专利名称：透镜、透镜阵列、透镜评价装置的制作方法
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。S卩，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. 05 μ m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. 5μπι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。这是为了实现均勻成型。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以及幻。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. 05 μ m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. 5 μ m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。
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
51形状测定部52形状评价部53高度测定部54间距测定部55倾斜量测定部aa测定区域径ea有效口径Ai非球面系数i非球面系数的次类θ倾角(形状误差)
具体实施例方式透镜IOs是一般的球面透镜，其在图1中的形状由点线所表示。透镜IOs具有透镜球面部分Is以及端缘2s。特别是，透镜球面部分Is包含光学 面3s以及该光学面3s的周围部分如。透镜球面部分Is是具有曲率中心&、曲率半径R(参照表1)的透镜IOs的球状表端缘k是被设置在透镜球面部分Is的周围的，大致呈平坦的面。设置端缘&的 目的在于，在透镜IOs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Is的光学特性的面。即，透镜球面部分Is 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。周围部分如虽然被设置在透镜球面部分Is中，但其是非直接关系到透镜球面部 分Is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Is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IOs的光轴。透镜IOs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Is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与周围部分如 结构相同，曲率中心5与曲率中心^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IOs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IOs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. 05 μ m。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. 05 μ m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相对于周围部分如出现形状误差，该 形状误差的最大值大于0. 5 μ m，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k，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以及周围部分如的形状误差，而不是向端缘k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。
权利要求
1.一种透镜，其特征在于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 预先付与基于了预定的非球面系数的非球面量，而形成该透镜，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. 05 μ m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. 5 μ m的误差。
2.一种透镜评价装置，用以对透镜进行评价，其特征在于上述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 的球面透镜预先付与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. 05 μ m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. 5μπι的误差，该透镜评价装置具备，形状测定部，对上述透镜的，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，对上述透镜的形状进行评价。
3.—种透镜阵列，其特征在于 形成有多个透镜；上述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 的球面透镜预先付与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. 05 μ m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. 5 μ m的误差。
4.根据权利要求2所述的透镜评价装置，其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。
5.一种透镜评价装置，用以对透镜进行评价，其特征在于上述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 的球面透镜预先付与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. 05 μ m的误差，上述非球面量还用以对上述周围部分付与相对于上述球面透镜的形状呈大于0. 5 μ m 的误差，该透镜评价装置具备，形状测定部，就形成有多个上述透镜的透镜阵列，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；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。
6. 一种透镜评价装置，用以对透镜进行评价，其特征在于上述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 的球面透镜预先付与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. 05 μ m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. 5 μ m的误差，该透镜评价装置具备，形状测定部，就形成有多个上述透镜的透镜阵列，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。
全文摘要
本发明涉及透镜、透镜阵列、透镜评价装置。本发明的透镜是通过对一般的球面透镜付与基于了预定的非球面系数的非球面量而形成的。非球面量用以对光学面付与相对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周围部分付与相对球面透镜的形状呈大于0.5μm的误差。由此能够根据形状的测定结果，把透镜作为球面透镜来评价。
文档编号G01B11/26GK102043175SQ20101051030
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月15日
发明者花户宏之, 重光学道 申请人:夏普株式会社