透镜、 透镜阵列、 透镜评价装置 【技术领域】
本发明涉及， 能作为球面透镜来使用的透镜、 形成有多个该透镜的透镜阵列、 以及 该透镜的评价装置。背景技术
关于透镜的形状测定 ( 评价 )， 一般使用接触式或非接触式的 3 维形状测定器。 该 些测定器能够得出作为对象物的透镜的、 3 维形状数据集合 (profile)。
对于透镜， 需求取其相对于设计式的形状误差。例如， 在专利文献 1 中揭示了一种 根据非球面透镜相对其设计式的误差， 来得出非球面透镜的形状的技术。
专利文献 1 ： 日本国专利申请公开公报， “特开平 3-33635 号公报” ； 1991 年 2 月 13 日公开。
专利文献 2 ： 日本国专利申请公开公报， “特开 2009-018578 号公报” ； 2009 年 1 月 29 日公开。 专利文献 3 ： 日本国专利申请公开公报， “特开 2009-023353 号公报” ； 2009 年 2 月 5 日公开。
发明内容 然而， 在专利文献 1 中， 关于球面透镜的形状测定， 存在以下的问题。
即， 当球面透镜相对于测定系统 ( 透镜评价装置 ) 倾斜时， 在测定领域内不会因该 倾斜而发生形状误差。因此， 在专利文献 1 的技术中， 当球面透镜相对于测定系统倾斜时， 很难根据透镜形状的测定结果来对倾斜量进行评价或进行校正。
另外， 透镜一般具有直接关系到光学特性的光学面 ( 在有效口径内 ) 以及非直接 关系到光学特性的面 ( 在有效口径外 )。 而在专利文献 1 的技术中， 由于难以对球面透镜的 倾斜量进行评价， 所以难以区别是不是球面透镜的光学面， 从而难以正确评价球面透镜中 关系到光学特性的区域。
本发明是鉴于上述的问题而研发的， 其目的在于提供能够根据形状的测定结果来 进行球面透镜评价的透镜、 形成有多个该透镜的透镜阵列、 以及该透镜的评价装置。
为解决上述的问题， 本发明透镜的特征在于 ： 该透镜是通过向一体形成有光学面、 该光学面的周围部分、 包围该周围部分的端缘的球面透镜预先附加基于了预定的非球面系 数的非球面量而形成的， 上述非球面量用以对上述光学面付与相对上述球面透镜的形状呈 小于 0.05μm 的误差， 上述非球面量还用以对上述周围部分付与相对上述球面透镜的形状 呈大于 0.5μm 的误差。
在上述结构中， 通过预先向球面透镜付与非球面量， 本发明的透镜具有能够由数 式 ( 后述的非球面式 ) 来解析的形状。由此， 当本发明的透镜相对于测定系统 ( 透镜评价 装置 ) 倾斜时， 在付与该非球面量的周围部分 ( 光学面的周围部分 ) 便会发生起因于该倾 斜的形状误差。因此， 关于本发明的透镜， 当该透镜相对于测定系统倾斜时， 通过将该周围
部分作为测定对象， 便能够根据其测定结果 ( 即、 形状误差 )， 对透镜球面部分的倾斜量进 行评价或进行校正。
另外， 由于能够对本发明的透镜作为球面透镜时的倾斜量进行评价， 所以能够区 别是不是球面透镜的光学面， 从而能够正确评价球面透镜中关系到光学特性的区域。
因此， 能够根据本发明的透镜的形状的测定结果， 把该透镜作为球面透镜来进行 评价。
另外， 本发明的透镜评价装置的特征在具备 ： 形状测定部， 对本发明的透镜的， 光 学面的形状及周围部分的形状进行测定 ； 形状评价部， 根据上述形状测定部的测定结果以 及用上述非球面系数来计算上述非球面量时所需的非球面式， 对上述透镜的形状进行评 价。
在上述结构中， 能够由形状测定部来测定本发明的透镜的光学面的形状及周围部 分的形状， 由形状评价部根据该测定结果以及非球面式来评价本发明的透镜的形状。
因此， 对于本发明的透镜， 本发明的透镜评价装置能够根据该透镜的形状的测定 结果， 把该透镜作为球面透镜来进行评价。
另外， 本发明的透镜阵列中形成有多个本发明的透镜。
通过上述结构， 能够一并地高速生产多个透镜， 因此特别是在大量生产时， 能够降 低制造成本， 从而廉价地实现本发明的透镜。
在此， 关于用相互相同的模具以射出成型法 ( 透镜成型方法中的一种 ) 而成型的 透镜， 其一般具有同等的形状。这是为了实现均匀成型。因此在成型过程中需要对大量的 透镜形状进行评价。
另外， 近年随着不断的研发， 出现了一种称为晶圆透镜加工 (waferlens process) 的方法 ( 参照专利文献 2 以及 3)。 在该晶圆透镜加工中， 为了降低制造成本， 在晶圆面内大 量形成透镜， 从而制造相当于本发明的透镜阵列的透镜阵列。 因此， 相比用上述射出成型法 所成型的透镜， 需要更大量地对透镜阵列中形成的各透镜进行评价。
关于专利文献 1 中的技术， 在对单片的透镜进行评价时， 能够在把每一透镜样本 设置于测定系统时， 对该透镜样本相对于该测定系统的倾斜进行调整， 来进行测定。然而， 若利用专利文献 1 的技术， 那么当所要评价的透镜的数量较多时， 便需要较多的倾斜调整 时间以及、 调整装置或较多的人手。
对此， 本发明的透镜评价装置的特征在于具备 ： 形状测定部， 就形成有多个本发明 的透镜的透镜阵列， 对该透镜阵列中 2 个以上的透镜的， 光学面的形状及周围部分的形状 进行测定 ； 形状评价部， 根据上述形状测定部的测定结果以及用上述非球面系数来计算上 述非球面量时所需的非球面式， 对 2 个以上的上述透镜的各形状进行评价 ； 间距测定部， 根据上述形状评价部的评价结果， 对被进行了评价的任意 2 个上述透镜之间的间距进行测 定。
另外， 本发明的透镜评价装置的特征在于具备 ： 形状测定部， 就形成有多个本发明 的透镜的透镜阵列， 对该透镜阵列中 2 个以上的上述透镜的， 光学面的形状及周围部分的 形状进行测定 ； 形状评价部， 根据上述形状测定部的测定结果以及用上述非球面系数来计 算上述非球面量时所需的非球面式， 对 2 个以上的上述透镜的各形状进行评价 ； 倾斜量测 定部， 关于被进行了评价的某 2 个上述透镜， 根据上述形状评价部的评价结果， 测定其中一方透镜的光轴相对于另一方透镜的光轴的倾斜量。
根据上述结构， 能够就整个的本发明的透镜阵列， 对成型于该透镜阵列的多个本 发明的透镜进行评价， 因此在所要评价的透镜的数量较多时， 能够缩短倾斜调整时间， 且无 需调整装置， 并能够减少人手。
另外， 根据上述结构， 间距测定部能够对透镜阵列中形成的 2 个透镜之间的间距 进行测定。另外， 关于透镜阵列中形成的任意 2 个透镜， 倾斜量测定部能够测定其中一方透 镜的光轴相对于另一方透镜的光轴的、 倾斜量。
因此， 在具备有间距测定部及 / 或倾斜量测定部的、 本发明的透镜评价装置中， 能 够通过 3 维形状测定来得取透镜阵列的晶圆面内的、 透镜间倾斜或透镜间距。
( 发明效果 )
本发明的透镜是通过向一体形成有光学面、 该光学面的周围部分、 包围该周围部 分的端缘的球面透镜预先附加基于了预定的非球面系数的非球面量而形成的， 上述非球面 量用以对上述光学面付与相对上述球面透镜的形状呈小于 0.05μm 的误差， 上述非球面量 还用以对上述周围部分附与相对上述球面透镜的形状呈大于 0.5μm 的误差。
因此， 本发明的效果在于能够根据形状的测定结果， 把本发明的透镜作为球面透 镜来进行评价。 附图说明 图 1 是将本发明的透镜的结构与、 未被付与非球面量的球面透镜的结构进行对比 时的截面图。
图 2 是将图 1 所示两个透镜中的各个透镜的形状数据集合进行对比时的图表。
图 3 是以数值来表示图 1 所示两个透镜间的形状误差的图表。
图 4 是本发明的透镜阵列的结构的截面图。
图 5 是本发明的透镜评价装置的结构的框图。
图 6 是， 作为本发明的透镜的评价例， 对图 1 所示的本发明的透镜的倾斜量进行测 定时的截面图。
图 7 是， 对图 1 所示的、 未被付与非球面量的球面透镜的倾斜量进行测定时的截面 图。
图 8 是就最小二乘法进行说明时的说明图。
( 标号说明 )
1 透镜球面部分
2 端缘
3 光学面
4 周围部分
5 曲率中心
6 光轴
10 透镜
40 透镜阵列
50 透镜评价装置
6102043175 A CN 102043178
说形状测定部 形状评价部 高度测定部 间距测定部 倾斜量测定部 测定区域径 有效口径 非球面系数 非球面系数的次数 倾角 ( 形状误差 )明书4/11 页51 52 53 54 55 aa ea Ai i θ具体实施方式
透镜 10s 是一般的球面透镜， 其在图 1 中的形状由点线所表示。
透镜 10s 具有透镜球面部分 1s 以及端缘 2s。特别是， 透镜球面部分 1s 包含光学 面 3s 以及该光学面 3s 的周围部分 4s。
透镜球面部分 1s 是具有曲率中心 5s、 曲率半径 R( 参照表 1) 的透镜 10s 的球状表面。 端缘 2s 是被设置在透镜球面部分 1s 的周围的， 大致呈平坦的面。设置端缘 2s 的 目的在于， 在透镜 10s 中得到期望的光学特性。
光学面 3s 是直接关系到透镜球面部分 1s 的光学特性的面。即， 透镜球面部分 1s 的光学特性随光学面 3s 的特性 ( 形状以及折射率等 ) 而定。在俯视时， 光学面 3s 是呈圆 形的面。在图 1 中， 该面的直径被表示为有效口径 eas。
周围部分 4s 虽然被设置在透镜球面部分 1s 中， 但其是非直接关系到透镜球面部 分 1s 的光学特性的面。即， 无论周围部分 4s 的特性 ( 形状以及折射率等 ) 发生什么样的 变化， 透镜球面部分 1s 的光学特性都不会随该变化而变化。在俯视时， 周围部分 4s 是呈环 状的面， 该环状的面包围住光学面 3s。
光轴 6s 是透镜 10s 的光轴。
透镜 10s 是通过在树脂等被成型物上一体成型出上述各结构， 而形成的。
另外一方面， 在图 1 中， 透镜 10 的形状由实线来表示。相比具有上述结构的透镜 10s， 透镜 10 是被预先付与了非球面量的透镜， 该非球面量基于了高次 ( 预定的高次 ) 的非 球面系数。
若忽视不计上述非球面量的存在， 则透镜球面部分 1 与透镜球面部分 1s 结构相 同， 端缘 2 与端缘 2s 结构相同， 光学面 3 与光学面 3s 结构相同， 周围部分 4 与周围部分 4s 结构相同， 曲率中心 5 与曲率中心 5s 结构相同， 光轴 6 与光轴 6s 结构相同， 有效口径 ea 与 有效口径 eas 结构相同。也就是说， 若忽视上述非球面量的存在， 则透镜 10 与透镜 10s 具 有相同的结构。
以下， 说明一下对透镜 10 付与了上述非球面量时的， 透镜 10 相对于透镜 10s 的结 构差异。
随着上述非球面量的付与， 光学面 3 相对于光学面 3s 出现形状误差， 该形状误差
的最大值小于 0.05μm。 关于透镜 10， 其曲率半径例如变为 0.56mm， 因此， 在进行透镜 10 的 评价时， 比 0.05μm 还要小的该形状误差可以忽视不计。关于这一点， 将在以后通过表 1 来 说明。此时， 虽然光学面 3 相对于光学面 3s 的形状不是完全相同， 但几乎没有差别。同样 的， 有效口径 ea 也与有效口径 eas 几乎没有差别。
此外， 随着上述非球面量的付与， 周围部分 4 相对于周围部分 4s 出现形状误差， 该 形状误差的最大值大于 0.5μm， 因此在进行透镜 10 的评价时， 该形状误差不可忽视。 此时， 相对于周围部分 4s， 周围部分 4 呈向上方隆起的形状。
另外， 随着上述非球面量的付与， 相对于端缘 2s， 端缘 2 中出现了带有弧状的部 分。这个部分是， 由周围部分 4 所被付与形状误差的平缓部分延伸至端缘 2 的部分而形成 的。
然而， 付与上述非球面量的目的原本在于， 在光学面 3 以及周围部分 4 付与相对于 光学面 3s 以及周围部分 4s 的形状误差， 而不是向端缘 2s 付与弧状部分来形成端缘 2。因 此， 关于上述的端缘 2 的弧状部分， 从本发明的本质性特征点来看， 可以忽视不计。在以后 的说明中， 端缘 2 的弧状部分将被忽略不述。
测定区域径 aa 是， 透镜 10 中被后述透镜评价装置 50( 参照图 5) 施以评价的区域 的直径。测定区域径 aa 包括了， 相当于光学面 3 的区域以及相当于周围部分 4 的一部分 ( 或全部 ) 的区域。
在此， 非球面量具体可以通过将非球面系数 Ai 以及该非球面系数 Ai 的次数 i 代入 非球面式 (1) 来得取。在非球面式 (1) 中， Z 是光轴 6s 方向上的坐标， Y 是光轴 6s 的法线方向上的坐标， R 是曲率半径 ( 即、 曲率 1/R 的倒数 )， K 是圆锥 (conic) 系数。
在此， 对使用非球面式 (1) 且基于 i 次的非球面系数 Ai 来求取非球面量时的计算 要领进行说明。
上述非球面量是指 ： 在非球面式 (1) 中， 透镜 10 的形状相比于透镜 10s 的球形状 时的、 在光轴 6s 方向上的坐标 Z 的最大差值。 。在此， 透镜 10s 的球形状是仅由曲率半径 R 的值所定的 ( 换而言之， 所有非球面系数都为 0)， 透镜 10 的形状是由非球面式 (1) 所定的。 也可以作以下理解。即， 如图 1 所示， 上述非球面量是表示透镜 10 与透镜 10s 之间在光轴 6s 方向上的形状差的值。同样的， 如图 2 所示， 还可以理解为上述非球面量是 ： 设计式的对 应数据集合 (profile) 与附加式的对应数据集合之间的， 在纵轴 Z 上的差值。
表 1 中表示的是， 把透镜 10 在非球面式 (1) 中的各特性、 以及透镜 10s 在非球面 式 (1) 中的各特性作比较后的结果。
〔表 1〕
在表 1 中， “设计式” 所表示的纵栏中的各特性是透镜 10s 的各特性。另一方面， “高次系数附加” 所表示的纵栏中的各特性是透镜 10 的各特性。
表 1 中的项目 “Curv(1/R)” 代表曲率。
表 1 中的项目 “Conic(K)” 代表圆锥系数。
表 1 中的项目 “非球面系数的次数” 所表示的是， 次数 i 分别为 4、 6、 8、 10、 12、 14、 16、 30 时的各非球面系数 Ai。
表 1 中的项目 “光学有效半径” 表示的是有效口径 eas 的二分之一以及、 有效口径 ea 的二分之一。
表 1 中的项目 “解析有效半径” 所表示的是测定区域径 aa 的二分之一。
关于表 1 中记载的各值 “( 常数 a)E( 常数 b)” ， 表示的是 “( 常数 a)×10 的 ( 常数 b) 次方” 。例如， “5.60E-01” 所表示的是 “5.60×10-1” 即、 0.560。
从表 1 可以明显得知， 从涉及非球面式 (1) 的各特性来看， 透镜 10 与透镜 10s 的 差异点在于次数为 “30” 时的非球面系数 A30。
具体为， 透镜 10s 所对应的非球面系数 A30 为 0， 而透镜 10 所对应的非球面系数 A30 13 为 “-4E+13” 即、 “-4×10 ” 。
在表 1 中， 虽然例示了次数为 “30” 的高次非球面系数， 但并不限定为 30 次。另 外， 非球面系数 A30 的值也并不限定为 “-4E+13” 。也就是说， 本发明的透镜只要能够满足以 下事项便可， 该事项为 ： 向球面透镜付与基于了高次非球面系数的非球面量， 以得到不会给 该球面透镜的光学特性带来大幅改变的形状变化， 其结果， 相对于该球面透镜的形状， 能够 得到在光学面上呈小于 0.05μm， 且在周围部分上呈大于 0.5μm 的误差。
在上述结构中， 通过向透镜 10s 预先付与非球面量， 透镜 10 便具有能以非球面式
(1) 来解析的形状。由此， 当透镜 10 相对测定系统 ( 透镜评价装置 50 ； 参照图 5 等 ) 倾斜 时， 会在被付与了非球面量的周围部分 4 发生起因于该倾斜的形状误差。因此， 当透镜 10 相对测定系统倾斜时， 能够根据周围部分 4 的测定结果即、 形状误差， 对透镜球面部分 1 的 倾斜量进行评价或校正。
另外， 由于能够对透镜 10 作为球面透镜时的倾斜量进行评价， 所以能够区分是否 是光学面 3。因此能够正确评价球面透镜中涉及到光学特性的区域。
因此， 可以得知， 还能够根据透镜 10 的形状的测定结果， 把透镜 10 作为球面透镜 来进行评价。
图 2 是将透镜 10 以及透镜 10s 各自的形状数据集合进行对比的图表。图 3 是以 数值来表示透镜 10 与透镜 10s 之间的形状误差的图表。
图 2 中表示了透镜 10 的形状数据集合以及透镜 10s 的形状数据集合。纵轴 Z( 单 位是 mm) 表示了在光轴 6s 方向上的坐标 Z， 其中， 透镜 10s 的中心坐标设为 Z ＝ 0。横轴 X( 单位是 mm) 表示了在光轴 6s 的法线方向上的坐标 X( 与坐标 Y 垂直 )， 其中， 透镜 10s 的 中心坐标设为 X ＝ 0。通过向实线所示的球面透镜 ( 透镜 10s) 的设计式付与高次的非球面 系数， 可以得知， 相比于点线所示的附加式 ( 透镜 10 的设计式 )， 在光学有效径即、 有效口径 ea 以及 eas( 图中的单点划线 ) 外， 透镜 10 以及透镜 10s 相互在形状上出现了不同的、 纵轴 Z 上的值。也就是说， 通过附加式， 对上述设计式所规定的设计形状 ( 球面形状 ) 付与了非 球面量。图 3 表示了该非球面量。在图 3 中， dz( 单位为 μm) 表示了透镜 10 相对于透镜 10s 的形状差， 在此， 透镜 10s 对应了表示球面的设计式， 透镜 10 对应了上述附加式， 该附加 式表示被附加了高次非球面系数后的形状。根据图 3 可知， 在有效径外， 出现了形状误差， 也就是被付与了非球面量。在图 3 所示的图表中， 通过附与高次的非球面系数， 光学有效径 内的形状误差值小于 0.05μm， 光学有效径外的误差及非球面成分的值超过 0.5μm。因此 可以说， 能够通过附加高次的非球面系数来付与非球面量。
图 4 中表示的是本发明的透镜阵列即、 透镜阵列 40。
关于透镜阵列 40， 在由树脂等被成型物构成的晶圆上一体成型出多个透镜 10， 从 而构成透镜阵列 40。换而言之， 透镜阵列 40 具备多个透镜 10， 且各透镜 10 的端缘 2 被形 成为一体。
对于透镜阵列 40 来说， 由于能够一并地高速生产多个透镜 10， 因此特别是在大量 生产时， 能够降低制造成本。其结果， 能够实现廉价的透镜 10。
另外， 本发明的透镜阵列中成型的、 本发明的透镜的个数并不限于图 4 所示的 3 个。毫无疑问， 透镜无论有几个都可以。
图 5 是本发明的透镜评价装置的一个例子即、 透镜评价装置 50 的结构框图。
在说明透镜评价装置 50 之前， 应注意的是， 本说明书中提到的 “透镜 10 的评价” 包 含以下的 “评价 A” ～ “评价 D” 。
评价 A ： 把透镜 10( 评价对象 ) 相对于成为评价基准的无形状误差的透镜 ( 以下 称 “基准透镜” ) 的， 形状误差作为该评价对象即透镜 10 的评价结果。
评价 B ： 把成型于透镜阵列 40 中的各透镜 10 作为测定对象， 就各透镜 10 施以上 述 “评价 A” 。
评价 C ： 把透镜阵列 40( 评价对象 ) 相对于成为评价基准的无形状误差的透镜阵列 ( 是评价的基准 ； 以下称 “基准透镜阵列” ) 的， 形状误差作为该评价对象即透镜阵列 40 的评价结果。
评价 D ： 在施以了上述 “评价 B” 或 “评价 C” 后， 对于成型于同一透镜阵列 40 中的 透镜 10， 把某透镜 10 相对于其它透镜 10 时的相互形状关系及 / 或相互位置关系作为评价 结果。
“透镜 10 的评价” 中所评价的 “透镜 10 的形状” 不单指透镜 10 的外形， 还总体指 含有透镜 10 相对于某面的倾斜程度等的， 至少 1 个透镜 10 的外形关系及 / 或位置关系。
另外， 透镜评价装置 50 是任意组合上述的 “评价 A” ～ “评价 D” 来实施上述 “透镜 10 的评价” 的装置。
透镜评价装置 50 具备形状测定部 51、 形状评价部 52、 高度测定部 53、 间距测定部 54、 倾斜量测定部 55。
形状测定部 51 用以测定透镜 10 中对应于测定区域径 aa( 参照图 1) 的部分。即， 形状测定部 51 用以测定光学面 3 的形状以及周围部分 4 的形状。
具体为， 形状测定部 51 例如通过周知的最小二乘法来得出透镜 10 的 3 维形状数 据集合， 由此测定透镜 10 中对应测定区域径 aa 的部分的形状。 在通过最小二乘法来测定透镜 10 中对应测定区域径 aa 的部分的形状时， 首先在 透镜 10 的透镜顶面 91 的内侧设定出圆心 93xy， 并将该圆心 93xy 作为假定中心点。然后， 以中心 93xy 为坐标原点， 从中心 93xy 起， 均等地对透镜顶面 91 进行分割。即， 分割透镜顶 面 91 时， 例如可以使角 a、 角 b、 ……相等。此时， 各分割线与透镜顶面 91 的圆周的某一交 点 i( 点 1、 点 2、…… ) 的坐标 (xi， yi) 由以下的数式 (2) 以及数式 (3) 所表示。另外， 此 时能够通过以下的数式 (4) ～数式 (6) 来求取透镜顶面 91 的中心坐标 (α， β) 以及透镜 顶面 91 的曲率半径 R( 参照图 8)。中心坐标 (α， β) 相当于透镜 10 的曲率中心 5 的坐标。
xi ＝ Ri×cosθi… (2)
yi ＝ Ri×sinθi… (3)
关于以上所述的具有对透镜 10 的形状进行测定的功能的形状测定部 51， 能够运 用周知的接触式或非接触式的 3 维形状测定器。 通过运用该 3 维形状测定器来测定透镜 10 的形状， 便能够较容易地实现形状测定部 51 的功能。
在实施上述 “评价 B” 以及 “评价 C” 时， 形状测定部 51 不是将单个的透镜 10 作为 测定对象， 而是需要把单个的透镜阵列 40 或、 形成于透镜阵列 40 的各透镜 10 作为测定对 象。 若使用由上述 3 维形状测定器构成的形状测定部 51， 那么即使出现了上述需要， 也能够 仅通过将透镜阵列 40 作为 3 维形状数据集合的获取对象 ( 在评价 C 时 )， 或仅通过依次测
定透镜阵列 40 中形成的各透镜 10 的形状， 来较容易地实施 “评价 B” 或 “评价 C” 。因此为 优选。
形状评价部 52 根据形状测定部 51 的评价结果即、 3 维形状数据集合， 实施 “透镜 10 的评价” ， 从而得出 “评价 A” ～ “评价 C” 中某者的评价结果。
即， 在实施 “评价 A” 时， 形状评价部 52 参照上述非球面式 (1)， 对形状测定部 51 的测定结果即、 表示透镜 10( 评价对象 ) 的形状的 3 维形状数据集合进行分析。另一方面， 由于基准透镜的形状是已得知的， 所以表示该基准透镜形状的 3 维形状数据集合已预先参 照非球面式 (1) 而被进行了分析。关于作为评价对象的透镜 10 相对于基准透镜的形状误 差， 是通过对涉及上述非球面式 (1) 的， 决定该两透镜的形状特征的各特性进行比较 ( 参照 表 1)， 而获取的。具体为， 在该比较中， 使用从两透镜 ( 基准透镜以及作为评价对象的透镜 10) 的 3 维形状数据集合所得到的涉及非球面式 (1) 的各特性， 针对基准透镜的形状， 对作 为评价对象的透镜 10 的形状施以拟合。若该拟合的结果是两透镜形状不一致， 便将两透镜 间的形状差作为透镜 10( 评价对象 ) 相对于基准透镜的形状误差。形状评价部 52 能够将 该形状误差作为 “评价 A” 的结果来得取。
在此， 基准透镜的 3 维形状数据集合中既可以付与有上述非球面量 ( 也就是说， 基 准透镜可以与透镜 10 呈大致相同的形状 )， 也可以不付与上述非球面量 ( 也就是说， 基准透 镜可以与透镜 10s 呈大致相同的形状 )。 另外， 作为形状评价部 52 实行 “评价 A” 后的结果即、 上述形状误差， 除了能够得出 关于透镜 10( 评价对象 ) 的外形的评价结果， 还能够得到透镜 10( 评价对象 ) 相对于基准 透镜或某面的、 倾斜程度等。具体来说， 根据得取表示透镜 10( 评价对象 ) 的形状的 3 维形 状数据集合时所用的最小二乘法计算， 形状测定部 51 能够求取作为评价对象的透镜 10 的 曲率中心 5。不但能够求出曲率中心 5， 还能够根据基准透镜的曲率中心 ( 已知 ) 以及两透 镜的中心 ( 已知 ； 中心处于同位置 ) 来较容易地得出光轴 6 的倾斜程度。
另外， 形状评价部 52 仅按照与上述一连的 “评价 A” 相同的要领来对成型于透镜阵 列 40( 评价对象 ) 中的各透镜 10 依次进行评价， 便能够实现 “评价 B” 。
此外， 形状评价部 52 使用表示透镜阵列 40( 评价对象 ) 的形状的 3 维形状数据集 合， 就成型于该透镜阵列 40 中的所有透镜 10， 一并按照与上述一连的 “评价 A” 相同的要领 来进行评价。同时， 形状评价部 52 根据由最小二乘法 ( 获取该 3 维形状数据集合时所用到 的最小二乘法 ) 所计算求得的各透镜 10 的曲率中心 5， 对所被选择的各 2 个透镜间的间距 (pitch) 进行测定， 并与基准透镜阵列中的、 各对应透镜间的各间距 (pitch) 进行比较。如 此， 形状评价部 52 得以实施 “评价 C” 。
像这样， 当形状评价部 52 对透镜阵列 40 施以 “评价 C” 时， 作为评价结果， 形状评 价部 52 不仅能够得到成型于该透镜阵列 40 中的各透镜 10 的形状， 还能够得到之间夹有端 缘 2 的各透镜 10 的、 相互位置关系。
高度测定部 53 根据形状评价部 52 的评价结果， 对作为评价对象的透镜 10 中的以 端缘 2 为起点的， 光学面 3 的顶点 ( 在此， 该顶点相当于曲率中心 5) 的高度进行测定。由 于在形状评价部 52 完成了评价时， 已经根据 3 维形状数据集合以及非球面式 (1) 得出了作 为评价对象的透镜 10 的形状， 因此， 毫无疑问， 可以较容易地运用周知常用的测定技术， 根 据该透镜 10 的形状来测定出上述高度。另外， 只要得到单个的透镜 10 的相关 3 维形状数
据集合， 高度测定部 53 便能够实施高度的测定， 因此无论对应上述 “评价 A” ～ “评价 C” 中 的哪者， 都能够实施高度的测定。
间距测定部 54 根据形状评价部 52 的评价结果， 对成型于透镜阵列 40( 评价对象 ) 中的任意 2 个透镜 10 间的间距进行测定。
若要在 “评价 C” 中进一步由间距测定部 54 来测定间距， 那么如以上所述， 通过测 定所被选择的各 2 个透镜 10 间的间距 ( 作为评价对象的 2 个透镜 10 的各曲率中心 5 的相 互间隔 )， 可较容易地对被进行了评价的 2 个透镜 10 间的间距进行测定。
另一方面， 若要在 “评价 B” 中进一步由间距测定部 54 来测定间距， 那么在依次测 定 2 个透镜 10 的形状时， 可以在固定作为评价对象的透镜阵列 40 的同时， 移动透镜评价装 置 50， 并把伴随该移动而产生的透镜评价装置 50 的移位量作为该 2 个透镜 10 间的间距。
倾斜量测定部 55 根据形状评价部 52 的评价结果， 就作为评价对象的任意 2 个透 镜 10， 对某一方透镜 10 的光轴 6 相对于另一方透镜 10 的光轴 6 的、 倾斜量进行测定。
当要在 “评价 B” 以及 “评价 C” 中进一步由倾斜量测定部 55 来测定倾斜量时， 由 于在形状评价部 52 完成了评价时便已得知作为评价对象的各透镜 10 的形状， 因此能够对 2 个透镜 10( 评价对象 ) 的各光轴 6 的角度进行相互比较， 由此可较容易地对某一方透镜 10 的光轴 6 相对于另一方透镜 10 的光轴 6 的、 倾斜量进行测定。
在 “评价 D” 中， 当施以了上述 “评价 B” 或 “评价 C” 后， 在成型于同一透镜阵列 40 的透镜 10 中， 把某透镜 10 相对于其它透镜 10 的相互形状及 / 或相互位置关系作为评价结 果。间距测定部 54 以及倾斜量测定部 55 可以理解为是用以实施该 “评价 D” 的结构要素的 一例。
在使用透镜评价装置 50 来进行 “评价 A” 时， 能够由形状测定部 51 来测定透镜 10 的光学面 3 的形状以及周围部分 4 的形状， 且由形状评价部 52 来根据形状测定部 51 的测 定结果以及非球面式 (1)， 对透镜 10 的形状进行评价。 因此， 对于透镜 10， 透镜评价装置 50 能够根据该透镜 10 的形状的测定结果， 把该透镜 10 作为球面透镜来进行评价。
在使用透镜评价装置 50 来进行 “评价 A” 时， 由于能够对透镜球面部分 1 的倾斜量 进行校正， 所以能够得到以该倾斜量所校正后的形状数据集合， 从而高度测定部 53 能够对 透镜球面部分 1 中的以端缘 2 为起点的， 光学面 3 的顶点高度进行评价， 即， 能够对透镜顶 点与端缘之间的高低差进行评价。
另外， 在使用透镜评价装置 50 来进行 “评价 B” ～ “评价 D” 时， 除了具有由透镜评 价装置 50 实施 “评价 A” 时的优点， 还能够就整个透镜阵列 40， 对成型于该透镜阵列 40 中的 多个透镜 10 进行评价， 因此在所要评价的透镜 10 的数量较多时， 能够缩短倾斜调整时间， 且无需调整装置， 并能够减少人手。
此外， 间距测定部 54 能够对成型于透镜阵列 40 中的任意 2 个透镜 10 之间的间距 进行测定。另外， 关于成型于透镜阵列 40 中的任意 2 个透镜 10， 倾斜量测定部 55 能够对某 一方透镜 10 的光轴 6 相对于另一方透镜 10 的光轴 6 的、 倾斜量进行测定。
因此， 在具备有间距测定部 54 及 / 或倾斜量测定部 55 的透镜评价装置 50 中， 能 够通过一般的 3 维形状测定来得取透镜阵列 40 的晶圆面内的、 透镜间倾斜或透镜间距。
关于高度测定部 53、 间距测定部 54、 倾斜量测定部 55， 可以根据要实施的评价， 任 意组合具备它们其中至少一者。图 6 是， 作为透镜 10 的评价的具体例， 对透镜 10 的倾斜量进行测定时的截面图。 图 7 是对透镜 10s 的倾斜量进行测定时的截面图。
如图 6 所示， 在透镜 10 中， 测定区域径 aa 内包含了付与有非球面量的周围部分 4， 该付与有非球面量的周围部分 4 能够通过非球面式 (1) 来解析。通过对该周围部分 4 相对 于基准透镜时的形状误差进行测定， 能够得到透镜 10 相对于基准透镜的倾角 θ， 并将该倾 角 θ 作为评价结果。
与之相比， 如图 7 所示， 在透镜 10s 中， 测定区域径 aa 内包含的仅是透镜球面部分 1s。因此即使存在倾角 θ， 测定区域径 aa 内的透镜球面部分 1s 也不发生形状误差。因此， 作为透镜 10s 的评价结果， 尽管透镜 10s 的倾斜角度为 θ， 却只能得出未考虑该倾角 θ 的 评价结果。由于评价结果中未考虑该倾角 θ， 所得到的曲率中心以及光轴分别是图 7 中所 示的曲率中心 5s’ 以及光轴 6s’ 。
另外， 本发明的透镜评价装置的特征在于 ： 具备高度测定部， 该高度测定部对以上 述端缘为起点的， 上述光学面的顶点高度进行测定。
通过上述结构， 能够对本发明的透镜的、 透镜球面部分的倾斜量进行校正， 所以能 够得到被校正了该倾斜量后的形状数据集合， 从而高度测定部能够对透镜球面部分中的以 端缘为起点的、 光学面的顶点的高度进行评价， 即， 能够对透镜顶点与端缘部之间的高低差 进行评价。
本发明并不限于上述各实施方式， 可以根据权利要求所示的范围进行各种的变 更， 适当地组合不同实施方式中记述的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术 范围之内。
( 工业上的利用可能性 )
本发明适用于能作为球面透镜使用的透镜、 形成有多个该透镜的透镜阵列、 以及 该透镜的评价装置。