CN110030962B - 透镜测量装置及透镜测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供透镜测量装置及透镜测量方法。透镜测量装置(1)包括：工作台(20)，其能够绕旋转轴线(Cr)旋转；透镜保持件(50)，其用于保持作为测量对象的透镜(L)，并能够以透镜(L)的光轴与旋转轴线(Cr)正交的方式载置于工作台(20)；触头(43)，其用于与透镜(L)的测量面接触；角度传感器，其用于检测工作台(20)的旋转角度；位移检测部(42)，其用于检测触头(43)的位移；以及控制装置(60)，其根据工作台(20)的每个旋转角度所对应的触头(43)的位移量计算透镜(L)的测量面的坐标信息作为以旋转轴线(Cr)为原点的极坐标，将计算出的极坐标变换为正交坐标。

Description

透镜测量装置及透镜测量方法
技术领域
本发明涉及用于测量透镜形状的透镜测量装置及透镜测量方法。
背景技术
以往，对于要求较高的形状精度的透镜进行利用接触式的形状测量装置来测量其表面形状的操作。例如在文献1(日本特开2010－164532号公报)中记载了如下的内容：通过利用直线移动式的形状测量机进行透镜的表面的仿形测量来测量透镜的截面形状。
近年来，在广角透镜等非球面透镜中存在自作为基准的球面的偏差量较大的透镜，高精度地测量这样的透镜的表面形状较困难。另外，这里说明的偏差量是指从球面的曲率中心观察时的球面与透镜的实际表面之间的位移。
例如，如图17所示，在透镜L的有效角度区域R1是以基准球面S的曲率中心C为中心的约90度的范围(相对于光轴Ao而言±45度的范围)的情况下，在该有效角度区域R1中，自基准球面S的最大偏差量Δd1较小。因此，虽然触头401以逐渐不同的部位与透镜L的表面相接触，但是该部位限制在较小的范围内。因此，能够没有问题地对透镜L进行仿形测量。
但是，如图17所示，在透镜L的有效角度区域R2是以曲率中心C为中心的约140度的范围(相对于光轴Ao而言±70度的范围)的情况下，在该有效角度区域R2中，自基准球面S的最大偏差量Δd2较大。因此，触头401以逐渐不同的部位与透镜L的表面接触，导致触头401的较广范围内的部位与透镜L的表面相接触。例如，在触头401中，与透镜L的顶点附近接触的部位和与透镜L的有效角度区域R2的边缘接触的部位大不相同。因此，触头401的球度会对测量精度产生较大的影响，测量精度会下降。
作为解决上述的问题的方法，存在文献2(国际公开2013/121196号)所记载的形状测量方法。在该形状测量方法中，在将透镜载置于旋转台之后，使测针沿着透镜的单侧一半的表面倾斜。然后，在使用倾斜的测针测量了透镜的单侧一半的表面之后，使旋转台旋转180度，同样地测量透镜的剩余的单侧一半的表面。由于得到的两次的测量数据的坐标系互不相同，因此通过实施连接处理(日文：繋ぎ処理；英文：stitching process)而使它们成为表示透镜的截面形状的数据。采用这样的形状测量方法，测针的触头以比以往的仿形测量的范围小的范围与透镜的表面接触。
但是，在文献2所记载的形状测量方法中，由于使测针沿着透镜的单侧一半的表面倾斜，因此装置结构及其控制复杂化。此外，由于需要对坐标系不同的两个测量数据进行连接处理，因此数据处理较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够高精度且简单地测量透镜形状的透镜测量装置及透镜测量方法。
本发明的透镜测量装置的特征在于，包括：工作台，其能够绕旋转轴线旋转；透镜保持件，其用于保持作为测量对象的透镜，并能够以所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式载置于所述工作台；触头，其用于与所述透镜的表面中的透镜测量面接触；角度传感器，其用于检测所述工作台的旋转角度；位移检测部，其用于检测所述触头的位移；以及数据处理部，其根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标，并将计算出的所述极坐标变换为正交坐标。
在本发明中，透镜测量面是透镜的表面中的、测量者能够任意地设定的区域，例如既可以是凸状或者凹状的非球面，也可以是球面(凸面或者凹面)。另外，优选的是，在保持有透镜的透镜保持件载置于工作台时，透镜测量面沿着工作台的旋转方向配置。
在本发明中，在配置有透镜的工作台旋转预定角度时，触头接触于透镜测量面地滑动，遵照透镜测量面的形状而位移。即，触头沿着工作台的旋转方向对透镜测量面进行仿形扫描。
在前述的仿形扫描的期间内，触头以大致恒定的角度与透镜测量面接触。
例如在透镜测量面是球面的情况下，触头以恒定的角度与透镜测量面接触，触头的同一个部位与透镜测量面接触。
此外，在透镜测量面是非球面的情况下，触头相对于透镜测量面的角度与非球面自球面的偏差量相应地进行变化，但与以往的仿形扫描相比，触头的与透镜测量面接触的部位限制在足够小的范围内。
另外，即使在透镜测量面与工作台的旋转方向的配置关系包含些许偏差的情况下，与以往的仿形测量相比，触头的与透镜测量面接触的部位也限制在足够小的范围内。
因而，采用本发明，能够抑制触头的球度对测量精度产生的影响，能够进行高精度的测量。
此外，作为实施前述的仿形扫描的结构，可以利用以往的圆度测量机，不需要复杂的装置结构、复杂的装置结构的控制。此外，数据处理部能够将透镜测量面的极坐标作为连续的测量数据而获取，不需要以往那样的连接坐标系不同的测量数据的处理。此外，数据处理部能够根据利用已知的公式而实现的从极坐标变换为正交坐标的坐标变换简单地获取透镜测量面的轮廓信息。
因而，采用本发明，能提供一种能够高精度且简单地测量透镜形状的透镜测量装置。
在本发明的透镜测量装置中，优选的是，所述透镜保持件以所述透镜测量面中的预定区域的曲率中心与所述旋转轴线一致的方式载置于所述工作台。
采用这样的结构，能够较佳地沿着工作台旋转方向配置透镜测量面。由此，能够将触头的与透镜接触的部位抑制在更小的范围内。另外，确定曲率中心的透镜测量面的预定区域并没有特别的限定，但例如是透镜测量面中的与光轴相交的区域。
优选的是，本发明的透镜测量装置包括：移动机构，其用于使所述触头沿着所述旋转轴线以与所述透镜测量面接触的方式移动；以及调整量计算部，其根据利用所述移动机构使所述触头移动的移动信息来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的粗调整量。
在这样的结构中，触头沿着旋转轴线与透镜测量面的接触既可以是连续的接触，也可以是断续的接触。即，既可以沿着旋转轴线对透镜测量面进行仿形测量，也可以沿着旋转轴线对透镜测量面进行多点测量。
针对调整量计算部而言，由于能够根据利用移动机构使触头移动的移动信息而求出当前的透镜测量面的姿态，因此能够计算用于将透镜的姿态调整为透镜的光轴与旋转轴线正交的状态所需的粗调整量。然后，根据粗调整量来调整透镜的姿态，从而能够在之后更精密地调整透镜的姿态，或者更准确地对透镜测量面进行测量。
另外，一般来讲，与触头的位移量相比，利用移动机构使触头移动的移动信息的精度较低，因此可以粗略地求出此处的透镜的姿态。因而，粗调整量是指用于调整粗略地求出的透镜的姿态所需的信息。
在本发明的透镜测量装置中，优选的是，所述调整量计算部根据在与所述旋转轴线相一致的方向上的不同的位置处得到的多个所述正交坐标来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的微调整量。
在这样的结构中，调整量计算部通过对透镜测量面的正交坐标和透镜的设计值进行比较等，从而能够比粗调整量更精密地计算用于调整透镜的姿态所需的微调整量。根据该微调整量来调整透镜的姿态，从而能够更准确地对透镜测量面进行测量。
本发明的透镜测量方法的特征在于，该透镜测量方法使用透镜测量装置，该透镜测量装置包括能够绕旋转轴线旋转的工作台、用于与载置于所述工作台的测量对象接触的触头、用于检测所述工作台的旋转角度的角度传感器以及用于检测所述触头的位移的检测器，该透镜测量方法包含以下的工序：透镜配置工序，在该工序中，将作为所述测量对象的透镜以该透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式配置于所述工作台；仿形扫描工序，在该工序中，使配置有所述透镜的所述工作台旋转预定角度，从而使所述触头与所述透镜的表面的预定区域即透镜测量面接触；坐标计算工序，在该工序中，根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标；以及坐标变换工序，在该工序中，将计算出的所述极坐标变换为正交坐标。
采用这样的方法，与前述的透镜测量装置同样地，能够高精度且简单地测量透镜形状。
在本发明的透镜测量方法中，优选的是，在所述透镜配置工序中，以所述透镜测量面中的预定区域的曲率中心与所述旋转轴线一致的方式配置所述透镜。
采用这样的方法，能够较佳地沿着工作台旋转方向配置透镜测量面。由此，能够将触头的与透镜接触的部位抑制在更小的范围内。
在本发明的透镜测量方法中，优选的是，在所述透镜配置工序之后且是所述仿形扫描工序之前包含以下的工序：移动工序，在该工序中，使所述触头沿着所述旋转轴线以与所述透镜测量面接触的方式移动；粗调整量计算工序，在该工序中，根据利用所述移动机构使所述触头移动的移动信息来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的粗调整量；以及粗调整工序，在该工序中，遵照所述粗调整量来调整所述透镜的姿态。
采用这样的方法，与前述的透镜测量装置同样地，能够更精密地实施之后的微调整工序、或者更准确地对透镜测量面进行测量。
在本发明的透镜测量方法中，优选的是，在所述粗调整量计算工序之后且是所述仿形扫描工序之前包含以下的工序：预测量工序，在该工序中，在与所述旋转轴线相一致的方向上的互不相同的位置处预先对所述透镜测量面进行测量；微调整量计算工序，在该工序中，根据通过所述预测量工序得到的多个所述正交坐标来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的微调整量；以及微调整工序，在该工序中，遵照所述微调整量来调整所述透镜的姿态。
采用这样的方法，与前述的透镜测量装置同样地，能够更准确地对透镜测量面进行测量。
采用本发明，能提供一种能够高精度且简单地测量透镜形状的透镜测量装置及透镜测量方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的透镜测量装置的立体图。
图2是表示所述实施方式的透镜测量装置的结构的框图。
图3是表示所述实施方式的工作台、透镜保持件、检测器的示意图。
图4是表示所述实施方式的水平调准动作的第1阶段的流程图。
图5是表示所述实施方式的水平调准动作的第1阶段过程中的透镜和触头之间的关系的示意图。
图6是表示所述实施方式的水平调准动作的第1阶段过程中的透镜的示意图。
图7是表示所述实施方式的水平调准动作的第2阶段的流程图。
图8是表示所述实施方式的水平调准动作的第2阶段过程中的透镜的示意图。
图9是表示所述实施方式的透镜测量动作的流程图。
图10是表示所述实施方式的透镜测量动作过程中的透镜和触头之间的关系的示意图。
图11是表示所述实施方式的透镜测量动作过程中的透镜和触头之间的关系的示意图。
图12是表示所述实施方式的透镜测量动作过程中的透镜和触头之间的关系的示意图。
图13是表示所述实施方式的透镜测量动作过程中的触头相对于透镜进行的相对移动的示意图。
图14是表示所述实施方式的工作台的XY坐标和透镜的测量点的例子的图。
图15是表示所述实施方式的工作台的XY坐标和透镜的测量点的另一个例子的图。
图16是表示所述实施方式的工作台的XY坐标和透镜的测量点的另一个例子的图。
图17是用于说明以往的透镜测量方法的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
〔透镜测量装置〕
如图1所示，透镜测量装置1包括测量装置主体10和控制装置60，该控制装置60用于控制测量装置主体10的驱动，并且采集处理由测量装置主体10得到的测量数据。
能够利用现有的圆度测量机构成测量装置主体10。
具体地讲，测量装置主体10包括基座11、设于该基座11的上表面110的工作台20、与工作台20相邻地设置的检测器移动机构30以及支承于检测器移动机构30的检测器40。
利用设置在工作台20内的旋转驱动机构25(参照图2)来驱动工作台20而使其旋转。工作台20的旋转轴线Cr沿着与基座11的上表面110垂直的垂直方向(Z轴方向)配置。在工作台20内设有用于读取工作台20的旋转角度θ的角度传感器26(参照图2)。
工作台20具有能够旋转地设置于基座11的圆筒状的主体21、设置于主体21的上表面的圆盘状的载置板22以及能够调整载置板22相对于主体21的配置和倾斜的调整机构23。调整机构23包括能够使载置板22在与旋转轴线Cr正交的正交面(XY平面)方向上移动的机构和使载置板22相对于XY平面倾斜的机构，利用马达驱动各机构。
检测器移动机构30是本发明的移动机构，其设置于基座11的上表面110且是在工作台20的X轴+方向上与该工作台20相邻的部位。检测器移动机构30包括从基座11的上表面110沿Z轴方向延伸的立柱31、安装于立柱31的滑动件32以及安装于滑动件32且沿X轴方向延伸的臂33。在臂33的X轴-方向上的顶端安装有具有测针41的检测器40。
能够利用内置于滑动件32的未图示的X轴驱动机构使臂33相对于滑动件32沿着X轴方向移动。能够利用未图示的Z轴驱动机构使滑动件32相对于立柱31沿着Z轴方向移动。由此，检测器移动机构30能够分别调整检测器40相对于工作台20而言的X轴位置和Z轴位置。
检测器40具有测针41和用于检测测针41的位移的位移检测部42。测针41例如朝向X轴-方向和Z轴-方向延伸，在测针41的顶端形成有球形的触头43，该触头43能够与作为测量对象的透镜L接触。
检测器40构成为测针41能够沿着X轴方向位移。在测针41沿着X方向位移时，位移检测部42输出与该位移量Δr成比例的信号。
测量装置主体10还包括用于保持作为测量对象的透镜L的透镜保持件50。
能够利用现有的透镜支架构成透镜保持件50，其将透镜L保持为能够装拆。如图3所示，透镜保持件50以保持着透镜L的状态载置于载置板22。在本实施方式中，透镜保持件50具有用于把持透镜L的边缘的把持部51和设有把持部51的字母L形的块体52。
优选的是，透镜保持件50以透镜L的光轴Ao与工作台20的旋转轴线Cr正交的方式保持透镜L。
如图2所示，控制装置60由现有的个人计算机等构成，通过使其执行预定的控制用软件，从而使其作为移动控制部61、角度检测部62、接触位置检测部63、数据处理部64、调整量计算部65发挥功能。上述部件共同地执行以下说明的水平调准动作和透镜测量动作。此外，控制装置60具有存储部66，该存储部66存储有作为测量对象的透镜L的设计值等。
此外，控制装置60具有键盘等操作部67和显示器等显示部68，作业人员P能够借助上述部件来进行测量装置主体10的操作和信息读取。
另外，在本实施方式中，控制装置60相对于测量装置主体10独立，但也可以将控制装置60装入到测量装置主体10。
〔水平调准动作〕
接着，说明使用透镜测量装置1进行的透镜测量方法。
在本实施方式的透镜测量方法中，在进行了透镜L的水平调准动作之后进行透镜测量动作。水平调准动作是指用于将透镜L的光轴Ao配置为与工作台20的旋转轴线Cr正交的动作。
参照图4的流程图说明水平调准动作的第1阶段。另外，在本实施方式中，透镜测量面Lm是透镜L的凸状的非球面。
首先，作业人员P等将保持有透镜L的透镜保持件50载置于工作台20的上表面(步骤S11；透镜配置工序)。此时，如图5所示，以透镜测量面Lm朝向检测器40侧(X轴+侧)的方式配置透镜L。
此外，在步骤S11中，优选的是，如图5所示，透镜L的光轴Ao与X轴方向大致一致。还优选的是，在沿着旋转轴线Cr方向观察时，透镜测量面Lm中的与光轴Ao相交的区域的曲率中心Cc与旋转轴线Cr大致一致。采用这样的透镜L的配置，将透镜测量面Lm较佳地沿着工作台20的旋转方向配置。另外，在图5中，将在沿着旋转轴线Cr方向观察时以透镜测量面Lm中的与光轴Ao相交的区域的曲率半径为半径、以曲率中心Cc为中心的圆作为透镜测量面Lm的近似圆VC，并将其用假想线(单点划线)表示。
在步骤S11之后，检测器40在Z轴方向上对透镜测量面Lm进行仿形测量(步骤S12；移动工序)。具体地讲，通过使移动控制部61借助检测器移动机构30而在Z轴方向和X轴方向上对检测器40进行移动控制，从而使测针41沿着Z轴方向与透镜测量面Lm相接触地滑动。换言之，使测针41追随透镜测量面Lm的表面形状地沿着Z轴方向移动(参照图6的箭头M1)。此外，调整量计算部65通过自设于检测器移动机构30的刻度等获取检测器40的追随移动信息从而计算由触头43的扫描线体现的透镜测量面Lm的轮廓信息(XZ截面信息)。
另外，在图6中，用实线表示步骤S12过程中的透镜L，用假想线(双点划线)表示光轴Ao与旋转轴线Cr正交的理想姿态下的透镜Li，为了便于说明，将透镜L相对于透镜Li的倾斜度(自透镜L的光轴Ao与旋转轴线Cr正交的状态的偏移)表示得比实际大。
调整量计算部65对通过步骤S12得到的透镜测量面Lm的轮廓信息和存储于存储部66的透镜L的设计值进行比较，从而对载置于工作台20的透镜L的姿态(光轴Ao的状态)进行解析，判断透镜L的姿态是否满足收敛条件(步骤S13)。另外，收敛条件是指为了将透镜L的姿态在容许误差范围内调整为理想姿态所需的条件，例如设定为足够实施水平调准动作的第2阶段的程度。
在判断为透镜L的姿态满足收敛条件的情况下(步骤S13；Yes)，完成水平调准动作的第1阶段。
另一方面，在判断为透镜L的姿态不满足收敛条件的情况下(步骤S13；No)，计算用于调整透镜L的姿态所需的粗调整量(步骤S14；粗调整量计算工序)。
另外，一般来讲，与测针41的位移量Δr相比，测针41的追随移动量的精度较低，因此在步骤S13中粗略地求出透镜L的姿态。因而，粗调整量是指用于调整粗略地求出的透镜L的姿态所需的信息。
移动控制部61基于通过步骤S14计算出的粗调整量来控制调整机构23，调整工作台20的载置板22的姿态(步骤S15；粗调整工序)。或者也可以是，作业人员P根据显示部68确认通过步骤S13计算出的粗调整量，利用手工作业操作调整机构23。由此，粗调整为透镜L的光轴Ao与旋转轴线Cr正交。换言之，粗略地进行透镜L的光轴Ao相对于旋转轴线Cr的正交面而言的水平调准。
之后，返回到步骤S12，重复步骤S12～步骤S15直到透镜L的姿态满足收敛条件为止。
在水平调准动作的第1阶段结束之后，开始接下来的第2阶段。参照图7的流程图说明水平调准动作的第2阶段。
首先，通过使移动控制部61对检测器移动机构30和旋转驱动机构25进行控制，从而使检测器40在Z轴方向上的多个任意的位置处沿着工作台20的旋转方向对透镜L进行仿形测量(步骤S21；预测量工序)。针对步骤S21的仿形测量而言，除了测量位置是Z轴方向上的多个任意的位置之外，其是与后述的透镜测量动作(步骤S31～步骤S35)大致相同的工序，因此省略此处的详细说明。
采用步骤S21，获取Z轴方向上的多个任意的位置处的透镜测量面Lm的轮廓信息(XY截面信息)。
采用步骤S21，在Z轴方向上的互不相同的多个位置处沿着工作台20的旋转方向对透镜L进行仿形测量。在图8中，用箭头M2例示步骤S21的仿形测量的方向。由此，获取Z轴方向上的互不相同的位置处的透镜测量面Lm的轮廓信息。
另外，在图8中，用实线表示步骤S21过程中的透镜L，用假想线(双点划线)表示光轴Ao与旋转轴线Cr正交的理想姿态下的透镜Li，为了便于说明，将透镜L相对于透镜Li的倾斜度(自透镜L的光轴Ao与旋转轴线Cr正交的状态的偏移)表示得比实际大。其中，图8中的透镜L的倾斜度小于图6中的透镜L的倾斜度。
调整量计算部65对通过步骤S21获取的测量数据和存储于存储部66的透镜L的设计值进行比较，从而对载置于工作台20的透镜L的姿态(光轴Ao的状态)进行解析，判断透镜L的倾斜度是否满足收敛条件(步骤S22)。另外，水平调准动作的第2阶段的收敛条件设定为足够进行接下来的测量动作的程度，例如与第1阶段的收敛条件相比设定得更严格。
在判断为透镜L的姿态满足收敛条件的情况下(步骤S22；Yes)，完成水平调准动作的第2阶段。
另一方面，在判断为透镜L的姿态不满足收敛条件的情况下(步骤S22；No)，计算用于调整透镜L的姿态所需的微调整量(步骤S23；微调整量计算工序)。
移动控制部61基于通过步骤S23计算出的微调整量来控制调整机构23，调整工作台20的载置板22的倾斜度(步骤S24；微调整工序)。或者也可以是，作业人员P根据显示部68确认通过步骤S24计算出的微调整量，利用手工作业操作调整机构23。由此，与第1阶段相比，更精密地调整为透镜L的光轴Ao与旋转轴线Cr正交。
之后，返回到步骤S21，重复步骤S21～步骤S24直到透镜L的姿态满足收敛条件为止。
采用以上操作，充分地进行透镜L的光轴Ao相对于旋转轴线Cr的正交面的水平调准。
〔测量动作〕
透镜测量装置1在水平调准动作结束之后进行透镜测量面Lm的测量动作。
参照图9的流程图说明透镜测量装置1的测量动作。另外，在以下的说明中，对通过透镜L的光轴Ao的截面的轮廓进行测量。
首先，移动控制部61对检测器移动机构30进行控制从而将触头43对位于测量位置Pz、Px(步骤S31)。
测量位置Pz是与透镜L的Z轴方向上的光轴Ao位置相对应的位置(参照图10)。既可以根据透镜L的设计值等来预先设定测量位置Pz，也可以是移动控制部61利用前述的水平调准动作来检测测量位置Pz。
另一方面，测量位置Px是在测量位置Pz处使触头43靠近透镜测量面Lm并使触头43以预定的压力与透镜测量面Lm相接触的位置(参照图5)。
在步骤S31之后，移动控制部61对旋转驱动机构25进行控制从而使图5所示的状态下的工作台20旋转预定角度θp1。由此，触头43与透镜L的测量开始点Ps相接触(步骤S32，参照图11)。既可以根据透镜L的设计值等来预先设定预定角度θp1，也可以是移动控制部61根据前述的水平调准动作的测量数据来设定预定角度θp1。
在步骤S32之后，移动控制部61对旋转驱动机构25进行控制从而使图11所示的状态下的工作台20旋转预定角度θp2。由此，使触头43接触于透镜测量面Lm地从测量开始点Ps滑动到测量结束点Pf，使其沿着透镜测量面Lm的形状而位移(参照图12)。即，触头43沿着工作台20的旋转方向对透镜测量面Lm进行仿形扫描(步骤S33；仿形扫描工序)。
另外，预定角度θp2是用于供触头43在期望的范围内对透镜测量面Lm进行仿形扫描的角度。既可以根据透镜L的设计值等来预先设定预定角度θp2，也可以是移动控制部61根据前述的水平调准动作的测量数据来设定预定角度θp2。
在步骤S33的期间内，测针41遵照透镜测量面Lm的形状而沿X方向位移，位移检测部42输出与测针41的位移成比例的位移信号(位移量Δr)。
此外，在步骤S33的期间内，角度检测部62借助角度传感器26读取当前的工作台20的旋转角度θ，接触位置检测部63针对旋转角度θ的每个任意的角度而记录从检测器40输出的位移量Δr。
图13是表示在通过步骤S33使工作台20旋转的期间内触头43相对于透镜测量面Lm相对地移动的情形的图。如图13所示，由于工作台20的旋转方向M与透镜L的近似圆VC一致，因此在工作台20旋转的期间内，触头43以大致恒定的角度与透镜测量面Lm接触。因此，触头43的大致相同的部位与透镜测量面Lm接触。
另外，由于透镜L为非球面，因此存在从透镜L的近似圆VC到透镜测量面Lm的些许的偏差量，虽然触头43的角度与该偏差量相应地有些许变化，但是与以往的仿形测量相比，触头43的与透镜测量面Lm相接触的范围限制在足够小的范围内。
在步骤S33之后，数据处理部64根据获取的旋转角度θ和位移量Δr将透镜测量面Lm的坐标信息作为沿着触头43的扫描线配置的多个测量点的极坐标来计算(步骤S34；坐标计算工序)。另外，多个测量点的数量并没有特别的限定。
在图14中示出了工作台20上的以旋转轴线Cr为原点的XY坐标系，例示出通过步骤S34而计算出的测量点P1～测量点P5。
另外，在本实施方式中，在触头43对位于测量位置Px的时刻(步骤S31)，工作台20上的Y轴与测量装置主体10的X轴大致平行，工作台20上的X轴与测量装置主体10的Y轴大致平行。
此外，在图14中，用假想线(单点划线)表示将位于测量位置Px的触头43(Px)和旋转轴线Cr之间的距离R作为半径的基准圆VS。
针对测量点P1～测量点P5的极坐标而言，计算各测量点P1～P5的位移量Δr加上距离R而得到的值作为r值，计算各测量点P1～P5的旋转角度θ作为θ值。
具体地讲，测量点P1的极坐标是(R+Δr1，θ1)，测量点P2的极坐标是(R+Δr2，θ2)，测量点P3(初始位置)的极坐标是(R+Δr3，θ3)，测量点P4的极坐标是(R+Δr4，θ4)，测量点P5的极坐标是(R+Δr5，θ5)。
接着，数据处理部64将通过步骤S34而计算出的各测量点P1～P5的极坐标变换为正交坐标(XY坐标)(步骤S35；坐标变换工序)。该变换使用以下的算式(1)。
x＝rcosθ
y＝rsinθ···式(1)
根据步骤S35，得到各测量点P1～P5的XY坐标。由此，针对透镜L的通过光轴Ao的截面形状而言，将其轮廓的坐标信息作为XY坐标求出。
根据以上操作，结束透镜测量装置1的测量动作。
〔实施方式的效果〕
在本实施方式中，通过使触头43沿着工作台20的旋转方向对透镜测量面Lm进行仿形扫描来进行透镜L的测量动作。在该仿形扫描的期间内，由于触头43以大致恒定的角度与透镜测量面Lm相接触，因此与以往的直线仿形扫描相比，触头43的与透镜测量面Lm相接触的范围成为足够小的范围。因而，能够抑制触头43的球度对测量精度产生的影响，能够进行高精度的测量。
此外，本实施方式的仿形扫描可以利用以往的圆度测量机的结构，不需要复杂的装置结构、复杂的装置结构的控制。此外，通过使数据处理部64将极坐标变换为正交坐标，从而能够简单地获取透镜测量面Lm的轮廓信息。
因而，根据本实施方式，能够高精度且简单地测量透镜形状。
在本实施方式中，实施水平调准动作的第1阶段，根据调整量计算部65计算出的粗调整量来调整透镜L的姿态。由此，能够更精密地实施之后要实施的水平调准动作的第2阶段。
此外，在本实施方式中，实施水平调准动作的第2阶段，根据调整量计算部65计算出的微调整量来调整透镜L的姿态。由此，能够更准确地测量之后实施的透镜测量面Lm。
在本实施方式中，以透镜测量面Lm的曲率中心Cc与工作台20的旋转轴线Cr相一致的方式配置透镜L。采用这样的透镜L的配置，能够较佳地沿着工作台20的旋转方向配置透镜测量面Lm。由此，能够将触头43的与透镜L相接触的部位抑制在更小的范围内。
〔变形例〕
本发明并不限定于前述的实施方式，能够达到本发明的目的的范围内的变形等包含在本发明中。
在步骤S11中说明的工作台20上的透镜L的配置不需要严格的对位，可以容许一定程度的偏差。
例如也可以如图15所示，透镜测量面Lm的与光轴Ao相交的区域的曲率中心Cc自工作台20的旋转轴线Cr偏移，透镜测量面Lm的近似圆VC与以距离R为半径的基准圆VS不同。此外，也可以是，测量位置Px处的触头43(Px)与透镜L的除光轴Ao所通过的表面(顶点)之外的部位相接触。
即使采用这样的配置，也能够与所述实施方式同样地进行水平调准动作和透镜测量动作，与以往的仿形测量相比，触头43的与透镜测量面Lm相接触的部位限制在足够小的范围内。因此，在本发明中，不必进行通常的圆度测量所实施的工件的定心。
此外，作为变形例，也可以以透镜测量面Lm中的除了与光轴Ao相交的区域之外的任一区域的曲率中心与工作台20的旋转轴线Cr相一致的方式配置。
但是，针对工作台20上的透镜L的配置而言，优选的是，触头43沿工作台20的旋转方向对透镜L进行仿形扫描时的测针41的位移量Δr处于测针41的可位移范围内。
因此，如图16所示，在存在测量点P1～测量点P5的位移量Δr变得较大的可能性的情况下，例如也可以通过水平调准动作的步骤S12不仅检测透镜L的倾斜度，也检测透镜L的配置。而且，在判定为透镜L的配置脱离容许范围(位移量Δr处于测针41的可位移范围内的范围)的情况下，也可以通过使工作台20的载置板22移动或者使工作台20旋转来调整透镜L的配置。
在所述实施方式中，在水平调准动作的第1阶段中，检测器40沿着Z轴方向对透镜测量面Lm进行仿形测量，但本发明并不限定于此。例如也可以通过使触头43沿着Z轴方向断续地接触透镜测量面Lm从而对透镜测量面Lm进行多点测量。
在所述实施方式中，在透镜测量动作中，测量透镜L的通过光轴Ao的截面形状的轮廓。因此，在步骤S31中配置触头43的测量位置Pz是透镜L的光轴Ao的在Z轴方向上的位置，但本发明并不限定于此。例如，测量位置Pz能够与透镜L的成为测量对象的截面形状相应地设定在Z方向上的任意的位置。
在所述实施方式中，在步骤S31中配置触头43的测量位置Px是在使触头43靠近透镜测量面Lm时触头43以预定的压力与透镜测量面Lm相接触的位置，但本发明并不限定于此。例如在步骤S11中透镜L具有一定程度的准确性地配置于工作台20的情况下，测量位置Px也可以是根据透镜L的设计值等而预先设定好的基准位置。
在所述实施方式中，在透镜测量动作之前进行水平调准动作，但这并不是必需的。
此外，在进行水平调准动作的情况下，也可以仅进行第1阶段或者仅进行第2阶段。例如在仅进行第1阶段的情况下，将步骤S13中的透镜L的姿态的收敛条件设定为足够进行接下来的测量动作的程度即可。
此外，也可以在水平调准动作的第1阶段中不设置透镜L的姿态的收敛条件，而是在一次粗调整之后进行第2阶段。
在本发明中作为测量对象的透镜并没有特别的限定，可以是凸透镜、凹透镜及非球面透镜等各种各样的透镜。
在所述实施方式中，透镜测量面Lm是凸状的非球面，但并不限定于此，既可以是凹状的非球面，也可以是球面(凹面或者凸面)。
例如在透镜测量面Lm是凹状的非球面或者球面(凹面)的情况下，优选的是，在步骤S11中，与所述实施方式同样地以透镜测量面Lm的与光轴Ao相交的区域的曲率中心Cc与旋转轴线Cr大致一致的方式配置。此外，也可以是，在步骤S21和步骤S33中，在触头43对透镜测量面Lm进行仿形扫描的期间内，恰当地使检测器40沿着X轴方向移动，以防止触头43过度地按压于凹状的透镜测量面Lm。
在所述实施方式中，透镜保持件50构成为把持透镜L的边缘，但也可以构成为吸住并保持透镜L的与透镜测量面Lm相反的那一侧的面。此外，本发明的透镜保持件并不限定于上述结构，可以适当地利用现有的透镜支架的结构。

Claims (6)

1.一种透镜测量装置，其特征在于，
该透镜测量装置包括：
工作台，其能够绕旋转轴线旋转；
透镜保持件，其用于保持作为测量对象的透镜，并能够以所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式载置于所述工作台；
触头，其用于与所述透镜的表面中的透镜测量面接触；
角度传感器，其用于检测所述工作台的旋转角度；
位移检测部，其用于检测所述触头的位移；
数据处理部，其根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标，并将计算出的所述极坐标变换为正交坐标；
移动机构，其用于使所述触头沿着所述旋转轴线以与所述透镜测量面接触的方式移动；以及
调整量计算部，其根据利用所述移动机构使所述触头移动的移动信息来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的粗调整量。
2.一种透镜测量装置，其特征在于，
该透镜测量装置包括：
工作台，其能够绕旋转轴线旋转；
透镜保持件，其用于保持作为测量对象的透镜，并能够以所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式载置于所述工作台；
触头，其用于与所述透镜的表面中的透镜测量面接触；
角度传感器，其用于检测所述工作台的旋转角度；
位移检测部，其用于检测所述触头的位移；
数据处理部，其根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标，并将计算出的所述极坐标变换为正交坐标；
移动机构，其用于使所述触头沿着所述旋转轴线以与所述透镜测量面接触的方式移动；以及
调整量计算部，其根据在与所述旋转轴线相一致的方向上的不同的位置处得到的多个所述正交坐标来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的微调整量。
3.根据权利要求1或2所述的透镜测量装置，其特征在于，
所述透镜保持件以所述透镜测量面中的预定区域的曲率中心与所述旋转轴线一致的方式载置于所述工作台。
4.一种透镜测量方法，其特征在于，
该透镜测量方法使用透镜测量装置，该透镜测量装置包括能够绕旋转轴线旋转的工作台、用于与载置于所述工作台的测量对象接触的触头、用于检测所述工作台的旋转角度的角度传感器以及用于检测所述触头的位移的检测器，
该透镜测量方法包含以下的工序：
透镜配置工序，在该工序中，将作为所述测量对象的透镜以该透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式配置于所述工作台；
仿形扫描工序，在该工序中，使配置有所述透镜的所述工作台旋转预定角度，从而使所述触头与所述透镜的表面的预定区域即透镜测量面接触；
坐标计算工序，在该工序中，根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标；以及
坐标变换工序，在该工序中，将计算出的所述极坐标变换为正交坐标，
在所述透镜配置工序之后且是所述仿形扫描工序之前包含以下的工序：
移动工序，在该工序中，使所述触头沿着所述旋转轴线以与所述透镜测量面接触的方式移动；
粗调整量计算工序，在该工序中，根据利用所述移动工序使所述触头移动的移动信息来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的粗调整量；以及
粗调整工序，在该工序中，遵照所述粗调整量来调整所述透镜的姿态。
5.一种透镜测量方法，其特征在于，
该透镜测量方法使用透镜测量装置，该透镜测量装置包括能够绕旋转轴线旋转的工作台、用于与载置于所述工作台的测量对象接触的触头、用于检测所述工作台的旋转角度的角度传感器以及用于检测所述触头的位移的检测器，
该透镜测量方法包含以下的工序：
透镜配置工序，在该工序中，将作为所述测量对象的透镜以该透镜的光轴与所述旋转轴线正交的方式配置于所述工作台；
仿形扫描工序，在该工序中，使配置有所述透镜的所述工作台旋转预定角度，从而使所述触头与所述透镜的表面的预定区域即透镜测量面接触；
坐标计算工序，在该工序中，根据所述工作台的每个旋转角度所对应的所述触头的位移量计算所述透镜测量面的坐标信息作为以所述旋转轴线为原点的极坐标；以及
坐标变换工序，在该工序中，将计算出的所述极坐标变换为正交坐标，
在所述透镜配置工序之后且是所述仿形扫描工序之前包含以下的工序：
预测量工序，在该工序中，在与所述旋转轴线相一致的方向上的互不相同的位置处预先对所述透镜测量面进行测量；
微调整量计算工序，在该工序中，根据通过所述预测量工序得到的多个所述正交坐标来计算用于将所述透镜的姿态调整为所述透镜的光轴与所述旋转轴线正交的状态所需的微调整量；以及
微调整工序，在该工序中，遵照所述微调整量来调整所述透镜的姿态。
6.根据权利要求4或5所述的透镜测量方法，其特征在于，
在所述透镜配置工序中，以所述透镜测量面中的预定区域的曲率中心与所述旋转轴线一致的方式配置所述透镜。
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