢測(cè)透鏡101接觸的接觸緣。
所述第一現(xiàn)有的測(cè)定方法的特征是用承受面101a保持雙面都是非球面的被檢測(cè)透鏡101，圍繞承受面101a的非球面軸旋轉(zhuǎn)所述被檢測(cè)透鏡101。然后，從轉(zhuǎn)軸方向向被檢測(cè)透鏡照射光，把來(lái)自該被檢測(cè)透鏡101的承受面的反面101b的反射光在光學(xué)系統(tǒng)的成像面上成點(diǎn)像，通過(guò)該點(diǎn)像的位置和在被檢測(cè)透鏡101旋轉(zhuǎn)時(shí)描繪該點(diǎn)像的圓的大小，求出承受面101a的非球面軸與透鏡光軸的偏心方向及偏心量，根據(jù)該偏心量，把基于該偏心的承受面的反面101b在轉(zhuǎn)軸方向的位移作為算出值，實(shí)測(cè)承受面的反面101b的轉(zhuǎn)軸方向的位移。然后，從所述實(shí)測(cè)值中減去上述算出值，求出有關(guān)承受面的反面101b的非球面軸相對(duì)于透鏡光軸的傾斜度，即，非球面偏心量及偏心方向。
作為第二現(xiàn)有測(cè)定方法，其構(gòu)成是測(cè)定被檢測(cè)透鏡101隨著承受面101a的所述旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)軸方向上的位移，為了使所述位移為0，在與轉(zhuǎn)軸大體正交的方向上移動(dòng)被檢測(cè)透鏡101，使該承受面101a的非球面軸和轉(zhuǎn)軸一致；或，設(shè)置使所述被檢測(cè)透鏡101在與所述轉(zhuǎn)軸k大體正交的方向上移動(dòng)的促動(dòng)器111，對(duì)于該承受面101a的位移，根據(jù)位移量反饋驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器111。
作為第三現(xiàn)有測(cè)定方法，其構(gòu)成是用承受面101a保持雙面都是非球面的被檢測(cè)透鏡101，以通過(guò)所述承受面的反面101b的近軸曲率中心的軸為中心，使被檢測(cè)透鏡101旋轉(zhuǎn)。然后，從轉(zhuǎn)軸方向在所述被檢測(cè)透鏡101上照射光，使來(lái)自被檢測(cè)透鏡101的承受面101a的反射光在光學(xué)系統(tǒng)的成像面上成像為點(diǎn)像。根據(jù)該點(diǎn)像的位置和在被檢測(cè)透鏡101旋轉(zhuǎn)時(shí)描繪該點(diǎn)像的圓的大小，求出轉(zhuǎn)軸和被檢測(cè)透鏡101的光軸k的偏心方向及偏心量；或，根據(jù)轉(zhuǎn)軸和被檢測(cè)透鏡101的光軸的偏心量，算出根據(jù)該偏心的被檢測(cè)透鏡101雙面的轉(zhuǎn)軸方向的位移，實(shí)測(cè)被檢測(cè)透鏡雙面的轉(zhuǎn)軸方向的位移，從得到的各實(shí)測(cè)值中減去算出值，求出偏心量及偏心方向，這是所述方法和構(gòu)成皆受到的示。
根據(jù)這樣的現(xiàn)有技術(shù)，可測(cè)定被檢測(cè)透鏡具有的非球面偏心量和偏心方向。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，從以下理由可知更高精度測(cè)定是困難的。即在上述第一現(xiàn)有技術(shù)測(cè)定方法中，盡管其前提是當(dāng)承受被檢測(cè)透鏡的非球面時(shí)，通過(guò)把保持的部分的直徑作小、在近軸區(qū)域承受該面，使得即使所述被檢測(cè)透鏡傾斜曲率中心也不發(fā)生偏差，但是，沒有明確非球面相對(duì)于近軸球面的差在什么范圍內(nèi)可以看作近軸區(qū)域。實(shí)際上，可以考慮通過(guò)使被檢測(cè)透鏡傾斜而使曲率中心偏差轉(zhuǎn)軸的情況，并且，該偏差越大，非球面偏心測(cè)定結(jié)果的誤差也越大。
而且，雖然為了使在被檢測(cè)透鏡傾斜時(shí)發(fā)生的曲率中心的偏差小，必須以與想測(cè)定的承受被檢測(cè)透鏡的面的圓度的精度對(duì)應(yīng)的高精度進(jìn)行加工，但是，承受被檢測(cè)透鏡的部分的口徑越小越難于達(dá)到該精度。
在上述的第二現(xiàn)有測(cè)定方法中，測(cè)定隨著承受面的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸方向的位移，為了使所述位移為0，在與轉(zhuǎn)軸大致正交的方向移動(dòng)所述被檢測(cè)透鏡，使承受面的非球面軸和轉(zhuǎn)軸一致。在實(shí)際情況下，由于測(cè)定系統(tǒng)的噪聲和被檢測(cè)面的凹凸等對(duì)位移量的影響等，位移量不為0，一致操作非常困難。這里，盡管通過(guò)進(jìn)行把小于規(guī)定位移量看作0的處理，可以認(rèn)為非球面軸和轉(zhuǎn)軸一致，但是如果使該量大則調(diào)整簡(jiǎn)單，但是測(cè)定誤差變大。相反，如果使該量小，盡管測(cè)定誤差小，但是調(diào)整困難。
而且，在上述第三現(xiàn)有測(cè)定方法中，以通過(guò)承受面的反面101b的近軸曲率中心的軸為中心使被檢測(cè)透鏡101旋轉(zhuǎn)，根據(jù)來(lái)自承受面101a的反射光的點(diǎn)像描繪的圓的大小，求出該轉(zhuǎn)軸與被檢測(cè)透鏡101光軸k的偏心方向及偏心量。然而，盡管沒有明說(shuō)，但是，在所述情況下，必須操作使被檢測(cè)透鏡承受面的反面101b的近軸曲率中心與轉(zhuǎn)軸完全一致。但是，由于近軸曲率中心測(cè)定系統(tǒng)的分辨率和調(diào)整系統(tǒng)的分辨率的影響，使完全一致非常困難，留下大致0.5μm的差。盡管通過(guò)進(jìn)行把小于規(guī)定位移量看作0的處理，可以認(rèn)為非球面軸和轉(zhuǎn)軸一致，但是如果使該量大，雖然調(diào)整簡(jiǎn)單，但是測(cè)定誤差變大。相反，如果使該量小，雖然測(cè)定誤差小，但是調(diào)整困難。在上述的現(xiàn)有方法中，由于忽略調(diào)整誤差來(lái)進(jìn)行處理，所以，在算出承受面?zhèn)鹊慕S曲率中心位置時(shí)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致測(cè)定精度下降。
這種現(xiàn)有測(cè)定方法是在假定設(shè)置狀態(tài)為作為被檢測(cè)透鏡的非球面透鏡的非球面軸和轉(zhuǎn)軸一致的前提下，在該透鏡設(shè)置狀態(tài)下開始測(cè)定的方式的測(cè)定方法。而且，在求由于作為非球面透鏡的光軸h和該非球面透鏡的非球面軸ib不完全一致而產(chǎn)生的相對(duì)于非球面軸透鏡光軸的偏心量及偏心方向時(shí)，不專門進(jìn)行有關(guān)該非球面透鏡的面頂位置的算出(根據(jù)傾斜量、位移量算出的運(yùn)算)，不要求對(duì)應(yīng)當(dāng)通過(guò)該面頂?shù)妮S(非球面軸)進(jìn)行再確認(rèn)。因此由于未進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，其結(jié)果，自然測(cè)定精度的提高受到限制。
因此，鑒于本發(fā)明存在的現(xiàn)有的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供簡(jiǎn)易且高精度地測(cè)定非球面透鏡的非球面偏心量及其方向的方法及用于實(shí)現(xiàn)該方法的測(cè)定裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，在本發(fā)明中采用如下裝置。即根據(jù)第1技術(shù)方案，提出的非球面偏心測(cè)定裝置設(shè)有透鏡承受部，用于保持被檢測(cè)透鏡；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)自如地構(gòu)成所述透鏡承受部；近軸偏心測(cè)定裝置，用于檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的雙面的近軸曲率中心相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件的轉(zhuǎn)軸的偏心量和方向；被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置，用于檢測(cè)被檢測(cè)面的形狀；轉(zhuǎn)角測(cè)定裝置，用于檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的轉(zhuǎn)角；運(yùn)算裝置，使所述被檢測(cè)透鏡旋轉(zhuǎn)，將使用所述被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置測(cè)定得到的數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面的設(shè)計(jì)式作對(duì)比，求出兩者差最小的相對(duì)位移量及傾斜量，通過(guò)所述位移量及傾斜量計(jì)算相對(duì)于所述轉(zhuǎn)軸的面頂位置，根據(jù)所述面頂位置和用所述近軸偏心測(cè)定裝置測(cè)定的所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量及方向，算出非球面軸相對(duì)于所述被檢測(cè)透鏡光軸的傾斜量和方向。
根據(jù)第2技術(shù)方案，提出一種非球面偏心測(cè)定方法，該方法是下述非球面偏心測(cè)定裝置中的非球面偏心測(cè)定方法，該非球面偏心測(cè)定裝置設(shè)有近軸偏心測(cè)定裝置，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量；被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的被檢測(cè)面的形狀；轉(zhuǎn)角測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的轉(zhuǎn)角；所述方法的特征是，具有如下工序近軸曲率中心檢測(cè)工序，利用所述近軸偏心測(cè)定裝置，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的偏心量及方向；形狀測(cè)定工序，利用所述被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置測(cè)定所述被檢測(cè)面的形狀；第一運(yùn)算工序，使測(cè)定的被檢測(cè)面形狀和規(guī)定的設(shè)計(jì)式作對(duì)比，計(jì)算兩者差最小的被檢測(cè)面形狀的面頂位置；第二運(yùn)算工序，根據(jù)所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量及方向和所述面頂位置，求出非球面透鏡的偏心。
此外，這里所述的非球面透鏡包括雙面非球面透鏡及單面非球面透鏡。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的非球面偏心測(cè)定裝置構(gòu)成的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2(a)至(g)是表示求出非球面偏心值時(shí)的方案圖，(a)是用x、y、z三維表示透鏡雙面的近軸曲率中心和非球面面頂?shù)恼f(shuō)明圖，(b)是用xz平面表示透鏡雙面的近軸曲率中心和非球面面頂?shù)恼f(shuō)明圖，(c)是用yz平面表示透鏡雙面的近軸曲率中心和非球面面頂?shù)恼f(shuō)明圖，(d)是用xy平面表示承受面的近軸曲率中心位置的說(shuō)明圖，
(e)是用xy平面表示承受面的反面的非球面面頂位置的說(shuō)明圖，(f)是用xy平面表示承受面的非球面面頂位置的說(shuō)明圖，(g)是用xy平面表示承受面的反面的近軸曲率中心位置的說(shuō)明圖；圖3(a)、(b)是圖解求出非球面偏心值時(shí)的方案的說(shuō)明圖；圖4是表示有關(guān)非球面偏心測(cè)定方法的運(yùn)算程序的流程圖；圖5是示意性表示第1實(shí)施例變形例的非球面偏心測(cè)定裝置的構(gòu)成圖；圖6(a)、(b)是表示非球面面頂?shù)奈灰屏?tax及1tay的說(shuō)明圖；圖7表示第1實(shí)施例的又一個(gè)變形例的非球面偏心測(cè)定裝置構(gòu)成的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖8(a)至(e)表示具有非球面的非球面透鏡的圖，(a)是表示雙面非球面的情況下的2個(gè)非球面軸和光軸之間的偏差的說(shuō)明圖，(b)是表示只是單面非球面情況下的非球面軸和光軸之間的偏差的說(shuō)明圖，(c)至(e)是表示非球面偏心方向(從原點(diǎn)到非球面面頂?shù)姆较?的圖形；圖9是表示現(xiàn)有的非球面偏心測(cè)定裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖1至4說(shuō)明本發(fā)明所例舉的實(shí)施例。
第1實(shí)施例圖1表示作為本發(fā)明第1實(shí)施例的非球面偏心測(cè)定裝置，圖2及圖3表示在求非球面偏心值時(shí)的方案的詳細(xì)圖解。圖4用流程圖表示有關(guān)非球面偏心測(cè)定方法的運(yùn)算程序。在圖1中，非球面透鏡偏心測(cè)定裝置2構(gòu)成如下被檢測(cè)透鏡承受部3，旋轉(zhuǎn)自如地保持測(cè)定對(duì)象被檢測(cè)透鏡1；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4，用于使被檢測(cè)透鏡承受部3旋轉(zhuǎn)；近軸偏心測(cè)定部5，用于檢測(cè)被檢測(cè)透鏡1的兩個(gè)被檢測(cè)面1a及1b的近軸曲率中心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的偏心量；被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6，用于檢測(cè)透鏡承受面的反面1b的非球面軸相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的傾斜角；轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，檢測(cè)轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)角；運(yùn)算部8，運(yùn)算近軸偏心測(cè)定部5、被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6及轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的各測(cè)定值。
這里以垂直截面圖示的被檢測(cè)透鏡承受部3上放置的被檢測(cè)透鏡1及作為其承受部的接觸部(內(nèi)徑、外徑邊緣)3a、3b，被加工為相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9大致同心，在所述旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的上面設(shè)置被檢測(cè)透鏡承受部3，用位于被檢測(cè)透鏡承受部3的上端面的內(nèi)徑側(cè)的內(nèi)徑邊緣3a或外徑側(cè)的外徑邊緣3b承受被檢測(cè)透鏡1。由于內(nèi)徑邊緣3a及外徑邊緣3b被加工為相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9同心，所以內(nèi)外徑的各個(gè)邊緣3a、3b的中心位于轉(zhuǎn)軸9上。
此外，這里，作為測(cè)定對(duì)象的被檢測(cè)透鏡1是在雙面是非球面的非球面透鏡。而用10表示的線是非球面軸的檢測(cè)軸，用1oa表示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面?zhèn)鹊慕S曲率中心，用1ob表示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面的近軸曲率中心。
而且，近軸偏心測(cè)定部5被設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1上面，并且其光軸與旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸同軸。
在圖1中盡管沒有詳細(xì)地示出，但是，在近軸偏心測(cè)定部5內(nèi)部具有光源和光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件，還設(shè)有由把沿光軸的光束分為光源及攝像元件兩個(gè)方向的鏡或棱鏡等組成的光路切換裝置。從燈等光源照射的光束利用光學(xué)系統(tǒng)照射在被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的近軸曲率中心上聚焦的光束。在近軸偏心測(cè)定部5的內(nèi)部設(shè)置的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成為可移動(dòng)及切換構(gòu)成該光學(xué)系統(tǒng)的一部分的透鏡組，使得可以根據(jù)該被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的曲率，改變照射光束的聚焦點(diǎn)。
從近軸偏心測(cè)定部5照射的由被檢測(cè)面反射的光束沿同樣的光路返回，入射到近軸偏心測(cè)定部5上，通過(guò)在光路上存在的光路切換裝置折射，在攝像元件上成像，聚焦為點(diǎn)狀像。當(dāng)在被檢測(cè)面的近軸曲率中心完全不偏心的情況下，即使一邊使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)一邊用攝像元件觀察在該被檢測(cè)面上照射的光束的反射光，點(diǎn)也不產(chǎn)生“擺動(dòng)(振り回り)”。
實(shí)際上，在被檢測(cè)面的近軸曲率中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸具有偏心的情況下，若一邊使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)一邊觀察該反射光，則通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5內(nèi)的攝像元件可觀察到點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)在與偏心量對(duì)應(yīng)的半徑內(nèi)“擺動(dòng)”。
因此，根據(jù)該點(diǎn)半徑及從被檢測(cè)透鏡原點(diǎn)狀態(tài)下的點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)中心開始的方向，可檢測(cè)被檢測(cè)面的近軸曲率中心的偏心量及偏心方向。
具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)把來(lái)自近軸偏心測(cè)定部5和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出信號(hào)輸入運(yùn)算部6，對(duì)被檢測(cè)面近軸曲率中心相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化在攝像元件上的位置變化進(jìn)行測(cè)定，可算出并檢測(cè)該被檢測(cè)面的近軸曲率中心的偏心量及偏心方向(參照?qǐng)D4的S10)。
被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6檢測(cè)隨著被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)承受面的反面1b在檢測(cè)軸10方向的位移量。圖1中盡管沒有詳細(xì)示出其構(gòu)成，但是，被檢測(cè)面形狀測(cè)定部由激光光源和干涉光學(xué)系統(tǒng)和光纖組成，從光纖射出端面照射在被檢測(cè)面上的光束再次入射在被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6上，由于位移變化干涉條紋變化。用受光傳感器獲取該干涉條紋的變化來(lái)檢測(cè)位移量。
而且，在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9上具有被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的支點(diǎn)，以其為中心可調(diào)整為使檢測(cè)軸與被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b測(cè)定點(diǎn)的法線一致，支點(diǎn)位置的高度可隨被檢測(cè)透鏡1在轉(zhuǎn)軸9上移動(dòng)。而且，被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6本身也可隨被檢測(cè)透鏡1在檢測(cè)軸10的方向上改變高度。
通過(guò)把來(lái)自被檢測(cè)檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出信號(hào)輸入到運(yùn)算部8，對(duì)相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化的檢測(cè)軸10方向的高度變化進(jìn)行測(cè)定。
還有，在本發(fā)明的所述第1實(shí)施例中，盡管對(duì)由有關(guān)透鏡雙面由凸?fàn)罘乔蛎嫘螤罱M成的被檢測(cè)透鏡1進(jìn)行了說(shuō)明，但是，勿庸置疑，即使透鏡雙面或單面是凹狀的非球面或球面的被檢測(cè)透鏡，也同樣能適用。
更具體地說(shuō)明有關(guān)上述的非球面偏心測(cè)定方法。
在上述構(gòu)成的非球面偏心測(cè)定裝置中，在用被檢測(cè)透鏡承受部3支持被檢測(cè)透鏡1的同時(shí)，一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1一邊進(jìn)行定心。當(dāng)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的曲率1oa的承受面1a為球面的的情況下，在理論上總是定心在轉(zhuǎn)軸9的軸線上。但是，在承受面1a為非球面的情況下如圖1所示，雖然在透鏡承受部3的內(nèi)徑邊緣3a到承受面1a的面頂?shù)木嚯x相等的情況下，近軸曲中心1oa存在于轉(zhuǎn)軸9上，但是，在該關(guān)系不成立的情況下，近軸曲率中心1oa不存在于轉(zhuǎn)軸9的軸線上。
因此，用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5檢測(cè)承受面的反面1b的近軸曲率中心1ob相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量，調(diào)整被檢測(cè)透鏡1的位置(定心調(diào)整)，使得所述近軸曲率中心的偏心量大約為0。在這里的定心調(diào)整中，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不必使近軸曲率1ob與轉(zhuǎn)軸9一致，但是，由于在測(cè)定承受面1a的近軸曲率中心1oa的偏心量時(shí)在近軸區(qū)域進(jìn)行計(jì)算，所以所述承受面1a的反面1b的近軸曲率中心的偏心量越小檢測(cè)精度越高。在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4上連接轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，根據(jù)其測(cè)定的角度值設(shè)定被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)方向的基準(zhǔn)，測(cè)定近軸曲率中心的偏心方向。
被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b大致定心調(diào)整結(jié)束后，對(duì)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的近軸曲率中心1oa，通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5與前面一樣地檢測(cè)近軸曲率中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量和偏心方向。但是在所述情況下，通過(guò)承受面的反面1b觀察承受面1a的近軸曲率1oa中心，因此，必須考慮近軸偏心測(cè)定部5和被檢測(cè)面之間的面的近軸曲率中心的偏心量和方向的影響進(jìn)行計(jì)算。有關(guān)該計(jì)算方法公開在特公昭51-9620號(hào)公報(bào)中，如果比測(cè)定近軸曲率中心的偏心量的面靠前的面的近軸曲率中心的偏心量如果是已知的，那么，可使用雙面的近軸曲率、壁厚、折射率等所述被檢測(cè)透鏡的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用所述計(jì)算方法，可算出承受面1a的近軸曲率中心的偏心量δa及方向θa。
如上所述，如果使用近軸偏心測(cè)定部5和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出結(jié)果，那么通過(guò)運(yùn)算部8，可算出承受面1a及承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量δa、δb、及偏心方向θa、θb(后面詳述)。
接著，參照?qǐng)D2(a)至(g)說(shuō)明求非球面偏心值的方法。圖2(a)是用xyz三維關(guān)系表示前述的雙面的近軸曲率中心1oa、1ob和非球面面頂1ta、1tb的位置，圖2(b)、(c)用xz、yz平面表示，圖2(d)及(g)用xy平面表示近軸曲率中心1oa、1ob的位置，圖2(e)、(f)用xy平面表示非球面面頂1tb、1ta的位置。
如圖2(d)及(g)所示，利用近軸曲率中心1oa、1ob的偏心量及偏心方向，可把當(dāng)被檢測(cè)透鏡1位于旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置時(shí)的近軸曲率球心位置換算成xy平面的值。即，承受面1a的近軸曲率中心1oa的位置如圖2(d)所示，用下式表示x方向1oax＝δa×cosθa...(1)y方向1oay＝δa×sinθa...(2)所述承受面1a的反面1b的近軸曲率中心的位置如圖2(g)所示x方向1obx＝δb×cosθb...(3)y方向1oby＝δb×sinθb...(4)用上述換算式在運(yùn)算部8中求出。
接著，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b，使位移傳感器部6的檢測(cè)軸10的角度與被檢測(cè)面1b的法線一致，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b調(diào)整位移傳感器部6的檢測(cè)軸10方向的高度。在所述狀態(tài)下，利用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，輸出檢測(cè)軸10方向的高度變化，和利用轉(zhuǎn)角測(cè)定部7輸出被檢測(cè)透鏡1的角度變化，把兩者輸入運(yùn)算部8。
在運(yùn)算部8中，將被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)值轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的方向。
根據(jù)被檢測(cè)形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10的角度支點(diǎn)位置和被檢測(cè)透鏡1的位置關(guān)系，算出圖1所示的測(cè)定半徑r。由所述測(cè)定半徑r和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信息和把被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的輸出分解到轉(zhuǎn)軸9方向的信息，換算成x、y、z坐標(biāo)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。對(duì)比基于測(cè)定部的輸出信號(hào)的所述三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和所述被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)上的式子(設(shè)計(jì)式)(參照?qǐng)D4的S20)。
這時(shí)，由于被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜，所以為了進(jìn)行與設(shè)計(jì)式的比較，必須轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方向的位移。
如果設(shè)定由非球面軸測(cè)定部6得到的測(cè)定數(shù)據(jù)為ASPb(i)，那么，與設(shè)計(jì)式比較的高度信息為下式計(jì)算ASPb(i)×cosθ...(5)在距離轉(zhuǎn)軸9為r的點(diǎn)進(jìn)行非球面軸檢測(cè)的情況下，將用(5)式表示的高度方向的信息利用下面式子分離成x、y與設(shè)計(jì)式比較。這里，假設(shè)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7對(duì)各測(cè)定點(diǎn)的輸出為θrot(i)。
x(i)＝r×cosθrot(i)...(6)y(i)＝r×sinθrot(i)此外，雖然在圖1中示出了檢測(cè)軸10相對(duì)轉(zhuǎn)軸9傾斜的情況，但是，即使在所述傾斜角θ為0度，即，相對(duì)轉(zhuǎn)軸9為平行的狀態(tài)下，構(gòu)成被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10，與上述同樣的計(jì)算也成立。
作為比較上述的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)式的具體方法，例如，在被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式上使測(cè)定三維數(shù)據(jù)位移或傾斜度，為了使兩者差最小只要調(diào)整就行。即，作為位移量，用(1)、(2)式分配的量分別代入x、y，固定x方向和y方向的位移，以球心位置為中心在x方向y方向傾斜并在z方向位移，檢測(cè)兩者差最小的狀態(tài)。
其后，利用測(cè)定三維數(shù)據(jù)傾斜量及位移量進(jìn)行反算，可求出承受面的反面1b的非球面面頂相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9在xy平面中的移動(dòng)量1cb(參照?qǐng)D4的S30)。
參照?qǐng)D3(a)、(b)，說(shuō)明有關(guān)上述傾斜量及位移量，如圖3(a)、(b)所例示，如果規(guī)定上述計(jì)算求出的x方向的傾斜量為Abx、y方向的傾斜量為Aby，那么，非球面面頂?shù)奈灰屏?tbx及1tby用下式求出1tbx＝1oax+rb×sin Abx...(7)1tby＝1oay+rb×sin Aby還有，運(yùn)算部8根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的雙面的近軸曲率中心位置和被檢測(cè)面1b的面頂位置的數(shù)據(jù)，算出被檢測(cè)面1b的非球面偏心量εb及其方向θεb(參照?qǐng)D4的S40)。
用圖2(a)至(g)詳細(xì)說(shuō)明所述算出方法程序。
作為第1步驟，把承受面1a的近軸曲率中心位置1oa和承受面的反面1ob的近軸曲率中心值如圖2(d)及(g)所示被分別分解成x、y值。各數(shù)值用與(1)至(4)同樣的式子獲得。
作為第2步驟，考慮雙面的近軸曲率中心量，算出從圖2(a)的z軸上的1oa到1ob的高度zo。所述高度zo根據(jù)下式計(jì)算Zo=(rb-ra+d)2-(1obx-1oax)2+(1oby-1oay)2...(8)]]>
其中ra為承受面1a的近軸曲率半徑，rb為承受面1b的近軸曲率半徑，d表示透鏡壁厚。
作為第3步驟，考慮承受面的反面1b的面頂位移量和近軸曲率中心偏心量，算出從圖2(a)的z軸上的1ob到1tb的高度zb。所述高度zb根據(jù)下式計(jì)算Zb=rb2-(1obx-1tbx)2-(1oby-1tby)2...(9)]]>在以后的步驟中，分成xz平面和yz平面進(jìn)行計(jì)算。盡管這里作為一個(gè)例子，先進(jìn)行xz平面上的計(jì)算，然后進(jìn)行yz平面的計(jì)算，但是這只是為了說(shuō)明方便而已，既可以先計(jì)算yz平面，也可以在各步驟中交替計(jì)算xz平面和yz平面。
作為第4步驟，通過(guò)非球面軸rbx和光軸1oax-1obx相對(duì)于xz平面中的z軸的傾斜度，算出非球面偏心x成分。如圖3(a)所示，x成分εbx根據(jù)下式計(jì)算ϵbx=tan-1(1tbx-1obxZb)-tan-1(1tax-1obxZo)...(10)]]>作為第5步驟，在xz平面上從非球面面頂1tbx向光軸1oax-1obx作垂線，算出其長(zhǎng)度Lbx。如圖3(a)所示，Lbx根據(jù)下式計(jì)算Lbx＝rbx×sin εbx...(11)在yz平面上也可應(yīng)用上述第4和第5步驟，在yz平面上從非球面面頂1tby向光軸1oay-1oby作垂線，算出其長(zhǎng)度Lby。如圖3(b)所示，Lby根據(jù)下式計(jì)算
Lby＝rby×sin εby...(12)作為第6步驟，算出對(duì)光軸1oa-1ob的非球面軸rb的傾斜度，即非球面偏心量εb。εb如圖3(a)、(b)所示根據(jù)下式計(jì)算ϵb=sin-1(Lbx2+Lby2rb)...(13)]]>這里，上式的右邊的分子表示從光軸1oa-1ob到非球面面頂1tb的距離(位移量)。
作為第7步驟，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的偏心方向θb。相對(duì)于光軸，非球面面頂如圖3(a)、(b)所示，在x方向相距Lbx，在y方向相距Lby，θb根據(jù)下式計(jì)算θb=tan-1(LbyLbx)...(14)]]>通過(guò)上述步驟，可正確地求出承受面的反面1b相對(duì)于光軸1oa-1ob的非球面偏心量及方向。
如果在被檢測(cè)透鏡承受部3上不改變透鏡的旋轉(zhuǎn)位置而將被檢測(cè)透鏡1上下倒置，來(lái)進(jìn)行同樣的檢測(cè)及運(yùn)算，那么，可正確地求出上述求出的面的反面的非球面偏心量εa及其方向θa。但是，由于被檢測(cè)透鏡1倒置，所以由于方向倒置，而使偏心方向的x方向或y方向正負(fù)倒置，設(shè)計(jì)式的高度方向也倒置。
(效果A)在這樣的第1實(shí)施例中，例如透鏡的雙面為非球面的情況下，由于利用近軸偏心測(cè)定部5進(jìn)行被檢測(cè)透鏡1的承受面1a及承受面的反面1b的近軸曲率中心位置的測(cè)定，所以，承受面1a為非球面，在承受面的反面1b的定心調(diào)整時(shí)，即使承受面1a的近軸曲率中心偏差轉(zhuǎn)軸9，也能根據(jù)測(cè)定值重新定義被檢測(cè)透鏡1的光軸，可正確地測(cè)定。
還有，承受被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)透鏡承受部3的承受面也不必是近軸區(qū)域，所以其尺寸只要是加工精度容易確保的直徑即可。
而且，由于承受面1a的近軸曲率中心1oa不必與轉(zhuǎn)軸9正確地保持一致，所以即使相對(duì)于被檢測(cè)透鏡承受部3的轉(zhuǎn)軸9的同心度不嚴(yán)格，也能進(jìn)行高精度測(cè)定。
利用近軸偏心測(cè)定部5檢測(cè)上述承受面1a的反面1b和承受面1a的近軸曲率中心，由于通過(guò)非球面軸檢測(cè)部6檢測(cè)其透鏡被檢測(cè)面的非球面的面頂位置，所以可根據(jù)非球面偏心定義進(jìn)行高精度測(cè)定。
即便在使被檢測(cè)透鏡1倒置來(lái)求雙面非球面偏心量的情況下，由于評(píng)價(jià)基準(zhǔn)是連接近軸曲率中心的光軸，所以，即使被檢測(cè)透鏡1倒置而狀態(tài)發(fā)生變化，由于雙面的近軸曲率中心和透鏡的位置關(guān)系以1對(duì)1確定，所以可正確地進(jìn)行評(píng)價(jià)基準(zhǔn)統(tǒng)一的高精度測(cè)定。
而且，即使與把具有被檢測(cè)透鏡的外徑等其他部位和被檢測(cè)透鏡固定用夾具的基準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的“倒置測(cè)定評(píng)價(jià)”進(jìn)行比較，其優(yōu)點(diǎn)是，可進(jìn)行最小位置的測(cè)定評(píng)價(jià)，而不必在透鏡以外設(shè)置基準(zhǔn)。
此外，至此，雖然說(shuō)明了有關(guān)透鏡雙面為非球面的被檢測(cè)透鏡，但是，即使如下面說(shuō)明的單面為非球面的情況下，同樣也可求出其非球面偏心量及方向。
在所述情況下，在圖1所例示的構(gòu)成中，首先，設(shè)置成在被檢測(cè)透鏡承受部3上使被檢測(cè)透鏡1的球面為承受面1a側(cè)。
如果在用被檢測(cè)透鏡承受部3支持只有單面為非球面的所述檢測(cè)透鏡1的同時(shí)，一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使所述檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，一邊作定心調(diào)整使得承受面1a的反面1b近軸曲率與轉(zhuǎn)軸9大體一致，那么，作為被檢測(cè)透鏡1的球面的承受面1a的曲率中心1oa在理論上總是被調(diào)心在轉(zhuǎn)軸9的軸線上，但是，由于承受面1a的面精度和被檢測(cè)透鏡承受部3與被檢測(cè)透鏡1接觸的接觸部3b的圓度和轉(zhuǎn)軸9的同軸度不夠，而產(chǎn)生曲率中心1oa與轉(zhuǎn)軸9不一致的情況。
一邊通過(guò)旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，一邊通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5，檢測(cè)承受面的反面1b的近軸曲率曲率中心1ob相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量，對(duì)被檢測(cè)透鏡1進(jìn)行位置調(diào)整，使得所述偏心量大約為0。在這里的定心調(diào)整中，雖然不必使近軸1ob與轉(zhuǎn)軸9嚴(yán)格地保持一致，但是由于測(cè)定承受面1a的曲率中心1oa的偏心量時(shí)，承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量越小檢測(cè)精度越高，所以在這里進(jìn)行一致調(diào)整。
在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4上連接轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，利用其值設(shè)定被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)方向基準(zhǔn)，測(cè)定近軸曲率中心的偏心方向。
在被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b大體定心調(diào)整結(jié)束之后，對(duì)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的曲率中心1oa，通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5與前面一樣檢測(cè)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量和偏心方向。但是，在所述情況下，由于通過(guò)承受面的反面1b觀察承受面1a的曲率中心1oa，所以雖然必須考慮近軸偏心測(cè)定部5和被檢測(cè)面之間的面的近軸曲率中心的偏心量和方向的影響，但是，有關(guān)該計(jì)算方法如在特公昭51-9560號(hào)公報(bào)中所記載的，如果比檢測(cè)近軸曲率中心的偏心量的面靠前的面的近軸曲率中心的偏心量已知的，那么，可使用雙面的近軸曲率、壁厚、折射率的被檢測(cè)透鏡的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用該方法可算出承受面1a的近軸曲率中心的偏心量δa及方向θa。
象這樣，使用近軸偏心測(cè)定部5和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出結(jié)果，利用運(yùn)算部8可算出承受面1a的曲率中心的偏心量δa、及偏心方向θa、承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量δb及偏心方向θb。
如圖2(d)及(g)所示，利用近軸曲率中心或曲率中心的偏心量及偏心方向，可將被檢測(cè)透鏡1位于旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置時(shí)的近軸曲率球心位置或曲率中心位置換算成xy平面上的值，如圖2(d)所示，用下面式子表示承受面1a的曲率中心位置。
x方向1oax＝δa×cosθa ...(1)y方向1oay＝δa×sinθa ...(2)承受面的反面1b近軸曲率中心位置如圖2(g)所示，用下面換算式在運(yùn)算部8中求出。
x方向1obx＝δb×cosθb ...(3)y方向1oby＝δb×sinθb ...(4)接著，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b，使位移傳感器部6的檢測(cè)軸10的角度與被檢測(cè)面1b的法線一致，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b調(diào)整位移傳感器部6的檢測(cè)軸10方向的高度。在該狀態(tài)下，利用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，輸出被檢測(cè)軸10的高度變化，通過(guò)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7輸出被檢測(cè)透鏡1的角度變化，并將兩者輸入到運(yùn)算部8。
在運(yùn)算部8中，將被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(傳感器部)6的檢測(cè)值轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的方向。
根據(jù)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10的角度支點(diǎn)位置和被檢測(cè)透鏡1的位置關(guān)系，算出圖示的測(cè)定半徑r。由所述測(cè)定半徑r和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信息和把被檢測(cè)面形狀部測(cè)定部(位移傳感器部)6的輸出分解到轉(zhuǎn)軸9的方向的信息換算成x、y、z坐標(biāo)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。對(duì)比所述測(cè)定三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式。這時(shí)，由于被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜，所以為了與設(shè)計(jì)式進(jìn)行比較，必須轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方向的位移。
若假設(shè)由非球面軸測(cè)定部6得到的測(cè)定數(shù)據(jù)為ASPb(i)，則與設(shè)計(jì)式比較的高度信息為如下式計(jì)算
ASPb(i)×cosθ ...(5)在距離轉(zhuǎn)軸9為r的點(diǎn)進(jìn)行非球面軸檢測(cè)的情況下，把用式(5)表示的高度方向信息利用下式分離成x、y，與設(shè)計(jì)式進(jìn)行比較。這里，將轉(zhuǎn)角測(cè)定部7對(duì)各測(cè)定點(diǎn)的輸出表示為θrot(i)。
x(i)＝r×cosθrot(i)...(6)y(i)＝r×sinθrot(i)在圖1中，雖然假設(shè)檢測(cè)軸10相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜，但是，即使所述傾斜度θ為0度，即，相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9平行的狀態(tài)下，構(gòu)成被檢測(cè)形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10，同樣的計(jì)算也成立。
作為使三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)式比較的方法，例如，只要在被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式上，使測(cè)定三維數(shù)據(jù)位移、傾斜，使兩者差最小就行。作為位移量代入用(1)、(2)式提供的量，固定x方向和y方向的位移，以球心位置為中心在x方向和y方向傾斜并在z方向位移，檢測(cè)兩者差最小的狀態(tài)。
如果用測(cè)定三維數(shù)據(jù)傾斜量及位移量進(jìn)行反算，則可求出承受面的反面1b的非球面面頂相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9在xy平面上的移動(dòng)量1tb。如圖3(a)、(b)所示，如果假設(shè)計(jì)算求出的x方向傾斜量為Abx、y方向的傾斜量為Aby，則非球面面頂?shù)奈灰屏?tbx及1tby用下式求出1tbx＝1oax+rb×sin Abx ...(7)1tby＝1oay+rb×sin Aby接著，利用運(yùn)算部8根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的近軸曲率中心位置及曲率中心位置和被檢測(cè)面1b的面頂位置，算出被檢測(cè)面1b的非球面偏心量εb及其方向θεb。
用圖2(a)至(g)對(duì)該算出方法進(jìn)行說(shuō)明。
這里，由于只是被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b為非球面，所以，圖2(a)、(b)、(c)(f)所示的承受面1a側(cè)的非球面面頂1ta不存在。
作為第1步驟，如圖2(d)及(g)所示，把承受面1a的曲率中心位置1oa和承受面的反面1b的近軸曲率中心值1ob分別分解成x、y值。各數(shù)值用與(1)到(4)式同樣的式子獲得。
作為第2步驟，考慮近軸曲率中心偏心量和曲率中心偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1oa到1ob的高度zo。所述高度zo根據(jù)下面公式計(jì)算Zo=(rb-ra+d)2-(1obx-1oax)2+(1oby-1oay)2...(8)]]>其中，ra表示承受面1a的近軸曲率半徑；rb表示承受面1b的近軸曲率半徑；d表示透鏡壁厚。
作為第3步驟，考慮承受面的反面1b的面頂位移量和近軸曲率中心偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1ob到1tb的高度zb。所述高度zb根據(jù)8下式計(jì)算Zb=rb2-(1obx-1tbx)2-(1oby-1tby)2...(9)]]>在以后的步驟中，分成xz平面和yz平面進(jìn)行計(jì)算。盡管這里作為一個(gè)例子，先進(jìn)行xz平面上的計(jì)算，然后進(jìn)行yz平面的計(jì)算，但是這只是為了說(shuō)明方便而已，既可以先計(jì)算yz平面，也可以在各步驟中交替計(jì)算xz平面和yz平面。
作為第4步驟，根據(jù)非球面軸rbx和光軸1oax-1obx相對(duì)于xz平面上的z軸的傾斜度，算出非球面偏心的x成分。如圖3(a)所示，εbx根據(jù)下式計(jì)算ϵbx=tan-1(1tbx-1obxZb)-tan-1(1tax-1obxZo)...(10)]]>作為第5步驟，在在xz平面上從非球面面頂1tbx向光軸1oax-1obx作垂線，算出其長(zhǎng)度Lbx。如圖3(a)所示，Lbx根據(jù)下式計(jì)算Lbx＝rbx×sin εbx...(11)上述第4和第5的各步驟也適用于yz平面，在yz平面上從非球面面頂1tby向光軸1oay-1oby作垂線，算出其長(zhǎng)度Lby，如圖3(b)所示，Lby根據(jù)下式計(jì)算Lby＝rby×sin εby...(12)作為第6步驟，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的傾斜度，即非球面偏心量εb，εb如圖3(a)、(b)所示，根據(jù)下式計(jì)算ϵb=sin-1(Lbx2+Lby2rb)...(13)]]>這里，上式右邊的分子表示從光軸1oa-1ob到非球面面頂1tb的距離(移動(dòng)量)。
作為第7步驟，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的偏心方向θb。相對(duì)于光軸非球面面頂如圖3(a)、(b)所示，在x方向相距Lby，在y方向相距Lby，θb根據(jù)下式計(jì)算θb=tan-1(LbyLbx)...(14)]]>
(效果B)根據(jù)上述實(shí)施例，被檢測(cè)透鏡1即使是單面非球面，也能正確地求出承受面的反面1b相對(duì)于光軸1oa-1ob的非球面偏心量及方向。
以上說(shuō)明的實(shí)施例可以按照下面的多個(gè)變形例實(shí)施，都可獲得與上述實(shí)施例同樣或更多的效果。
(變形例1)在圖5中，表示其一變形例的非球面偏心測(cè)定裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，如果被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6分別設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1的上下，那么，不必倒置，即可檢測(cè)承受面1a的非球面軸的傾斜量及方向，可以高精度測(cè)定上下面的非球面偏心量。
更具體來(lái)說(shuō)，在圖5中，非球面偏心測(cè)定裝置2的構(gòu)成包括被檢測(cè)透鏡承受部3，旋轉(zhuǎn)自如地保持被檢測(cè)透鏡1；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4，用于使被檢測(cè)透鏡承受3旋轉(zhuǎn)；近軸偏心測(cè)定部5，用于檢測(cè)被檢測(cè)透鏡1雙面1a及1b的近軸曲率中心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的偏心量；被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a，用于檢測(cè)透鏡承受面的反面1b的非球面軸相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的傾斜角；被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6b，用于檢測(cè)透鏡承受面的反面1a的非球面軸相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的傾斜角；轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)角；運(yùn)算部8，運(yùn)算近軸偏心測(cè)定部5、被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6b及轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的各個(gè)測(cè)定值。
即，在變形例1中，為了分別專門檢測(cè)有關(guān)被檢測(cè)透鏡1雙面的非球面軸的傾斜角，由被檢測(cè)面形狀2個(gè)測(cè)定部，即被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a和被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6b構(gòu)成，它們分別被設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1的上下。
此外，被檢測(cè)透鏡承受部3與被檢測(cè)透鏡1接觸的接觸部3a、3b，與前述一樣，被加工成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9大體同心。
在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的上面設(shè)置被檢測(cè)透鏡承受部3，用位于透鏡承受部的上端面的內(nèi)徑側(cè)的邊緣3a或外徑側(cè)的邊緣3b承受被檢測(cè)透鏡1。由于內(nèi)徑邊緣3a及外徑邊緣3b被加工成相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9同心，所以，各邊緣3a、3b的中心位于轉(zhuǎn)軸9上。
此外，用10a表示的線是承受面的反面1b的非球面軸的檢測(cè)軸；用10b表示的線是承受面1a的非球面軸的檢測(cè)軸；用1oa表示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面?zhèn)鹊慕S曲率中心；用10b表示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面的近軸曲率中心。
近軸偏心測(cè)定部5被設(shè)置成在被檢測(cè)透鏡1的上面并且其光軸與旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸同軸。
盡管在圖5中未圖示，但是在近偏心測(cè)定部5的內(nèi)部與前述一樣，設(shè)有光源和光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件，及用于將光束分成光源及攝像元件2個(gè)方向的光路切換裝置。從光源照射的光束照射通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的近軸曲率中心上聚焦的光束。近軸偏心測(cè)定部5內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成為構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)一部分的透鏡組可移動(dòng)及切換，使得可根據(jù)被檢測(cè)面的曲率改變照射的光束的聚焦點(diǎn)。
從近軸偏心測(cè)定部5照射的、由被檢測(cè)面反射的光束返回同樣的光路，入射到近軸偏心測(cè)定部5上，利用存在于光路內(nèi)的光路切換裝置折射，在攝像元件上成像，聚焦成點(diǎn)狀像。在被檢測(cè)面近軸曲率中心上完全沒有偏心的情況下，即使用攝像元件觀察一邊使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)一邊在被檢測(cè)面上照射的光束的反射光，也不會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)的擺動(dòng)。
在被檢測(cè)面的近軸曲率中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸存在偏心的情況下，如果一邊旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1一邊觀察該反射光，那么，可用攝像元件觀察到點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)在與偏心量對(duì)應(yīng)的半徑內(nèi)“擺動(dòng)”。
根據(jù)所述點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑及從被檢測(cè)透鏡原點(diǎn)狀態(tài)下的點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)中心開始的方向，可檢測(cè)被檢測(cè)面近軸曲率中心的偏心量及偏心方向。具體來(lái)說(shuō)，利用把來(lái)自近軸偏心測(cè)定部5和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信號(hào)輸入運(yùn)算部8，對(duì)被檢測(cè)面的近軸曲率中心相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化在近軸偏心測(cè)定部5內(nèi)的攝像元件上的位置變化進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)被檢測(cè)面的近軸曲率中心的偏心量及偏心方向。
被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a及6b，檢測(cè)隨著被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)面1b或1a在檢測(cè)軸10b或10a方向的位移量。在圖5中，雖然沒有圖示其構(gòu)成，但是，由激光光源和干涉光學(xué)系統(tǒng)及光纖組成，從光纖出射端面向被檢測(cè)面上照射的光束再次從光纖入射到被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a或6b上，由于位移變化改變干涉條紋。用感光傳感器獲取該干涉條紋的變化，來(lái)檢測(cè)該位移量。
而且，在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9上具有被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a及6b的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)支點(diǎn)，以其為中心，可調(diào)整為使檢測(cè)軸10a或10b與被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的測(cè)定點(diǎn)的法線一致，支點(diǎn)位置的高度隨著被檢測(cè)透鏡1在轉(zhuǎn)軸9上移動(dòng)。而且，被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a及6b在其檢測(cè)軸10方向上，也可隨著被檢測(cè)透鏡1的形狀改變高度。
通過(guò)把來(lái)自被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a、6b和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信號(hào)輸入運(yùn)算部8，對(duì)相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化的檢測(cè)軸10a及10b方向的高度變化進(jìn)行測(cè)定。
還有，在所述變形例1中，雖然說(shuō)明了有關(guān)由雙面凸的非球面形狀組成的被檢測(cè)透鏡1進(jìn)行了說(shuō)明，但是勿庸置疑，即便是雙面或單面為凹的非球面或球面的被檢測(cè)透鏡也同樣可適用。
在如上所述變形構(gòu)成的偏心測(cè)定裝置中，如果在用被檢測(cè)透鏡承受部3支持被檢測(cè)透鏡1的同時(shí)，一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1一邊進(jìn)行定心，那么，雖然在被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的曲率中心1oa在承受面1a為球面的情況下，理論上來(lái)說(shuō)調(diào)心總是在轉(zhuǎn)軸9的軸線上，但是，在承受面1a為非球面的情況下，如圖5所示，雖然在透鏡承受部3的內(nèi)徑邊緣3a到面頂?shù)木嚯x相等的情況下，近軸曲率中心1oa位于轉(zhuǎn)軸9上，但是，在這種關(guān)系不成立的情況下，近軸曲率中心1oa不一定位于轉(zhuǎn)軸9的軸線上。
一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，一邊通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5檢測(cè)承受面的反面1b的近軸曲率中心1ob相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量，調(diào)整被檢測(cè)透鏡1的位置(定心調(diào)整)，使得所述近軸曲率中心的偏心量大致為0。在這里的定心調(diào)整中，盡管不必使近曲率中心1ob與轉(zhuǎn)軸9一致，但是，由于在測(cè)定承受面1a的近軸曲率中心1oa的偏心量時(shí)，承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量越小檢測(cè)精度越高，所以進(jìn)行一致調(diào)整。
在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4上連接轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，利用其值設(shè)定被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)方向基準(zhǔn)，測(cè)定近軸曲率中心的偏心方向。
被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b的大致定心調(diào)整結(jié)束后，利用近軸偏心測(cè)定部5對(duì)被檢測(cè)承受面1a的近軸曲率中心1oa，與前面一樣，檢測(cè)相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的近軸曲率中心的偏心量和偏心方向。但是，在所述情況下，由于通過(guò)承受面的反面1b觀察承受面1a的近軸曲率中心1oa，所以必須考慮近軸偏心測(cè)定部5和被檢測(cè)面間的面近軸曲率中心的偏心量和方向的影響，有關(guān)其計(jì)算方法如特公昭51-9620號(hào)公報(bào)中所公開的，如果在比測(cè)定近軸曲率中心的偏心量的面靠前的面的近軸曲率中心偏心量是已知的，那么可使用雙面的近軸曲率、壁厚、折射率的被檢測(cè)透鏡的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，利用所述方法可算出承受面1a的近軸曲率中心偏心量δa及方向θa。
如上所述，使用近軸偏心測(cè)定部5和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出結(jié)果，利于運(yùn)算部8可算出承受面1a及承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量δa、δb及偏心方向θa、θb。
如圖2(d)及(g)所示，根據(jù)近軸曲率中心的偏心量及偏心方向，可把當(dāng)被檢測(cè)透鏡1位于旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置時(shí)的近軸曲率球心位置換算成xy平面上的值。
承受面1a的近軸曲率中心位置如圖2(d)所示，用下式表示
x方向1oax＝δa×cosθa...(1)y方向1oay＝δa×sinθa...(2)承受面的反面1b的近軸曲率中心位置如圖2(g)所示，使用下面的換算式在運(yùn)算部8中求出x方向1obx＝δb×cosθb...(3)y方向1oby＝δb×sinθb...(4)接著，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b，使位移傳感器部6a的檢測(cè)軸10的角度與檢測(cè)面1b的法線一致，位移傳感器部6a的檢測(cè)軸10的方向的高度也根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b進(jìn)行調(diào)整。在所述狀態(tài)下，利用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，輸出檢測(cè)軸10a方向的高度變化，利用轉(zhuǎn)角測(cè)定部7輸出檢測(cè)透鏡1的角度變化，將兩者輸入到運(yùn)算部8。
而且，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a，同樣使位移傳感器部6b的檢測(cè)軸10的角度與被檢測(cè)面1a的法線一致，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)1a還調(diào)整位移傳感器部6的檢測(cè)軸10方向的高度。在所述狀態(tài)下，利用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1，輸出檢測(cè)軸10b的方向高度的變化，利用轉(zhuǎn)角測(cè)定部7輸出被檢測(cè)透鏡1的角度變化，將兩者輸入到運(yùn)算部8中。
在運(yùn)算部8中，將被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a及6b的檢測(cè)值轉(zhuǎn)換到旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的方向。
根據(jù)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a的檢測(cè)軸10a的角度支點(diǎn)位置和被檢測(cè)透鏡1的形狀及位置關(guān)系，算出如圖5所示的ra’。由所述測(cè)定半徑ra’和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信息和把被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的輸出分解到轉(zhuǎn)軸9方向的信息，換算成x、y、z坐標(biāo)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。比較所述測(cè)定三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式。
由于這時(shí)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a的檢測(cè)軸10性對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜θa，所以為了與設(shè)計(jì)式比較，必須轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方向的位移。
假設(shè)由非球面軸測(cè)定部6a得到的測(cè)定數(shù)據(jù)為ASPb(i)，則與設(shè)計(jì)式比較的高度為下式計(jì)算ASPb(i)×cosθa...(5)在距離轉(zhuǎn)軸9為ra’的點(diǎn)進(jìn)行非球面檢測(cè)的情況下，使用(5)式表示的高度方向信息用下式分離成x、y與設(shè)計(jì)式進(jìn)行比較。這里，假設(shè)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7對(duì)各測(cè)定點(diǎn)的輸出為θrot(i)。
x(i)＝ra＇×cosθrot(i)...(6)y(i)＝ra＇×sinθrot(i)雖然在圖5中的結(jié)構(gòu)為檢測(cè)軸10a性對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜，但是，即使在所述傾斜度θa為0度，即相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9平行的狀態(tài)下，構(gòu)成被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10a，同樣的計(jì)算也成立。
作為比較三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)式的方法，例如只要使測(cè)定三維數(shù)據(jù)在被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式上位移、傾斜，使兩者差最小即可。作為位移量代入用式(1)、(2)提供的量固定x方向和y方向的位移，以球心位置為中心，使在x方向和y方向傾斜，并在z方向位移，檢測(cè)兩者差最小的狀態(tài)。
如果利用測(cè)定三維數(shù)據(jù)傾斜量及位移量作反算，則可求出相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的承受面的反面1b的非球面面頂在xy平面上的移動(dòng)量1tb。如在圖3(a)、(b)所示，假設(shè)用計(jì)算求出的x方向的傾斜量為Abx、y方向的傾斜量為Aby；則用下式求出非球面面頂位移量1tby。
1tbx＝1oax+rb×sin Abx...(7)
1tby＝1oay+rb×sin Aby還有，這里盡管為了說(shuō)明上的方便，對(duì)承受面的反面1b作了說(shuō)明，但是，對(duì)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6b的輸出也只要進(jìn)行同樣處理即可。
即，假設(shè)用非球面軸測(cè)定部6b得到的測(cè)定數(shù)據(jù)為ASPa(i)，則與設(shè)計(jì)式比較的高度信息成如下ASPa(i)×cosθb...(5)’在距離轉(zhuǎn)軸9為rb’的點(diǎn)進(jìn)行非球面軸檢測(cè)的情況下，把用(5)’式表示的高度方向信息分離成x、y，與設(shè)計(jì)式比較。
而且，若假設(shè)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7對(duì)各測(cè)定點(diǎn)的輸出為θrot，則下式成立x(i)＝rb＇×cosθrot(i)...(6)’y(i)＝rb＇×sinθrot(i)與承受面的反面1b一樣，比較用(6)’式表示的三維數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)式，求出x方向和y方向的傾斜量Aax、Aay。
如圖6(a)、(b)所示，非球面面頂?shù)奈灰屏?tax及1tay用下式求出1tax＝1oax+ra×sin Aax ...(7)’1tay＝1oay+ra×sin Aay接著，利用運(yùn)算部8根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的雙面的近軸曲率中心位置和被檢測(cè)面1b的面頂位置算出被檢測(cè)面1b的非球面偏心量εb及其方向θεb。
用圖(a)至(g)對(duì)該算出方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
作為第1步驟，如圖2(d)及(g)所示，將承受面1a的近軸曲率中心位置1oa和承受面的反面1b的近軸曲率中心值1ob分別分解成x、y值。各數(shù)值通過(guò)與(1)到(4)式同樣的關(guān)系式獲得。
作為第2步驟，考慮雙面的近軸曲率中心偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1oa到1ob的高度zo。高度zo根據(jù)下式計(jì)算Zo=(rb-ra+d)2-(1obx-1oax)2+(1oby-1oay)2...(8)]]>這里，ra表示承受面1a的近軸曲率半徑；rb表示承受面1b的近軸曲率半徑；d表示透鏡壁厚。
作為第3步驟，考慮承受面的反面1b的面頂位移量和近軸曲率中心偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1ob到1tb的高度zb。所述高度zb根據(jù)下式計(jì)算Zb=rb2-(1obx-1tbx)2-(1oby-1tby)2...(9)]]>在以后的步驟中，分成xz平面和yz平面進(jìn)行計(jì)算。盡管這里作為一個(gè)例子，先進(jìn)行xz平面上的計(jì)算，然后進(jìn)行yz平面的計(jì)算，但是這只是為了說(shuō)明方便而已，既可以先計(jì)算yz平面，也可以在各步驟中交替計(jì)算xz平面和yz平面。
作為第4步驟，根據(jù)非球面軸rbx和光軸1oax-1obx相對(duì)于xz平面上的z軸的傾斜度，算出非球面軸偏心的x成分εbx。如圖3(a)所示，εbx根據(jù)下式計(jì)算ϵbx=tan-1(1tbx-1obxZb)-tan-1(1tax-1obxZo)...(10)]]>作為第5步驟，在xz平面上從非球面面頂1tbx向光軸1oax-1obx作垂線，算出其長(zhǎng)度Lbx。如圖3(a)所示，Lbx根據(jù)下式計(jì)算Lbx＝rbx×sin εbx ...(11)第4和第5步驟也適用于yz平面，在yz平面上從非球面面頂1tby向光軸1oay-1oby作垂線，算出其長(zhǎng)度Lby。如圖3(b)所示，Lby根據(jù)下式計(jì)算Lby＝rby×sin εby ...(12)作為步驟6，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的傾斜度，即非球面偏心量εb。εb如圖3(a)、(b)所示，根據(jù)下式計(jì)算ϵb=sin-1(Lbx2+Lby2rb)...(13)]]>這里，上式右邊的分子表示從光軸1oa-1ob到非球面面頂1tb的距離(位移量)。
作為第7步驟，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的偏心方向θb。相對(duì)于光軸，非球面面頂如圖3(a)、(b)所示，在x方向相距Lbx，y方向相距Lby，θb用下面式子求出θb=tan-1(LbyLbx)...(14)]]>同樣利用運(yùn)算部8，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的雙面的近軸曲率中心位置和承受面1a的面頂位置，算出承受面1a的非球面偏心量εa及其方向θεa。用圖2(a)至(g)說(shuō)明其算出方法。
作為第1步驟，如圖2(d)及(g)所示，把承受面1a的近軸曲線率中心位置1oa和承受面的反面1b的近軸曲率中心值1ob分別分解成x、y值。各數(shù)值通過(guò)與(1)到(4)式一樣的式子獲得。
作為第2步驟，考慮雙面的近軸曲率中心偏心量，算出從在圖2(a)的z軸上的1oa到1ob的高度zo。所述高度zo根據(jù)下式計(jì)算Zo=(rb-ra+d)2-(1obx-1oax)2+(1oby-1oay)2...(8)']]>這里，ra表示承受面1a的近軸半徑；rb表示承受面1b的近軸曲率半徑；d表示透鏡壁厚。
(8)’式的結(jié)果，由于與前面求出承受面的反面1b的非球面偏心量時(shí)的(8)的zo相同，所以從略。
作為第3步驟，考慮承受面1a的面頂位移量和近軸曲率中心的偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1oa到1ta的高度za。所述高度za根據(jù)下式計(jì)算Zb=ra2-(1oax-1tax)2-(1oay-1tay)2...(9)']]>在以后的步驟中，分成zx平面和yz平面進(jìn)行計(jì)算。盡管這里作為一個(gè)例子，先進(jìn)行xz平面上的計(jì)算，然后進(jìn)行yz平面的計(jì)算，但是這只是為了說(shuō)明方便而已，既可以先計(jì)算yz平面，也可以在各步驟中交替計(jì)算xz平面和yz平面。
作為第4步驟，根據(jù)非球面軸rax和光軸1oax-1obx相對(duì)于xz平面上的z軸的傾斜度，算出非球面偏心的x成分εax。如圖6(a)所示，εax根據(jù)下式計(jì)算ϵax=tan-1(1tax-1oaxZa)-tan-1(1tax-1obxZo)...(10)']]>
作為第5步驟，在xz平面上從非球面面頂1tax向光軸1oax-1obx作垂線，算出其長(zhǎng)度Lax。如圖(a)所示，Lax根據(jù)下式計(jì)算Lax＝rax×sin εax ...(11)’第4和第5步驟也適用于平面yz，在yz平面上從非球面面頂1tay向光軸1oay-1oby作垂線，算出其長(zhǎng)度Lay。如圖6(b)所示，Lay根據(jù)下式計(jì)算Lay＝ray×sin εay ...(12)’作為第6步驟，算出非球面軸ra相對(duì)于光軸1oa-1ob的傾斜度，即非球面偏心量εa。εa如圖6(a)、(b)所示，根據(jù)下式計(jì)算ϵa=sin-1(Lax2+Lay2ra)...(13)']]>這里，上式右邊的分子表示從光軸1oa-1ob到非球面面頂1tb的距離(位移量)。
作為第7步驟，算出非球面軸ra相對(duì)于光軸1oa-1ob的偏心方向θa。相對(duì)于光軸，非球面面頂如圖6(a)、(b)所示，在x方向相距Lay，在y方向相距Lay，θa用下式求出θa=tan-1(LayLax)...(14)']]>利用上述步驟，可正確地求出承受面1a的非球面1ad相對(duì)于光軸1oa-1ob的非球面偏心量及方向。
象這樣根據(jù)變形例1，由于將被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6a及被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6b分別設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1的上下，可專門檢測(cè)雙面的非球面軸傾斜角分別，所以不用使被檢測(cè)透鏡倒置即可檢測(cè)上下面各自的非球面偏心量，而且，不必為了倒置被檢測(cè)透鏡而中止測(cè)定操作。
(變形例2)第1實(shí)施例也可進(jìn)行如下變形實(shí)施，并取得與其第1實(shí)施例相或更好的效果。
圖7是表示所述變形例的非球面偏心測(cè)定裝置的示意性構(gòu)成圖。
所述非球面偏心測(cè)定裝置2的構(gòu)成如圖所示包括被檢測(cè)透鏡承受面3，旋轉(zhuǎn)自如地保持被檢測(cè)透鏡1；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4，用于旋轉(zhuǎn)以垂直截面所示的被檢測(cè)透鏡承受部3；近軸偏心測(cè)定部5a，用于檢測(cè)被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b的近軸曲率中心相對(duì)于以垂直截面圖示的旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的偏心量；近軸偏心測(cè)定部5b，用于檢測(cè)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的近軸曲率中心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的偏心量；被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6，用于檢測(cè)透鏡承受面的反面1b的非球面軸相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的傾斜角；轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)角；運(yùn)算部8，運(yùn)算上述的近軸偏心測(cè)定部5a及5b、被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6及轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的各測(cè)定值。
即，在變形例2中，為了檢測(cè)被檢測(cè)透鏡1的雙面的近軸曲率中心的偏心量，分別專門構(gòu)成近軸偏心測(cè)定部5a及近軸偏心測(cè)定部5b，它們分別設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1的上下。
此外，與前述一樣，被檢測(cè)透鏡承受部3與被檢測(cè)透鏡1接觸的接觸部3a、3b，被加工成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9大致同心。旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4也被加工成相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9大致同心在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的上面設(shè)置被檢測(cè)透鏡承受部3，用位于透鏡承受部上端面的內(nèi)徑側(cè)的邊緣3a或外徑側(cè)的邊緣3b承受被檢測(cè)透鏡1。內(nèi)徑邊緣3a及外徑邊緣3b被加工成相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9同心，所以各邊緣3a、3b的中心存在于轉(zhuǎn)軸9上。
此外，用10a所示的軸線是承受面的反面1b的非球面軸的檢測(cè)軸；用10b所示的軸線是承受面1a的非球面軸的檢測(cè)軸。用1oa所示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面?zhèn)鹊慕S曲率中心；用1ob表示的點(diǎn)是被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面的近軸曲率中心。
近軸偏心測(cè)定部5a設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1上面，并且其光軸與旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9同軸，同樣，近軸偏心測(cè)定部5b設(shè)置在被檢測(cè)透鏡1的下面，并且其光軸與旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9同軸。
如垂直截面所圖示，旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4還如圖所示中空地形成轉(zhuǎn)軸附近的中央部，使得不擋住近軸偏心測(cè)定部5b的測(cè)定光束。
轉(zhuǎn)角測(cè)定部7被配置成不擋住近軸偏心測(cè)定部5b的測(cè)定光束，盡管未圖示，但是通過(guò)利用帶子和傳動(dòng)輪把旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角傳遞給轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)角。
盡管在圖7中未圖示，在近軸偏心測(cè)定部5a及5b的內(nèi)部設(shè)置有光源和光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件，及將光束分為光源及攝像元件二個(gè)方向的光路切換裝置。從光源照射的光束照射通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的近軸曲率中心上聚焦的光束。近軸偏心測(cè)定部5a及5b的內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)可構(gòu)成為移動(dòng)及切換作為光學(xué)系統(tǒng)的一部分的透鏡組，使得根據(jù)被檢測(cè)面的曲率照射的光束的聚焦點(diǎn)可變。
從近軸偏心測(cè)定部5a及5b照射的，用各個(gè)被檢測(cè)面反射的光束返回到同樣的光路，入射到近軸偏心測(cè)定部5a及5b，利用在光路中存在的光路切換裝置折射，在攝像元件上成象，聚焦成點(diǎn)狀像。在被檢測(cè)面完全無(wú)偏心的情況下，即使一邊旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1一邊用攝像元件觀察照射在被檢測(cè)面的光束的反射光，點(diǎn)也不產(chǎn)生擺動(dòng)。
在被檢測(cè)面的近軸曲率中心相對(duì)轉(zhuǎn)軸具有偏心的情況下，若一邊使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)一邊觀察該反射光，則可用攝像元件觀察到點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)在與偏心量對(duì)應(yīng)的半徑內(nèi)“擺動(dòng)”。
根據(jù)所述點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的半徑及從被檢測(cè)透鏡原點(diǎn)狀態(tài)下的點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)中心開始的方向，可檢測(cè)被檢測(cè)面的近軸曲率中心的偏心量及偏心方向。
具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)把來(lái)自近軸偏心測(cè)定部5a及5b的轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信號(hào)輸入運(yùn)算部8，對(duì)被檢測(cè)面的近軸曲率中心相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化在近軸偏心測(cè)定部5a及5b內(nèi)的攝像元件上的位置變化進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)各被檢測(cè)面的近軸曲率中心的偏心量及偏心方向。被檢測(cè)面形狀測(cè)定(位移傳感器)6檢測(cè)隨著被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)面1b在檢測(cè)軸10a的方向的位移量。
而且，在圖7中未圖示其構(gòu)成，但近軸偏心測(cè)定部由激光光源和干涉光學(xué)系統(tǒng)和光纖組成，從光纖射出端面照射在被檢測(cè)面上的光束再次從光纖入射到被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6，根據(jù)位移的變化干涉條紋變化，用受光傳感器獲取該干涉條紋的變化來(lái)檢測(cè)位移量。
而且，在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9上具有被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)支點(diǎn)，可以其為中心進(jìn)行調(diào)整，使檢測(cè)軸10與被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面的測(cè)定點(diǎn)的法線一致，支點(diǎn)位置的高度隨著被檢測(cè)透鏡1在轉(zhuǎn)軸9上移動(dòng)。而且，被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6在檢測(cè)軸10的方向上也可隨著被檢測(cè)透鏡1的形狀改變高度。
通過(guò)把來(lái)自檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信號(hào)輸入運(yùn)算部8，可對(duì)相對(duì)于被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度變化的檢測(cè)軸10的方向的高度變化進(jìn)行測(cè)定。
此外，在所述變形例2中，雖然就有關(guān)由雙面為凸面的非球面形狀構(gòu)成的被檢透鏡1進(jìn)行了說(shuō)明，但是即使是雙面或單面為凹的非球面或球面被檢測(cè)透鏡，也同樣可適用。
如上所述，在變形構(gòu)成的非球面偏心測(cè)定裝置中，如果在用被檢測(cè)透鏡承受部3支持被檢測(cè)透鏡1的同時(shí)，一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1一邊進(jìn)行定心調(diào)心，那么，被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的曲率中心1oa在承受面1a為球面的情況下，理論上總是被定心在轉(zhuǎn)軸9的軸線上，但是，在承受面1a為非球面的情況下，如圖1所示，雖然在承受部3的支持點(diǎn)3b到承受面1a的面頂?shù)木嚯x相等的情況下，近軸曲率中心1oa在轉(zhuǎn)軸9上，但是，在該關(guān)系不成立的情況下，近軸曲率中心1oa不一定位于轉(zhuǎn)軸9的軸線上。
一邊用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4使被檢測(cè)透鏡1旋轉(zhuǎn)，一邊通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5a檢測(cè)承受面的反面1b的近曲率中心1ob相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量，調(diào)整(定心調(diào)整)被檢測(cè)透鏡1的位置，使所述近軸曲率中心的偏心量大約為0。在這里的定心調(diào)整中，雖然不必嚴(yán)格地使近軸曲率中心1ob與轉(zhuǎn)軸9一致，但是，由于在測(cè)定承受面1a的近曲率中心1oa的偏心量時(shí)承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量越小檢測(cè)精度越高，因此進(jìn)行一致調(diào)整。
在旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4上連接轉(zhuǎn)角測(cè)定部7，在利用其值設(shè)定被檢測(cè)透鏡1的旋轉(zhuǎn)方向基準(zhǔn)，測(cè)定近軸曲率中心的偏心方向。在被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b的大體定心調(diào)整之后，對(duì)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的近軸曲率中心1oa，通過(guò)近軸偏心測(cè)定部5b與前面一樣地檢測(cè)其相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9的偏心量和偏心方向。
如上所述，使用近軸偏心測(cè)定部5a及5b和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的輸出結(jié)果，用運(yùn)算部8可算出承受面1a及承受面的反面1b的近軸曲率中心的偏心量δa、δb及偏心方向θa、θb。
如圖2(d)、(g)，根據(jù)近軸曲率中心的偏心量及偏心方向可將被檢測(cè)透鏡1位于旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)位置時(shí)的近軸曲率球心位置換算成xy平面上的值。
承受面1a的近軸曲率中心位置如圖2(d)所示，用下式表示x方向1oax＝δa×cosθa...(1)y方向1oay＝δa×sinθa...(2)承受面的反面1b的近軸曲率中心位置如圖2(g)所示，使用下面的換算式在運(yùn)算部8中求出
x方向1obx＝δb×cosθb...(3)y方向1oby＝δb×sinθb...(4)接著，根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的承受面的反面1b，使位移傳感器6的檢測(cè)軸10的角度與被檢測(cè)面1b的法線一致，還根據(jù)被檢測(cè)透鏡1的被檢測(cè)面1b調(diào)整位移傳感器部6的檢測(cè)軸10方向的高度，在該狀態(tài)下利用旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)透鏡1，輸出檢測(cè)軸10a的方向高度變化，通過(guò)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7輸出被檢測(cè)透鏡1的角度變化，將兩者輸入到運(yùn)算部8。
在運(yùn)算部8中，把被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)值換算到旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件4的轉(zhuǎn)軸9的方向。
根據(jù)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10的角度支點(diǎn)位置和檢測(cè)透鏡1的形狀及位置關(guān)系，算出如圖7所示的測(cè)定半徑r。由所述測(cè)定半徑r和轉(zhuǎn)角測(cè)定部7的信息和把被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的輸出分解到轉(zhuǎn)軸9方向的信息，換算成x、y、z坐標(biāo)的三維數(shù)據(jù)。比較所述測(cè)定三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式。
這時(shí)，由于被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器部)6的檢測(cè)軸10相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜θa，所以為了進(jìn)行與設(shè)計(jì)式的比較，必須轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸方向的位移。
若假設(shè)根據(jù)非球面軸測(cè)定部6獲得的測(cè)定數(shù)據(jù)為ASPb(i)，則與設(shè)計(jì)式比較的高度信息為下式計(jì)算ASPb(i)×cosθ...(5)在距離轉(zhuǎn)軸9為r的點(diǎn)進(jìn)行非球面軸檢測(cè)的情況下，把用(5)式表示的高度方向信息與通過(guò)下式分離成x、y、z與設(shè)計(jì)式比較。這里，假設(shè)轉(zhuǎn)角測(cè)定部7對(duì)各測(cè)定點(diǎn)的輸出為θrot(i)，則
x(i)＝r×cosθrot(i)...(6)y(i)＝r×sinθrot(i)雖然在圖7中，檢測(cè)軸10相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9傾斜，但是，即使在所述傾斜度θ為0度，即，相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9平行的狀態(tài)下，構(gòu)成被檢測(cè)面形狀測(cè)定部(位移傳感器)部6的檢測(cè)軸10，同樣的計(jì)算也成立。
作為三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)式比較的方法，例如，在檢測(cè)面1b的設(shè)計(jì)式上，使測(cè)定三維數(shù)據(jù)位移、傾斜，使兩者差最小來(lái)測(cè)定三維數(shù)據(jù)即可。作為位移量代入用式(1)、(2)提供的量，固定x方向和y方向的位移，以球心位置為中心，在x方向和y方向上傾斜，并在z方向上位移，檢測(cè)兩者差最小的狀態(tài)。
如果根據(jù)測(cè)定三維數(shù)據(jù)傾斜量及位移量進(jìn)行反算，則可求出承受面的反面1b的非球面面頂相對(duì)于轉(zhuǎn)軸9在xy平面的移動(dòng)量1tb。如圖2(e)所示，假設(shè)移動(dòng)量1tb的x方向量為1tbx、y方向的量為1tby。假設(shè)x方向的傾斜量為Abx、y方向的傾斜量為Aby，則用下式可求出非球面面頂?shù)奈灰屏?tbx及1tby1tbx＝1oax+rb×sin Abx...(7)1tby＝1oay+rb×sin Aby接著，利用運(yùn)算部8，通過(guò)被檢測(cè)透鏡1的雙面的近軸曲率中心位置和被檢測(cè)面1b的面頂位置算出被檢測(cè)面1b的非球面偏心量εb及其方向θεb。
用圖2(a)至(g)說(shuō)明該運(yùn)算方法。
作為第1步驟，如圖2(d)及(g)所示，把承受面1a的近軸曲率中心位置1oa和承受面的反面1b的近軸曲率中心值1ob分解成x、y值。各數(shù)值通過(guò)與(1)到(4)式同樣的式子得到。
作為第2步驟，考慮雙面的近軸曲率中心偏心量，算出在圖2(a)的z軸上從1oa到1ob的高度zo。高度zo根據(jù)下式計(jì)算Zo=(rb-ra+d)2-(1obx-1oax)2+(1oby-1oay)2...(8)]]>這里，ra為承受面1a的近軸曲率半徑；rb為承受面1b的近軸曲率半徑；d為透鏡壁厚。
作為第3步驟，考慮承受面的反面1b的面頂位移量和近軸曲率中心的偏心量，算出從在圖2(a)的z軸上的1ob到1ob的高度zb。所述高度zb根據(jù)下式計(jì)算Zb=rb2-(1obx-1tbx)2-(1oby-1tby)2...(9)]]>在以后的步驟中，可分成xz平面和yz平面進(jìn)行計(jì)算。盡管這里作為一個(gè)例子，先進(jìn)行xz平面上的計(jì)算，然后進(jìn)行yz平面的計(jì)算，但是這只是為了說(shuō)明方便而已，既可以先計(jì)算yz平面，也可以在各步驟中交替計(jì)算xz平面和yz平面。
作為第4步驟，根據(jù)非球面軸rbx和光軸1oax-1obx相對(duì)于xz平面上的z軸的傾斜度，算出非球面軸偏心的x成分ε bx。如圖3(a)所示，εbx根據(jù)下式計(jì)算ϵbx=tan-1(1tbx-1obxZb)-tan-1(1tax-1obxZo)...(10)]]>作為第5步驟，在xz平面上從非球面面頂1tbx向光軸1oax-1obx作垂線，算出其長(zhǎng)度Lby。如圖3(a)所示，Lby根據(jù)下式計(jì)算Lbx＝rbx×sin εbx...(11)第4和第5步驟也適用于yz平面，在yz平面上從非球面面頂1tby向光軸1oay-1oby作垂線，算出其長(zhǎng)度Lby。如圖3(b)所示，Lby根據(jù)下式計(jì)算Lby＝rby×sin εby...(12)作為第6步驟，算出非球面軸rb的相對(duì)于光軸1oa-1ob的傾斜度，即，非球面偏心量εb。εb如圖3(a)、(b)所示，根據(jù)下式計(jì)算ϵb=sin-1(Lbx2+Lby2rb)...(13)]]>這里，上式右邊的分子表示從光軸1oa-1ob到非球面面頂1tb的距離(位移量)。
作為第7步驟，算出非球面軸rb相對(duì)于光軸1oa-1ob的偏心方向θb。相對(duì)于光軸，非球面面頂如圖3(a)、(b)所示，在x方向相距Lbx，在y方向相距Lby，θb用下式求出θb=tan-1(LbyLbx)...(14)]]>利用上述步驟可正確地求出承受面的反面1b相對(duì)于光軸1oa-1ob的非球面偏心量及方向。
如果使被檢測(cè)透鏡1在被檢測(cè)透鏡承受部3上下倒置設(shè)置進(jìn)行同樣的檢測(cè)及運(yùn)算，那么可正確地求出上述所求出的面的反面的非球面偏心量εa及其方向θa。
象這樣根據(jù)變形例2，由于在被檢測(cè)透鏡1的上下分別專用地設(shè)置近軸偏心測(cè)定部5a及近軸偏心測(cè)定部5b，所以不會(huì)使測(cè)定用的光線通過(guò)被檢測(cè)透鏡1的承受面1a的反面1b，由于可檢測(cè)該承受面1a的近軸曲率中心的偏心量和方向，所以，可高精度地求出近軸曲率中心，可高精度地測(cè)定非球面偏心量。
此外，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變形實(shí)施。
以上，盡管根據(jù)實(shí)施例及其變形例做了說(shuō)明，但是，在本說(shuō)明書中包括以下的發(fā)明(1)可提供權(quán)利要求1的非球面偏心測(cè)定裝置，其特征是，不僅在所述被檢測(cè)透鏡雙面為非球面的情況下，而且在雙面或單面為非球面或球面的情況下，也同樣可測(cè)定。
(2)可提供權(quán)利要求1的非球面偏心測(cè)定裝置，其特征是，不僅在所述被檢測(cè)透鏡雙面為凸?fàn)罘乔蛎娴那闆r下，而且在雙面或單面為凹狀非球面或球面的情況下，也同樣可測(cè)定。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種容易且高精度地測(cè)定非球面透鏡的非球面偏心量及其方向的測(cè)定方法及測(cè)定裝置。
權(quán)利要求
1.一種非球面偏心測(cè)定裝置，設(shè)有透鏡承受部，用于保持被檢測(cè)透鏡；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件，旋轉(zhuǎn)自如地構(gòu)成所述透鏡承受部；近軸偏心測(cè)定裝置，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡的近軸曲率中心的偏心量和方向；被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的被檢測(cè)面的形狀；轉(zhuǎn)角測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的轉(zhuǎn)角；其特征在于，非球面偏心測(cè)定裝置具有近軸偏心測(cè)定裝置，用于檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的雙面的近軸曲率中心相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件的轉(zhuǎn)軸的偏心量和方向；運(yùn)算裝置，使所述被檢測(cè)透鏡旋轉(zhuǎn)，對(duì)用所述被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置測(cè)定得到的數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面的設(shè)計(jì)式進(jìn)行對(duì)比，求出兩者差最小的相對(duì)位移量及傾斜量，根據(jù)所述位移量及傾斜量計(jì)算相對(duì)于所述轉(zhuǎn)軸的面頂?shù)奈恢?，根?jù)所述面頂位置和用所述近軸偏心測(cè)定裝置測(cè)定的所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量及方向，算出非球面軸相對(duì)于所述被檢測(cè)透鏡光軸的傾斜量和方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非球面偏心測(cè)定裝置，其特征在于，所述被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置由在所述被檢測(cè)透鏡的雙面附近分別設(shè)置的2個(gè)被檢測(cè)面形狀測(cè)定部構(gòu)成，它們分別獨(dú)立地檢測(cè)所述非球面透鏡的雙面的被檢測(cè)面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非球面偏心測(cè)定裝置，其特征在于，所述近軸偏心測(cè)定裝置由在所述被檢測(cè)透鏡的上下垂直方向分別設(shè)置的2個(gè)專用近軸偏心測(cè)定部組成，同時(shí)，其構(gòu)成使得測(cè)定用光線不透過(guò)所述被檢測(cè)透鏡的承受面的反面?zhèn)取?br> 4.一種非球面偏心測(cè)定裝置的非球面透鏡的非球面偏心測(cè)定方法，其中該非球面偏心測(cè)定裝置設(shè)有近軸偏心測(cè)定裝置，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡的近軸曲率中心的偏心量和方向；被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的被檢測(cè)面的形狀；轉(zhuǎn)角測(cè)定裝置，檢測(cè)所述被檢測(cè)透鏡的轉(zhuǎn)角；其特征在于，該非球面偏心測(cè)定方法具有如下工序近軸曲率中心檢測(cè)工序，利用所述近軸偏心測(cè)定裝置檢測(cè)被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的偏心量及方向；形狀測(cè)定工序，利用所述被檢測(cè)面形狀測(cè)定裝置測(cè)定所述被檢測(cè)面的形狀；第一運(yùn)算工序，對(duì)測(cè)定的被檢測(cè)面形狀和規(guī)定的設(shè)計(jì)式進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算兩者差最小的被檢測(cè)面形狀的面頂位置；以及第二運(yùn)算工序，根據(jù)所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量及方向和所述面頂位置，求出非球面透鏡的偏心。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非球面偏心測(cè)定方法，其特征在于，所述第一運(yùn)算工序是對(duì)測(cè)定的被檢測(cè)面形狀和規(guī)定的設(shè)計(jì)式進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算使兩者的相對(duì)位移量及傾斜量最小的被檢測(cè)面形狀的面頂位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的非球面偏心測(cè)定方法，其特征在于，所述第二運(yùn)算工序是算出連接所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的光軸與連接面頂位置和包括所述面頂?shù)姆乔蛎娴慕S曲率中心的非球面軸的傾斜量及方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的非球面偏心檢測(cè)方法，其特征在于，在第二運(yùn)算工序中算出所述被檢測(cè)透鏡的第一面的非球面偏心量后，使所述被檢測(cè)透鏡倒置，重復(fù)所有工序以算出所述被檢測(cè)透鏡的第二面的非球面偏心量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非球面偏心檢測(cè)方法，其特征在于，在第二運(yùn)算工序中算出所述被檢測(cè)透鏡的第一面的非球面軸與連接所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的光軸的傾斜量及方向后，使所述被檢測(cè)透鏡倒置，重復(fù)所有工序以計(jì)算所述被檢測(cè)透鏡的第二面的非球面軸與連接所述被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的光軸的傾斜量及方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非球面偏心測(cè)定裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件被加工成與所述轉(zhuǎn)軸大致同心。
全文摘要
本發(fā)明提供一種容易且高精度地測(cè)定非球面透鏡的非球面偏心量及其方向的測(cè)定方法和測(cè)定裝置。測(cè)定裝置包括透鏡承受部；旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件；近軸偏心測(cè)定部，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡的雙面的近曲率中心相對(duì)于旋轉(zhuǎn)透鏡支持構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸的偏心量和方向；被檢測(cè)面形狀測(cè)定部，檢測(cè)被檢測(cè)面的形狀；轉(zhuǎn)角測(cè)定部，檢測(cè)被檢測(cè)透鏡的轉(zhuǎn)角；運(yùn)算部，使被檢測(cè)透鏡旋轉(zhuǎn)，比較用被檢測(cè)面形狀測(cè)定部測(cè)定得到的數(shù)據(jù)和被檢測(cè)面的設(shè)計(jì)式，求出兩者差最小的相對(duì)位移量及傾斜量，并利用其計(jì)算相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的面頂位置，根據(jù)該面頂位置和用近軸偏心測(cè)定部測(cè)定的被檢測(cè)透鏡雙面的近軸曲率中心的偏心量及方向，算出非球面軸相對(duì)于所述被檢測(cè)透鏡的光軸的傾斜量及方向。
文檔編號(hào)G01B11/24GK1420339SQ0214907
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月20日
發(fā)明者泉田豐 申請(qǐng)人:奧林巴斯光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社