專利名稱：透鏡、透鏡陣列、透鏡評價裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及，能作為球面透鏡來使用的透鏡、形成有多個該透鏡的透鏡陣列、以及 該透鏡的評價裝置。
背景技術：
關于透鏡的形狀測定(評價)，一般使用接觸式或非接觸式的3維形狀測定器。該 些測定器能夠得出作為對象物的透鏡的、3維形狀數據集合(profile)。對于透鏡，需求取其相對于設計式的形狀誤差。例如，在專利文獻1中揭示了一種 根據非球面透鏡相對其設計式的誤差，來得出非球面透鏡的形狀的技術。專利文獻1 日本國專利申請公開公報，“特開平3-33635號公報”;1991年2月13 日公開。專利文獻2 日本國專利申請公開公報，“特開2009-018578號公報” ；2009年1月 29日公開。專利文獻3 日本國專利申請公開公報，“特開2009-023353號公報” ；2009年2月5日公開。
發明內容
然而，在專利文獻1中，關于球面透鏡的形狀測定，存在以下的問題。S卩，當球面透鏡相對于測定系統(透鏡評價裝置)傾斜時，在測定領域內不會因該 傾斜而發生形狀誤差。因此，在專利文獻1的技術中，當球面透鏡相對于測定系統傾斜時， 很難根據透鏡形狀的測定結果來對傾斜量進行評價或進行校正。另外，透鏡一般具有直接關系到光學特性的光學面(在有效口徑內)以及非直接 關系到光學特性的面(在有效口徑外)。而在專利文獻1的技術中，由于難以對球面透鏡的 傾斜量進行評價，所以難以區別是不是球面透鏡的光學面，從而難以正確評價球面透鏡中 關系到光學特性的區域。本發明是鑒于上述的問題而研發的，其目的在于提供能夠根據形狀的測定結果來 進行球面透鏡評價的透鏡、形成有多個該透鏡的透鏡陣列、以及該透鏡的評價裝置。為解決上述的問題，本發明透鏡的特征在于該透鏡是通過向一體形成有光學面、 該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣的球面透鏡預先附加基于了預定的非球面系 數的非球面量而形成的，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈 小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對上述球面透鏡的形狀 呈大于0. 5μπι的誤差。在上述結構中，通過預先向球面透鏡付與非球面量，本發明的透鏡具有能夠由數 式(后述的非球面式)來解析的形狀。由此，當本發明的透鏡相對于測定系統(透鏡評價 裝置)傾斜時，在付與該非球面量的周圍部分(光學面的周圍部分)便會發生起因于該傾 斜的形狀誤差。因此，關于本發明的透鏡，當該透鏡相對于測定系統傾斜時，通過將該周圍部分作為測定對象，便能夠根據其測定結果(即、形狀誤差)，對透鏡球面部分的傾斜量進 行評價或進行校正。另外，由于能夠對本發明的透鏡作為球面透鏡時的傾斜量進行評價，所以能夠區 別是不是球面透鏡的光學面，從而能夠正確評價球面透鏡中關系到光學特性的區域。因此，能夠根據本發明的透鏡的形狀的測定結果，把該透鏡作為球面透鏡來進行 評價。另外，本發明的透鏡評價裝置的特征在具備形狀測定部，對本發明的透鏡的，光 學面的形狀及周圍部分的形狀進行測定；形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以 及用上述非球面系數來計算上述非球面量時所需的非球面式，對上述透鏡的形狀進行評 價。在上述結構中，能夠由形狀測定部來測定本發明的透鏡的光學面的形狀及周圍部 分的形狀，由形狀評價部根據該測定結果以及非球面式來評價本發明的透鏡的形狀。因此，對于本發明的透鏡，本發明的透鏡評價裝置能夠根據該透鏡的形狀的測定 結果，把該透鏡作為球面透鏡來進行評價。另外，本發明的透鏡陣列中形成有多個本發明的透鏡。通過上述結構，能夠一并地高速生產多個透鏡，因此特別是在大量生產時，能夠降 低制造成本，從而廉價地實現本發明的透鏡。在此，關于用相互相同的模具以射出成型法(透鏡成型方法中的一種)而成型的 透鏡，其一般具有同等的形狀。這是為了實現均勻成型。因此在成型過程中需要對大量的 透鏡形狀進行評價。另外，近年隨著不斷的研發，出現了一種稱為晶圓透鏡加工(waferlens process) 的方法(參照專利文獻2以及幻。在該晶圓透鏡加工中，為了降低制造成本，在晶圓面內大 量形成透鏡，從而制造相當于本發明的透鏡陣列的透鏡陣列。因此，相比用上述射出成型法 所成型的透鏡，需要更大量地對透鏡陣列中形成的各透鏡進行評價。關于專利文獻1中的技術，在對單片的透鏡進行評價時，能夠在把每一透鏡樣本 設置于測定系統時，對該透鏡樣本相對于該測定系統的傾斜進行調整，來進行測定。然而， 若利用專利文獻1的技術，那么當所要評價的透鏡的數量較多時，便需要較多的傾斜調整 時間以及、調整裝置或較多的人手。對此，本發明的透鏡評價裝置的特征在于具備形狀測定部，就形成有多個本發明 的透鏡的透鏡陣列，對該透鏡陣列中2個以上的透鏡的，光學面的形狀及周圍部分的形狀 進行測定；形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以及用上述非球面系數來計算上 述非球面量時所需的非球面式，對2個以上的上述透鏡的各形狀進行評價；間距測定部， 根據上述形狀評價部的評價結果，對被進行了評價的任意2個上述透鏡之間的間距進行測 定。另外，本發明的透鏡評價裝置的特征在于具備形狀測定部，就形成有多個本發明 的透鏡的透鏡陣列，對該透鏡陣列中2個以上的上述透鏡的，光學面的形狀及周圍部分的 形狀進行測定；形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以及用上述非球面系數來計 算上述非球面量時所需的非球面式，對2個以上的上述透鏡的各形狀進行評價；傾斜量測 定部，關于被進行了評價的某2個上述透鏡，根據上述形狀評價部的評價結果，測定其中一方透鏡的光軸相對于另一方透鏡的光軸的傾斜量。根據上述結構，能夠就整個的本發明的透鏡陣列，對成型于該透鏡陣列的多個本 發明的透鏡進行評價，因此在所要評價的透鏡的數量較多時，能夠縮短傾斜調整時間，且無 需調整裝置，并能夠減少人手。另外，根據上述結構，間距測定部能夠對透鏡陣列中形成的2個透鏡之間的間距 進行測定。另外，關于透鏡陣列中形成的任意2個透鏡，傾斜量測定部能夠測定其中一方透 鏡的光軸相對于另一方透鏡的光軸的、傾斜量。因此，在具備有間距測定部及/或傾斜量測定部的、本發明的透鏡評價裝置中，能 夠通過3維形狀測定來得取透鏡陣列的晶圓面內的、透鏡間傾斜或透鏡間距。(發明效果)本發明的透鏡是通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部 分的端緣的球面透鏡預先附加基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的，上述非球面 量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量 還用以對上述周圍部分附與相對上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5 μ m的誤差。因此，本發明的效果在于能夠根據形狀的測定結果，把本發明的透鏡作為球面透 鏡來進行評價。
圖1是將本發明的透鏡的結構與、未被付與非球面量的球面透鏡的結構進行對比 時的截面圖。圖2是將圖1所示兩個透鏡中的各個透鏡的形狀數據集合進行對比時的圖表。圖3是以數值來表示圖1所示兩個透鏡間的形狀誤差的圖表。圖4是本發明的透鏡陣列的結構的截面圖。圖5是本發明的透鏡評價裝置的結構的框圖。圖6是，作為本發明的透鏡的評價例，對圖1所示的本發明的透鏡的傾斜量進行測 定時的截面圖。圖7是，對圖1所示的、未被付與非球面量的球面透鏡的傾斜量進行測定時的截面 圖。圖8是就最小二乘法進行說明時的說明圖。(標號說明)1透鏡球面部2端緣3光學面4周圍部分5曲率中心6光軸10透鏡40透鏡陣列50透鏡評價裝置
51形狀測定部52形狀評價部53高度測定部54間距測定部55傾斜量測定部aa測定區域徑ea有效口徑Ai非球面系數i非球面系數的次類θ傾角(形狀誤差)
具體實施例方式透鏡IOs是一般的球面透鏡，其在圖1中的形狀由點線所表示。透鏡IOs具有透鏡球面部分Is以及端緣2s。特別是，透鏡球面部分Is包含光學 面3s以及該光學面3s的周圍部分如。透鏡球面部分Is是具有曲率中心&、曲率半徑R(參照表1)的透鏡IOs的球狀表端緣k是被設置在透鏡球面部分Is的周圍的，大致呈平坦的面。設置端緣&的 目的在于，在透鏡IOs中得到期望的光學特性。光學面3s是直接關系到透鏡球面部分Is的光學特性的面。即，透鏡球面部分Is 的光學特性隨光學面3s的特性(形狀以及折射率等)而定。在俯視時，光學面3s是呈圓 形的面。在圖1中，該面的直徑被表示為有效口徑eas。周圍部分如雖然被設置在透鏡球面部分Is中，但其是非直接關系到透鏡球面部 分Is的光學特性的面。即，無論周圍部分4s的特性(形狀以及折射率等)發生什么樣的 變化，透鏡球面部分Is的光學特性都不會隨該變化而變化。在俯視時，周圍部分4s是呈環 狀的面，該環狀的面包圍住光學面3s。光軸6s是透鏡IOs的光軸。透鏡IOs是通過在樹脂等被成型物上一體成型出上述各結構，而形成的。另外一方面，在圖1中，透鏡10的形狀由實線來表示。相比具有上述結構的透鏡 10s，透鏡10是被預先付與了非球面量的透鏡，該非球面量基于了高次(預定的高次)的非 球面系數。若忽視不計上述非球面量的存在，則透鏡球面部分1與透鏡球面部分Is結構相 同，端緣2與端緣2s結構相同，光學面3與光學面3s結構相同，周圍部分4與周圍部分如 結構相同，曲率中心5與曲率中心^結構相同，光軸6與光軸6s結構相同，有效口徑ea與 有效口徑eas結構相同。也就是說，若忽視上述非球面量的存在，則透鏡10與透鏡IOs具 有相同的結構。以下，說明一下對透鏡10付與了上述非球面量時的，透鏡10相對于透鏡IOs的結構差異。隨著上述非球面量的付與，光學面3相對于光學面3s出現形狀誤差，該形狀誤差的最大值小于0. 05 μ m。關于透鏡10，其曲率半徑例如變為0. 56mm,因此，在進行透鏡10的 評價時，比0. 05 μ m還要小的該形狀誤差可以忽視不計。關于這一點，將在以后通過表1來 說明。此時，雖然光學面3相對于光學面3s的形狀不是完全相同，但幾乎沒有差別。同樣 的，有效口徑ea也與有效口徑eas幾乎沒有差別。此外，隨著上述非球面量的付與，周圍部分4相對于周圍部分如出現形狀誤差，該 形狀誤差的最大值大于0. 5 μ m，因此在進行透鏡10的評價時，該形狀誤差不可忽視。此時， 相對于周圍部分4s，周圍部分4呈向上方隆起的形狀。另外，隨著上述非球面量的付與，相對于端緣k，端緣2中出現了帶有弧狀的部 分。這個部分是，由周圍部分4所被付與形狀誤差的平緩部分延伸至端緣2的部分而形成 的。然而，付與上述非球面量的目的原本在于，在光學面3以及周圍部分4付與相對于 光學面3s以及周圍部分如的形狀誤差，而不是向端緣k付與弧狀部分來形成端緣2。因 此，關于上述的端緣2的弧狀部分，從本發明的本質性特征點來看，可以忽視不計。在以后 的說明中，端緣2的弧狀部分將被忽略不述。測定區域徑aa是，透鏡10中被后述透鏡評價裝置50 (參照圖5)施以評價的區域 的直徑。測定區域徑aa包括了，相當于光學面3的區域以及相當于周圍部分4的一部分 (或全部)的區域。在此，非球面量具體可以通過將非球面系數Ai以及該非球面系數Ai的次數i代入 非球面式(1)來得取。
權利要求
1.一種透鏡，其特征在于通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣的球面透鏡 預先付與基于了預定的非球面系數的非球面量，而形成該透鏡，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5 μ m的誤差。
2.一種透鏡評價裝置，用以對透鏡進行評價，其特征在于上述透鏡是通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣 的球面透鏡預先付與基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5μπι的誤差，該透鏡評價裝置具備，形狀測定部，對上述透鏡的，光學面的形狀及周圍部分的形狀進行測定； 形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以及用上述非球面系數來計算上述非球 面量時所需的非球面式，對上述透鏡的形狀進行評價。
3.—種透鏡陣列，其特征在于 形成有多個透鏡；上述透鏡是通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣 的球面透鏡預先付與基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5 μ m的誤差。
4.根據權利要求2所述的透鏡評價裝置，其特征在于具備高度測定部，該高度測定部對以上述端緣為起點的，上述光學面的頂點高度進行 測定。
5.一種透鏡評價裝置，用以對透鏡進行評價，其特征在于上述透鏡是通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣 的球面透鏡預先付與基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對于上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5 μ m 的誤差，該透鏡評價裝置具備，形狀測定部，就形成有多個上述透鏡的透鏡陣列，對該透鏡陣列中2個以上的上述透 鏡的，光學面的形狀及周圍部分的形狀進行測定；形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以及用上述非球面系數來計算上述非球 面量時所需的非球面式，對2個以上的上述透鏡的各形狀進行評價；間距測定部，根據上述形狀評價部的評價結果，對被進行了評價的任意2個上述透鏡 之間的間距進行測定。
6. 一種透鏡評價裝置，用以對透鏡進行評價，其特征在于上述透鏡是通過向一體形成有光學面、該光學面的周圍部分、包圍該周圍部分的端緣 的球面透鏡預先付與基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的，上述非球面量用以對上述光學面付與相對上述球面透鏡的形狀呈小于0. 05 μ m的誤差，上述非球面量還用以對上述周圍部分付與相對上述球面透鏡的形狀呈大于0. 5 μ m的誤差，該透鏡評價裝置具備，形狀測定部，就形成有多個上述透鏡的透鏡陣列，對該透鏡陣列中2個以上的上述透 鏡的，光學面的形狀及周圍部分的形狀進行測定；形狀評價部，根據上述形狀測定部的測定結果以及用上述非球面系數來計算上述非球 面量時所需的非球面式，對2個以上的上述透鏡的各形狀進行評價；傾斜量測定部，關于被進行了評價的某2個上述透鏡，根據上述形狀評價部的評價結 果，測定其中一方透鏡的光軸相對于另一方透鏡的光軸的傾斜量。
全文摘要
本發明涉及透鏡、透鏡陣列、透鏡評價裝置。本發明的透鏡是通過對一般的球面透鏡付與基于了預定的非球面系數的非球面量而形成的。非球面量用以對光學面付與相對球面透鏡的形狀呈小于0.05μm的誤差，上述非球面量還用以對周圍部分付與相對球面透鏡的形狀呈大于0.5μm的誤差。由此能夠根據形狀的測定結果，把透鏡作為球面透鏡來評價。
文檔編號G01B11/26GK102043175SQ20101051030
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月14日 優先權日2009年10月15日
發明者花戶宏之, 重光學道 申請人:夏普株式會社