光学元件的任意范围的曲率计算方法、光学元件的任意范围的曲率计算装置以及记录介质与流程

本发明涉及光学元件的任意范围的曲率计算方法、光学元件的任意范围的曲率计算装置以及记录介质。

背景技术：

1、对于透镜等光学元件的评价，有表面测量和透射测量。前者对于理解前后表面各自的质量是有用的，后者对于管理作为透镜的质量是有用的。透射测量的代表性方法是使用干涉仪等的波阵面测量。波阵面测量能够直接获取包含高阶像差在内的波阵面信息，但只能适用于接近无像差的透镜。作为能够应用于像差大的透镜的方式，有使大量的微小光束穿过、并检测微小光束的波阵面曲率的度数分布测量。度数分布测量的缺点在于，只能以局部的曲率分布的形式获取波阵面信息。

2、在眼镜镜片或隐形眼镜的情况下，如果从镜片整体来看，这种镜片是散光矫正、加入度数等有意地附加所谓像差的结构，此外，如果从通过瞳孔的直径为4mm左右的光束单位来看，所关注的像差是球面度数误差和像散这样的与波面阵面曲率直接对应的量，因此度数分布测量被广泛使用。例如，专利文献1所记载的装置测量直径0.5mm的每个微小光束的局部度数。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2004-205438号公报。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、然而，近年来出现的具有抑制近视发展的效果的眼镜镜片（或隐形眼镜）等是一种即使在通过瞳孔的直径为4mm左右的光束通过范围内观察时赋予处方度数的部位和赋予离焦的部位也离散地分布，并包含超高阶像差的系统，因此度数分布测量可能无法获得足够的信息。

3、在光学元件中，每个光束的焦点（focus）能够形成在何处，可以从对光束范围的波阵面（以下称为宏观波阵面）进行球面近似时的曲率半径来得知。作为焦距的倒数的屈光力（对于眼用镜片而言为平均球面度数）也同样可以从曲率得知。以下，将与宏观波阵面对应的曲率称为“宏观曲率”。此外，近似误差相当于光斑的峰值强度的下降程度。另一方面，焦散线（caustic）形成在何处、以及形成怎样的图案，能够从波阵面的局部曲率分布得知。度数分布测量相当于测量波阵面的局部曲率分布，由于从波阵面的局部曲率分布无法再现波阵面，因此可以说其不适合用于获得与焦点相关的信息（宏观曲率等）。

4、本发明的一实施方式的目的在于，提供一种从局部曲率分布计算宏观曲率的技术。

5、用于解决技术问题的技术方案

6、本发明的第一方式是一种光学元件的任意范围的曲率计算方法，具有：步骤（a），在光学元件的任意范围内获得表示局部曲率分布的元素数n的行向量s；以及步骤（b），在将上述任意范围内的规定光束范围内的平均球面度数设为宏观曲率c时，使用c≈wst的近似式成立的加权向量w，不使用上述任意范围的波阵面信息来计算上述宏观曲率c。

7、本发明的第二方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，上述加权向量w的元素的总和为1，并且，经过上述加权向量w的二维图的中心的截面为上凸的形状。

8、本发明的第三方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（b）中，将上述任意范围内的未知的波阵面像差分布设为元素数n的行向量z，将c＝mzt的关系成立的、用于从上述波阵面像差分布计算上述宏观曲率c的行向量设为m，将用于获得上述局部曲率分布的测量装置视为进行st＝lzt的运算的线性系统，根据wllt＝mlt的关系式计算上述加权向量w。

9、本发明的第四方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（b）中，将上述加权向量w用自由度k的旋转对称多项式表示，将上述任意范围内的未知的波阵面像差分布设为元素数n的行向量z，将c＝mzt的关系成立的、用于从上述波阵面像差分布计算上述宏观曲率c的行向量设为m，将用于获得上述局部曲率分布的测量装置视为进行st＝lzt的操作的线性系统，将使上述光束范围的直径减小了计算局部曲率时的微小光束直径φ1的值后的范围设为计算范围，将上述计算范围内的值是由根据p次旋转对称函数在各测量点处的位置坐标而决定的值构成的、上述计算范围外的值为0、元素数n且全部元素的和为0的行向量fp按自由度k个进行纵向排列而得到的矩阵设为f，将上述旋转对称多项式的系数向量设为元素数k的行向量a，将上述计算范围内的值为1、上述计算范围外的值为0的元素数n的行向量设为e，将包含在上述计算范围内的测量点数的倒数设为a0，根据a(fl)(fl)t＝(m－a0el)(fl)t的关系式计算上述加权向量w。

10、本发明的第五方式是，根据上述第四方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（b）中，当将针对z进行一个地点的局部曲率计算的广义逆矩阵设为l时，通过被二维化后的fp与将l进行二维化后的l2d的卷积运算，在不显式地构成l的情况下计算fl。

11、本发明的第六方式是，根据上述第四方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，用包含奇数次的旋转对称多项式表示上述加权向量w。

12、本发明的第七方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，上述光学元件具有周期性的微细结构，在上述步骤（b）中，使上述光束范围的中心位置oi在上述微细结构的周期范围内变化，使用将上述中心位置oi所对应的加权向量wi在上述微细结构的周期范围内进行合计而得到的合成加权向量w'，计算平均宏观曲率c'。

13、本发明的第八方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（a）中，将上述行向量s的元素数n设为10000以上。

14、本发明的第九方式是，根据上述第四方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（b）中，将上述加权向量w的自由度k设为1以上且20以下。

15、本发明的第十方式是，根据上述第一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算方法，其中，在上述步骤（a）中，将计算局部曲率时的微小光束直径φ1设为上述宏观曲率c的光束直径φ2的0.7倍以下。

16、本发明的第十一方式是一种光学元件的任意范围的曲率计算装置，具有：测量部，其在光学元件的任意范围内测量数据量为n的局部曲率分布；以及计算部，其在将上述局部曲率分布设为元素数n的行向量s，将上述任意范围内的规定光束范围内的平均球面度数设为宏观曲率c时，使用c≈wst的近似式成立的加权向量w，不使用上述规定范围的波阵面信息来计算上述宏观曲率c。

17、本发明的第十二方式是，根据上述第十一方式所述的光学元件的任意范围的曲率计算装置，其中，还具有：记录部，其记录预先计算的上述加权向量w、或用于表现上述加权向量w的多项式系数，上述计算部根据所记录的上述加权向量w和所测量的上述局部曲率分布来计算宏观曲率c。

18、本发明的第十三方式是一种计算机可读记录介质，其记录有使计算机执行上述第一至第十方式中任一个方式所述的曲率计算方法的程序。

19、发明效果

20、根据本发明的一个实施方式，能够从局部曲率分布计算宏观曲率。