JP2003057025A - Position detection method for optical element and position detector therefor - Google Patents

Position detection method for optical element and position detector therefor

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JP2003057025A
JP2003057025A JP2001249291A JP2001249291A JP2003057025A JP 2003057025 A JP2003057025 A JP 2003057025A JP 2001249291 A JP2001249291 A JP 2001249291A JP 2001249291 A JP2001249291 A JP 2001249291A JP 2003057025 A JP2003057025 A JP 2003057025A
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optical element
optical
position detecting
elements
detecting means
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Tetsuya Yohira
哲也 余平
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the positional relation of optical elements having a complicated shape at a high speed with high accuracy in a non-contact and non- destructive manner. SOLUTION: The position detector for the optical element is equipped with an interferometer 22 being a position detection means for detecting the position of one element of the optical element 23, a CCD detection part 21 being a separate position detection means for detecting the other element of the optical element 23, an optical element moving mechanism 27 arranged on an optical element holder 24 on which the optical element 23 is placed or the interferometer positioning mechanisms 29 arranged on a plurality of the position detection means, a CCD detection system positioning mechanism 25, the optical element alignment mechanism 28 arranged on the optical element holder 24 or a CCD detection system alignment mechanism 26 arranged on the CCD detection part 21 and a feedback means for feeding back the position data of both elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の位置検
出方法とその位置検出装置に関する。特に、両凸レン
ズ,レンズ面とプリズム面との双方を有する光学素子,
レンズ面やプリズム面のアレイ状の光学素子など、複雑
な形状からなる光学素子の相対的な位置関係を明らかに
する位置検出方法及びその位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting method for an optical element and a position detecting apparatus therefor. In particular, a biconvex lens, an optical element having both a lens surface and a prism surface,
The present invention relates to a position detecting method and a position detecting device for clarifying a relative positional relationship of optical elements having a complicated shape such as an optical element having an array of lens surfaces and prism surfaces.

【0002】かかる複雑な形状からなる光学素子を開
発、製造するには、光学素子間の位置関係について、測
定、検査などを行ない、各光学素子が所望の位置関係、
所望の形状仕様に収まっているかどうかを判断する必要
がある。本装置は、各光学素子の位置関係を明らかにす
る位置検出方法及び位置検出装置に関し、かかる位置検
出方法は、光学素子の検査装置や測定装置としても適用
することができる。より具体的には、例えば、コピー機
やプリンタ内部で使用される書込み光学系、読み取り光
学系、具体的には、等倍結像素子、fθレンズ、プロジ
ェクタに用いられるマイクロレンズアレイなど、また、
光通信機器などに用いられる微小光学素子、等における
位置検出装置や検査装置あるいは測定装置に適用するこ
とができる。
In order to develop and manufacture an optical element having such a complicated shape, the positional relationship between the optical elements is measured and inspected, and each optical element has a desired positional relationship.
It is necessary to judge whether it is within the desired shape specifications. The present device relates to a position detection method and a position detection device that clarify the positional relationship of each optical element, and such a position detection method can also be applied as an optical element inspection device or measurement device. More specifically, for example, a writing optical system and a reading optical system used inside a copying machine or a printer, specifically, a 1 × image forming element, an fθ lens, a microlens array used in a projector, and the like.
It can be applied to a position detecting device, an inspection device or a measuring device in a micro optical element used for optical communication equipment and the like.

【0003】[0003]

【従来の技術】本発明に係る光学素子の位置検出方法及
びその位置検出装置は、複雑な特殊形状からなる光学素
子にも対応可能な技術に関するものであり、従来の技術
の中には、本発明に密接な関連性を有するものは、特に
見当たらない。ここでは、本発明に比較的近いと思われ
るレンズの光軸の測定方法に関する実施例について記載
する。即ち、特許第2769002号公報「カメラレン
ズの光軸測定方法」(富士通株式会社)においては、小
型カメラレンズの光軸測定方法として、回転軸と光軸と
を簡単に平行にする方法を提供することを目的としてい
る。即ち、平行光を形成するステップと、該平行光とカ
メラを取り付けた回転台の回転軸を平行にするステップ
と、該回転軸と円筒状レンズホルダに収容されたカメラ
レンズの光軸を平行に設定するステップと、前記回転軸
を中心にカメラを回転させるとともに、カメラレンズに
平行光線を入射して、この平行光線の撮像面上における
結像の軌跡に基づいて撮像面におけるカメラレンズの光
軸位置を測定するステップとからなるカメラレンズの光
軸測定方法において、前記回転軸と円筒状レンズホルダ
に収容されたカメラレンズの光軸を平行に設定するステ
ップは、カメラを前記回転軸を中心に回転しながら、円
筒状レンズホルダの側面の2ヶ所の変位を測定し、該2
ヶ所の変位の差分を取り、差分量を最少にするステップ
から構成されているものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION A position detecting method for an optical element and a position detecting apparatus therefor according to the present invention relate to a technique applicable to an optical element having a complicated special shape. Nothing closely related to the invention is found. Here, an example of a method of measuring an optical axis of a lens which is considered to be relatively close to the present invention will be described. That is, Japanese Patent No. 2769002 “Camera lens optical axis measurement method” (Fujitsu Limited) provides a method for easily making a rotation axis and an optical axis parallel to each other as an optical axis measurement method for a small camera lens. Is intended. That is, the step of forming parallel light, the step of parallelizing the parallel light and the rotation axis of the turntable on which the camera is mounted, and the step of making the rotation axis and the optical axis of the camera lens housed in the cylindrical lens holder parallel to each other. The step of setting and rotating the camera about the rotation axis, incident parallel rays on the camera lens, and based on the locus of image formation of the parallel rays on the imaging surface, the optical axis of the camera lens on the imaging surface. In the method of measuring the optical axis of a camera lens, which comprises the step of measuring the position, the step of setting the optical axis of the camera lens housed in the cylindrical lens holder in parallel with the rotational axis of the camera is centered on the rotational axis. While rotating, the displacements at the two sides of the cylindrical lens holder are measured,
It is composed of the steps of taking the difference between the displacements at various points and minimizing the difference amount.

【0004】しかしながら、特許第2769002号公
報にて記載されている技術は、カメラレンズの特性を発
揮させるために、レンズ光軸を測定しているものではあ
るが、下記の4つの欠点が存在する。即ち、1 段取り
が多く、測定時間が長い。一方、干渉計を用いることと
すれば、面計測となるので、一度にアラインメントする
ことが可能である。2 本光軸測定方法は、対象物が小
さければ小さいほど、測定が困難となる。昨今において
は、大きさが1mm以下の微小光学素子も多く登場して
おり、かかる微小光学素子への対応は困難と思われる。
3 同様に、複雑形状の光学素子についても、測定が困
難である。特に、微小光学素子としては、最近では、複
雑形状の光学素子も登場しているので、複雑形状の微小
光学素子への対応は更に困難と思われる。4 更に、本
光軸測定方法は、干渉計を用いる場合に比べて、感度が
鈍い。干渉計は、いわゆる干渉縞を見ており、微小変位
に対しても、感度が非常に高い。而して、微小光学素子
など小さな面積の変位に対しても、確実に検出すること
ができる。
However, the technique described in Japanese Patent No. 2769002 measures the lens optical axis in order to bring out the characteristics of the camera lens, but has the following four drawbacks. . That is, there are many setups and the measurement time is long. On the other hand, if an interferometer is used, it will be possible to perform alignment at one time since it will be surface measurement. In the two-optical axis measuring method, the smaller the object, the more difficult the measurement. In recent years, many micro optical elements having a size of 1 mm or less have appeared, and it seems difficult to deal with such micro optical elements.
3 Similarly, it is difficult to measure an optical element having a complicated shape. Particularly, as a micro optical element, recently, an optical element having a complicated shape has been introduced, and it seems that it is more difficult to deal with the micro optical element having a complicated shape. 4 Furthermore, the sensitivity of this optical axis measuring method is lower than that when an interferometer is used. The interferometer observes so-called interference fringes and has a very high sensitivity even for a minute displacement. Thus, it is possible to reliably detect displacement of a small area such as a minute optical element.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来は、複雑な形状を
した光学素子の各素子の位置関係を検出する場合におい
ては、即ち、例えば、レンズ面を形成する素子とプリズ
ム面を形成する素子との両者の面を有する光学素子のレ
ンズ面光軸とプリズム面稜線の相対的位置ずれを測定す
る場合などにおいては、測定対象物が複雑な形状の上、
微小光学素子であることも多く、そのままの形状では、
アラインメントすることさえも困難であり、各素子間の
位置関係を測定が困難であった。そのため、かかる複雑
形状の微小光学素子をある断面で切断し、該断面を顕微
鏡で測定評価するという、いわゆる破壊検査を行なうこ
とが多かった。
Conventionally, when detecting the positional relationship of each element of an optical element having a complicated shape, that is, for example, an element forming a lens surface and an element forming a prism surface are used. In the case of measuring the relative displacement of the lens surface optical axis of the optical element having both surfaces and the prism surface ridge line, the measurement target has a complicated shape,
Often, it is a micro optical element.
Even alignment was difficult, and it was difficult to measure the positional relationship between each element. Therefore, a so-called destructive inspection is often performed, in which the micro optical element having such a complicated shape is cut at a certain cross section and the cross section is measured and evaluated by a microscope.

【0006】しかしながら、破壊検査の場合、検査を行
なった光学素子は、元に復元することはできないため
に、当該光学素子の継続した光学特性の評価が行なうこ
とができなかった。また、破壊検査の際の切断時の熱に
よる光学素子の変形や、切断面のエッジにバラツキがあ
り、破壊検査により光学素子の位置検出を行なっても、
該位置検出の測定精度の向上には、おのずと限界があっ
た。
However, in the case of the destructive inspection, the optical element that has been inspected cannot be restored to its original state, so that continuous evaluation of the optical characteristics of the optical element cannot be performed. Further, even if the deformation of the optical element due to the heat at the time of cutting at the time of destructive inspection or the edge of the cut surface varies, even if the position of the optical element is detected by destructive inspection,
There was a limit to the improvement of the measurement accuracy of the position detection.

【0007】本発明に係る光学素子の位置検出方法及び
位置検出装置は、かかる状況に鑑みてなされたものであ
り、複雑な形状をした光学素子を、単品もしくはアレイ
状に配列されているか否かに関わらず、非接触、高速、
かつ、高精度に、非破壊的手法により、光学素子の各形
状を形成している各素子の位置関係(以下、説明を簡単
にするために、単に、光学素子の位置関係として説明す
る)を測定することを可能にせんとするものである。以
下に、本発明に係る請求項毎の「目的」と「作用効果」
について説明する。
The position detecting method and the position detecting device for an optical element according to the present invention have been made in view of such circumstances, and whether or not the optical elements having a complicated shape are arranged individually or in an array. No contact, high speed,
In addition, the positional relationship of each element forming each shape of the optical element with high accuracy and non-destructive method (hereinafter, simply described as the positional relationship of the optical element for simplification of description) It makes it possible to measure. Below, the "purpose" and "effect" of each claim according to the present invention
Will be described.

【0008】(請求項1の発明の目的)複数の形状特性
を有する光学素子の位置関係、または、ある光学素子と
該光学素子とは別の光学素子との位置関係を明らかにす
る位置検出方法を得ることにある。 (請求項1の発明の作用効果)本発明に係る位置検出方
法によれば、複雑な形状をした光学素子の相対的な位置
関係を把握することができる。
(Object of the Invention of Claim 1) A position detecting method for clarifying a positional relationship between optical elements having a plurality of shape characteristics or a positional relationship between an optical element and another optical element different from the optical element. Is to get. (Advantageous Effects of the Invention of Claim 1) According to the position detecting method of the present invention, it is possible to grasp the relative positional relationship of the optical elements having a complicated shape.

【0009】(請求項2の発明の目的)複数の形状特性
を有する光学素子の位置関係、または、ある光学素子と
該光学素子とは別の光学素子との位置関係を明らかにす
る位置検出装置を得ることにある。 (請求項2の発明の作用効果)本発明に係る位置検出装
置によれば、複雑な形状をした光学素子、例えば、レン
ズ−プリズム光学素子におけるレンズ面−プリズム面か
らなる各素子の相対的な位置ずれ、アレイ状の光学素子
であれば、複数の光学素子間の配列誤差など、光学素子
の位置関係を把握することができる。
(Object of the second aspect of the invention) A position detecting device for clarifying a positional relationship between optical elements having a plurality of shape characteristics or a positional relationship between an optical element and an optical element different from the optical element. Is to get. (Advantageous Effects of the Invention of Claim 2) According to the position detecting device of the present invention, an optical element having a complicated shape, for example, a lens-prism optical element has a relative lens element-prism element element. If the optical elements are misaligned or arrayed, it is possible to grasp the positional relationship of the optical elements such as an arrangement error between the plurality of optical elements.

【0010】(請求項3の発明の目的)光学素子を形成
するある素子の光学的特徴量、例えば、光軸などの空間
位置を検出することにある。 (請求項3の発明の作用効果)本発明に係る位置検出装
置によれば、干渉計を用いることにより、非接触、高感
度、かつ、高速に、光学素子の位置関係を検出すること
ができる。あるいは、測定プローブを用いることによ
り、測定時間はかかるが、比較的安価に、光学素子の位
置関係を検出することができる。あるいは、静電容量式
センサを用いることにより、非接触、かつ、比較的安価
に、光学素子の位置関係を検出することができる。ま
た、測定対象物に金属コーティングが可能であれば、コ
ーティングの有無によって反応面を作ることができるの
で、検出点を制限することができ、高感度な測定が可能
になる。
An object of the present invention is to detect an optical characteristic amount of a certain element forming an optical element, for example, a spatial position such as an optical axis. (Advantageous Effects of the Invention of Claim 3) According to the position detecting device of the present invention, by using the interferometer, the positional relationship of the optical elements can be detected in a non-contact manner, with high sensitivity, and at high speed. . Alternatively, by using the measurement probe, it is possible to detect the positional relationship of the optical elements at a relatively low cost, although the measurement time is required. Alternatively, by using the electrostatic capacity type sensor, the positional relationship of the optical elements can be detected in a non-contact manner and relatively inexpensively. Further, if the measurement target can be coated with a metal, the reaction surface can be formed depending on the presence or absence of the coating, so that the detection points can be limited and highly sensitive measurement becomes possible.

【0011】(請求項4の発明の目的)光学素子を形成
するある素子が球面形状であれば、光学素子の曲率中心
を検出することにある。更には、観察画像領域が、素子
画像に比べて大きく、かつ、光学素子を形成する素子が
球面形状であれば、キャッツアイ位置近傍、フォーカス
位置近傍を検出することにより、観察光軸に対して、該
素子の光軸の通りを検出することにある。 (請求項4の発明の作用効果)本発明に係る位置検出装
置によれば、キャッツアイ位置を検出することにより、
光学素子の位置関係として重要な項目である曲率中心を
特定することができる。あるいは、フォーカス位置を検
出することにより、光学素子の位置関係として重要な項
目である曲率中心を特定することができる。キャッツア
イ位置を検出することによっても、曲率中心の特定は可
能ではあるが、フォーカス位置を検出する場合にあって
は、光学素子の外径も観察可能であるので、特に、光学
素子が微小な場合や、レンズ系の組合せで光学素子が観
察視野内に収まっている場合には、より正確に位置合わ
せが可能である。更には、光学素子を形成する素子の通
りを出すことにより、より高精度な光学素子の位置関係
の検出が可能である。
(Object of Claim 4) If a certain element forming an optical element has a spherical shape, it is to detect the center of curvature of the optical element. Furthermore, if the observation image area is larger than the element image and the element forming the optical element has a spherical shape, it is possible to detect the vicinity of the cat's eye position and the focus position to detect the observation optical axis. , Detecting the optical axis of the device. According to the position detecting device of the present invention, by detecting the cat's eye position,
It is possible to specify the center of curvature, which is an important item as the positional relationship between the optical elements. Alternatively, by detecting the focus position, the center of curvature, which is an important item as the positional relationship of the optical elements, can be specified. The center of curvature can be specified by detecting the cat's eye position, but when detecting the focus position, the outer diameter of the optical element can also be observed. In some cases, or when the optical elements are combined within the observation field of view by a combination of lens systems, more accurate alignment is possible. In addition, the positional relationship of the optical elements can be detected with higher accuracy by projecting the elements forming the optical elements.

【0012】(請求項5の発明の目的)光学素子を形成
する他方の素子の位置検出には、CCDあるいはCMO
Sを利用することにより、光学素子の特徴量を画像検出
することにある。 (請求項5の発明の作用効果)本発明に係る位置検出装
置によれば、光学素子画像に特徴がある、例えば、プリ
ズムの稜線、レンズ外径などを画像検出することができ
る。また、CMOSを利用する場合、比較的安価に画像
検出することができる。
(Object of the fifth aspect of the invention) For detecting the position of the other element forming the optical element, a CCD or CMO is used.
By using S, the feature amount of the optical element is detected as an image. (Advantageous Effects of the Invention of Claim 5) According to the position detecting device of the present invention, it is possible to detect an image of an optical element image, for example, a ridgeline of a prism or an outer diameter of a lens. Further, when the CMOS is used, the image can be detected relatively inexpensively.

【0013】(請求項6の発明の目的)光学素子を形成
する他方の素子の位置検出の光源には、CCDやCMO
Sと同軸となる同軸落射光により、あるいは、光学素子
の後ろ側からの背景光により、コントラストを向上さ
せ、光学素子が小さい場合など、CCDやCMOSなど
のイメージングデバイスの受光量が減る場合であって
も、光学素子の位置関係を検出可能とすることにある。 (請求項6の発明の作用効果)本発明に係る位置検出装
置によれば、コントラストが向上し、例えば、プリズム
面の稜線が、周囲に比べ、明るくなるまたは暗くなるこ
とにより、光学素子の位置関係の検出精度が向上する。
また、CMOSなどのごとく比較的暗いところにおいて
は、撮像性能が低下するデバイスであっても、使用可能
とすることができる。
(Object of Claim 6) The light source for detecting the position of the other element forming the optical element is a CCD or CMO.
This is the case when the contrast is improved by the coaxial incident light that is coaxial with S or by the background light from the rear side of the optical element, and when the optical element is small, the amount of light received by the imaging device such as CCD or CMOS decreases. However, it is to be able to detect the positional relationship of the optical elements. (Advantageous Effects of the Invention of Claim 6) According to the position detecting device of the present invention, the contrast is improved, and, for example, the ridge line of the prism surface becomes brighter or darker than the surroundings, and thus the position of the optical element. The detection accuracy of the relationship is improved.
Further, even in a device such as a CMOS which is relatively dark, the device whose imaging performance is deteriorated can be used.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、複数の形状特性を持つ素子から構成された光学素
子、または、該複数の形状特性を持つ素子からなる光学
素子が1次元あるいは2次元のアレイ状に集積された光
学素子の位置検出を行なう光学素子の位置検出方法にお
いて、該光学素子を載置する光学素子ホルダに設置され
た位置決め機構もしくは該光学素子の複数の形状それぞ
れに関する位置情報を検出する複数の位置検出手段それ
ぞれに設置された位置決め機構によって位置決めし、前
記光学素子の一方の素子を前記位置検出手段の一方の位
置検出手段によって位置検出し、更に、該素子とは別の
他方の素子を前記位置検出手段の他方の位置検出手段に
よって位置検出し、両者の素子の位置情報をフィードバ
ックすることにより、前記光学素子を載置する前記光学
素子ホルダもしくは前記複数の位置検出手段それぞれに
設置されたアラインメント機構により、最も検出誤差が
小さくなるように最適なアラインメント調整を行ない、
一方の素子と、該素子とは別の他方の素子の位置を検出
することにより、両者の素子の相対的な位置関係を明ら
かにする光学素子の位置検出方法とすることを特徴とす
るものである。
According to a first aspect of the invention, an optical element composed of an element having a plurality of shape characteristics, or an optical element composed of an element having a plurality of shape characteristics is one-dimensional or An optical element position detecting method for detecting the positions of optical elements integrated in a two-dimensional array relates to a positioning mechanism installed in an optical element holder on which the optical elements are mounted or a plurality of shapes of the optical elements. Positioning is performed by a positioning mechanism installed in each of a plurality of position detecting means for detecting position information, one element of the optical element is position-detected by one position detecting means of the position detecting means, and the element is Position detection of the other other element by the other position detection means of the position detection means, by feeding back the position information of both elements, Serial by the optical element holder or said plurality of position detecting means alignment mechanism installed in each of mounting the optical element, performs an optimal alignment adjustment to best detection error is reduced,
By detecting the position of one element and the other element other than the element, an optical element position detection method is provided which reveals the relative positional relationship between the two elements. is there.

【0015】請求項2に記載の発明は、複数の形状特性
を持つ素子から構成された光学素子、または、該複数の
形状特性を持つ素子からなる光学素子が1次元あるいは
2次元のアレイ状に集積された光学素子の位置検出を行
なう光学素子の位置検出装置において、一方の素子の位
置を検出する位置検出手段と、該素子とは別の他方の素
子の位置を検出する別の位置検出手段と、前記光学素子
を載置する光学素子ホルダに設置された位置決め機構も
しくは複数の前記位置検出手段それぞれに設置された位
置決め機構と、前記光学素子を載置する前記光学素子ホ
ルダに設置されたアラインメント機構もしくは複数の前
記位置検出手段それぞれに設置されたアラインメント機
構と、両者の素子の相対的な位置情報をフィードバック
するフィードバック手段と、を有する光学素子の位置検
出装置とすることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, an optical element composed of an element having a plurality of shape characteristics, or an optical element composed of an element having a plurality of shape characteristics is formed into a one-dimensional or two-dimensional array. In an optical element position detecting device for detecting the position of an integrated optical element, a position detecting means for detecting the position of one element and another position detecting means for detecting the position of another element different from the element. And a positioning mechanism installed on the optical element holder on which the optical element is mounted or a positioning mechanism installed on each of the plurality of position detecting means, and an alignment installed on the optical element holder on which the optical element is mounted. Mechanism or an alignment mechanism installed in each of the plurality of position detecting means, and a feedback mechanism for feeding back relative position information of the elements of both. It is characterized in that the position detecting device of an optical element having a means.

【0016】請求項3に記載の発明は、前記請求項2に
記載の光学素子の位置検出装置において、前記一方の素
子の位置検出手段として、干渉計あるいは測定プローブ
あるいは静電容量式センサを用いた光学素子の位置検出
装置とすることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the optical element position detecting device according to the second aspect, an interferometer, a measuring probe or a capacitance type sensor is used as the position detecting means of the one element. The above-mentioned optical element position detecting device is used.

【0017】請求項4に記載の発明は、前記請求項3に
記載の光学素子の位置検出装置において、前記干渉計に
おいては、測定対象物となる素子が球面形状であれば、
キャッツアイ位置あるいはフォーカス位置を検出するこ
と、あるいは、該球面形状のフォーカス位置近傍、キャ
ツアイ位置近傍を検出することにより前記干渉計の光軸
に対して該素子の光軸の通りを出す光学素子の位置検出
装置とすることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical element position detecting device according to the third aspect, in the interferometer, if the element to be measured has a spherical shape,
By detecting the cat's eye position or the focus position, or by detecting the focus position near the spherical shape and the cat eye position, the optical element of the optical axis that passes the optical axis of the element with respect to the optical axis of the interferometer is detected. It is characterized by being a position detecting device.

【0018】請求項5に記載の発明は、前記請求項2に
記載の光学素子の位置検出装置において、前記別の他方
の素子の位置検出手段として、CCDあるいはCMOS
を利用した光学素子の位置検出装置とすることを特徴と
するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the position detecting device for an optical element according to the second aspect, a CCD or CMOS is used as the position detecting means for the other element.
It is characterized in that it is a position detecting device for an optical element using the.

【0019】請求項6に記載の発明は、前記請求項5に
記載の光学素子の位置検出装置において、前記位置検出
手段の光源として、前記CCD又はCMOSと同軸とな
る同軸落射光あるいは前記CCD又はCMOSから見て
光学素子の後ろ側からの背景光を利用した光学素子の位
置検出装置とすることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the position detecting device of the optical element according to the fifth aspect, as the light source of the position detecting means, coaxial incident light coaxial with the CCD or CMOS or the CCD or The position detecting device for an optical element uses background light from the rear side of the optical element when viewed from the CMOS.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明に係る光学素子の位置検出
方法及び位置検出装置に関する一実施形態について、以
下に図面を参照しながら説明する。まず、請求項1乃至
3、及び、請求項5、6のいずれかに記載の発明に関す
る実施形態について、図1乃至図3及び図6を用いて説
明する。ここに、図1は、レンズ面とプリズム面とを有
する光学素子の構成を示す構成図であり、図2は、図1
に示す光学素子をアレイ状に配列した構成図であり、ま
た、図3は、異なる形状の2つのプリズム面を接合した
光学素子の構成を示す構成図である。また、図6は、本
発明に係る光学素子の位置検出装置の構成の一例を示す
構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a position detecting method and a position detecting device for an optical element according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of the invention according to any one of claims 1 to 3 and claims 5 and 6 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 6. Here, FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an optical element having a lens surface and a prism surface, and FIG.
4 is a configuration diagram in which the optical elements shown in FIG. 3 are arranged in an array, and FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an optical element in which two prism surfaces having different shapes are joined. Further, FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the optical element position detection device according to the present invention.

【0021】従来は、光学素子といえば、例えば、凸レ
ンズ,凹レンズ,ミラー,プリズムといった比較的単純
な形状をしたものが多かった。しかしながら、昨今にお
いては、光学素子も、複雑な形状をしたものや、小さな
形状のものも登場してきている。例えば、図1の構成図
に示すごときレンズ面1とプリズム面2とを有する光学
素子や、図2の構成図に示すように、図1に示すごとき
レンズ面とプリズム面とがアレイ状に配列されているア
レイ状レンズ面3とアレイ状プリズム面4とを有する光
学素子や、あるいは、図3の構成図に示すように、互い
に異なる形状からなるプリズム面1 5とプリズム面2
6など複数のプリズム面により構成されている光学素
子や、あるいは、図3に示す光学素子が小型化されてア
レイ状に配列されたものなどが、昨今では、多く見られ
るようになってきている。
Conventionally, many optical elements have a relatively simple shape such as a convex lens, a concave lens, a mirror, and a prism. However, recently, an optical element having a complicated shape or a small shape has also appeared. For example, an optical element having a lens surface 1 and a prism surface 2 as shown in the configuration diagram of FIG. 1, or an array of lens surfaces and prism surfaces as shown in FIG. 1 as shown in the configuration diagram of FIG. An optical element having an array-shaped lens surface 3 and an array-shaped prism surface 4, or a prism surface 15 and a prism surface 2 having different shapes as shown in the configuration diagram of FIG.
Recently, many optical elements such as 6, which are composed of a plurality of prism surfaces, or those in which the optical elements shown in FIG. 3 are miniaturized and arranged in an array, have become popular. .

【0022】図1乃至図3に示すごとき複雑な形状から
なる光学素子の位置関係などを把握することは、従来の
技術にあっては、困難であった。例えば、図1の場合で
あれば、球面形状のレンズ面1の曲率中心や球面形状の
レンズ面1の光軸とプリズム面2のプリズム稜線との位
置関係などを、測定することは困難であった。特に、光
学素子が小型になればなるほど、測定対象物そのままで
は、かかる測定は困難であり、従来の技術においては、
特徴のある面で切断し、その切断面を顕微鏡にて観察す
るという破壊検査が行なわれる場合もあった。
It has been difficult in the prior art to grasp the positional relationship of optical elements having complicated shapes as shown in FIGS. 1 to 3. For example, in the case of FIG. 1, it is difficult to measure the center of curvature of the spherical lens surface 1, the positional relationship between the optical axis of the spherical lens surface 1 and the prism ridge of the prism surface 2, and the like. It was In particular, the smaller the optical element, the more difficult it is to perform such a measurement with the measurement target as it is.
In some cases, destructive inspection is performed in which a characteristic surface is cut and the cut surface is observed with a microscope.

【0023】しかしながら、切断時において、光学素子
の変形が生じてしまう場合があるのみならず、前述のご
とき光学素子の位置関係を測定するために破壊検査とし
てしまうので、光学素子に関する他の全ての要素を測定
してからでないと、光学素子の位置関係の測定ができな
くなり、開発効率が悪くなる側面もあった。本発明は、
測定対象物である光学素子に対して破壊手段を用いるこ
となく、微小もしくは複雑な形状を有する光学素子であ
っても、かかる光学素子の位置関係を測定することを可
能とする光学素子の位置検出装置を実現するものであ
る。
However, not only the optical element may be deformed at the time of cutting, but also a destructive inspection is performed to measure the positional relationship of the optical element as described above. There is also a side effect that development efficiency deteriorates because the positional relationship of optical elements cannot be measured until the elements are measured. The present invention is
Position detection of an optical element that can measure the positional relationship of the optical element, even if the optical element has a minute or complicated shape, without using a destruction means for the optical element that is the measurement object. It realizes the device.

【0024】図6に示す本発明に係る光学素子の位置検
出装置を用いて、本発明の光学素子の位置検出方法につ
いて、次に説明する。ここでは、測定対象物である光学
素子23が、図1に示すごとき球面形状のレンズ面とプ
リズム面とを有する複数の形成特性からなる光学素子で
ある場合を例にとって説明する。もちろん、本発明にお
いて適用される光学素子の範囲は、かかる光学素子の形
状に限るものではなく、測定対象とする光学素子が、異
なる形状からなる複数のプリズム面だけから構成されて
いる場合や、複数の凸面を有していたりする場合などで
あっても、構わない。
A method for detecting the position of an optical element according to the present invention using the position detecting device for an optical element according to the present invention shown in FIG. 6 will be described below. Here, the case where the optical element 23 as the measurement object is an optical element having a plurality of forming characteristics having a spherical lens surface and a prism surface as shown in FIG. 1 will be described as an example. Of course, the range of the optical element applied in the present invention is not limited to the shape of such an optical element, the optical element to be measured is composed of only a plurality of prism surfaces having different shapes, It does not matter even if it has a plurality of convex surfaces.

【0025】さて、図6に示すように、本発明に係る光
学素子の位置検出装置としては、除振台(図示していな
い)上に、測定対象物である光学素子23が載置される
光学素子治具を構成する光学素子ホルダ24,光学素子
移動機構27,光学素子アラインメント機構28、ま
た、一方の位置検出手段となる干渉計検出系を構成する
干渉計22,干渉計位置決め機構29、及び、他方の位
置検出手段となるCCD検出系を構成するCCD検出部
21,CCD検出系位置決め機構25,CCD検出系ア
ラインメント機構26が、それぞれ設置されている。
As shown in FIG. 6, the optical element position detecting apparatus according to the present invention has an optical element 23, which is an object to be measured, placed on a vibration isolation table (not shown). An optical element holder 24, an optical element moving mechanism 27, an optical element alignment mechanism 28, which constitute an optical element jig, an interferometer 22, an interferometer positioning mechanism 29, which constitutes an interferometer detection system which is one position detecting means, A CCD detection unit 21, a CCD detection system positioning mechanism 25, and a CCD detection system alignment mechanism 26, which constitute a CCD detection system serving as the other position detection means, are installed.

【0026】まず、測定対象の光学素子23を、光学素
子ホルダ24にセットし、光学素子測定治具に取り付け
る。複数の形状を有する該光学素子23の位置関係を測
定するために、例えば、該光学素子23の一方の形状を
形成する素子である球面形状のレンズ面の曲率中心を求
める場合を考えると、一方の素子の位置検出手段として
干渉計22を用いている場合にあっては、キャッツアイ
位置やフォーカス位置のごときある決まった位置関係が
判明すれば、球面形状の曲率中心を検出しやすい。従っ
て、一方の素子の位置決め機構である光学素子移動機構
27により、測定対象の光学素子23の位置を移動させ
て、キャッツアイ位置近傍もしくはフォーカス位置近傍
で位置決めする。なお、この時、光学素子23と干渉計
22の位置関係が決まれば良いので、逆に、光学素子移
動機構27による光学素子23の移動の代わりに、干渉
計22を移動するようにしても構わない。而して、光学
素子の位置関係を、干渉計22を用いて、検出すること
が可能となる。(請求項3に記載の発明)
First, the optical element 23 to be measured is set on the optical element holder 24 and attached to the optical element measuring jig. In order to measure the positional relationship of the optical elements 23 having a plurality of shapes, for example, consider the case where the center of curvature of a spherical lens surface that is an element forming one shape of the optical element 23 is determined. In the case where the interferometer 22 is used as the position detecting means of the element, if the certain positional relationship such as the cat's eye position and the focus position is known, it is easy to detect the center of curvature of the spherical shape. Therefore, the optical element moving mechanism 27, which is a positioning mechanism for one of the elements, moves the position of the optical element 23 to be measured, and positions it near the cat's eye position or near the focus position. At this time, since the positional relationship between the optical element 23 and the interferometer 22 may be determined, conversely, instead of moving the optical element 23 by the optical element moving mechanism 27, the interferometer 22 may be moved. Absent. Thus, the positional relationship between the optical elements can be detected by using the interferometer 22. (Invention of Claim 3)

【0027】次に、詳細は後述するが、干渉計22の干
渉縞の様子を観察しながら、キャッツアイ位置もしくは
フォーカス位置に位置決めする。干渉縞の形成状況によ
り、測定対象とする光学素子23の一方の素子である球
面形状のレンズ面の曲率中心を検出することが可能とな
る。なお、以上の説明においては、干渉計22を用いる
場合について説明したが、干渉計22の代わりに、安価
な測定プローブや静電容量式センサを用いて、光学素子
23の一方の素子である球面形状のレンズ面の曲率中心
位置や、球面形状のレンズ面の光軸位置を求めることと
しても良い。特に、静電容量式センサの場合は、光学素
子のコーティング材料によっては、金属コーティングを
用いる場合のごとく、反応する場所と反応しない場所と
を作ることが可能であり、複雑な形状からなる光学素子
の位置関係の検出をより確実に行なうことが可能とな
る。(請求項3に記載の発明)
Next, as will be described in detail later, while observing the state of the interference fringes of the interferometer 22, the interferometer 22 is positioned at the cat's eye position or the focus position. The center of curvature of the spherical lens surface, which is one of the optical elements 23 to be measured, can be detected depending on the formation state of the interference fringes. In the above description, the case where the interferometer 22 is used has been described. However, instead of the interferometer 22, an inexpensive measurement probe or a capacitance type sensor is used, and the spherical surface, which is one of the optical elements 23, is used. The position of the center of curvature of the shaped lens surface or the position of the optical axis of the spherical lens surface may be determined. Particularly, in the case of a capacitance type sensor, depending on the coating material of the optical element, it is possible to create a reactive site and a non-reactive site as in the case of using a metal coating, and an optical element having a complicated shape. It is possible to more reliably detect the positional relationship of. (Invention of Claim 3)

【0028】次に、測定対象の光学素子23の他方の素
子であるプリズム面の位置関係を測定する場合について
説明する。例えば、プリズム面の稜線を検出することに
より、プリズム中心を求めることにすると、他方の素子
の位置検出手段であるCCD検出部21によって、光学
素子23の他方の素子であるプリズム面の正面から位置
を検出する。しかしながら、光学素子によっては、一方
の素子である球面形状のレンズ面に対して必ずしも他方
の素子であるプリズム面が直線上に配置されていない場
合がある。このような場合には、他方の素子の位置決め
機構であるCCD検出系位置決め機構25及び他方の素
子のアラインメント機構であるCCD検出系アラインメ
ント機構26を動かして、プリズム面が検出可能なよう
にCCD検出部21をアラインメントする。
Next, the case of measuring the positional relationship of the prism surface, which is the other element of the optical element 23 to be measured, will be described. For example, when the center of the prism is determined by detecting the ridgeline of the prism surface, the CCD detecting unit 21 which is the position detecting means of the other element detects the position from the front of the prism surface which is the other element of the optical element 23. To detect. However, depending on the optical element, there is a case where the spherical lens surface that is one of the elements is not necessarily arranged in a straight line with the prism surface that is the other element. In such a case, the CCD detection system positioning mechanism 25 which is the positioning mechanism of the other element and the CCD detection system alignment mechanism 26 which is the alignment mechanism of the other element are moved to detect the CCD so that the prism surface can be detected. Align part 21.

【0029】而して、たとえ、一方の素子である球面形
状のレンズ面に対して他方の素子であるプリズム面が直
線上に配置されていない場合であっても、例えば約45
°傾いている場合であっても、他方の素子の位置検出手
段であるCCD検出部21も一方の素子の位置検出手段
である干渉計22の光軸に対して約45°傾いた位置に
配置することが可能となり、一方の素子である球面形状
のレンズ面とは別の他方の素子を形成しているプリズム
面の位置検出が可能である。また、CCD検出部21の
CCDにより撮像された光学素子23の画像は、画像処
理装置(図示していない)を用いて画像処理することに
よって、撮像されたプリズム面の稜線が検出され、先の
一方の素子である球面形状のレンズ面の光軸と他方の素
子であるプリズム面の稜線との間に、どの程度のずれが
生じているか、その相対的な位置関係を明らかにするこ
とができる。(請求項5に記載の発明)
Thus, even if the spherical lens surface which is one element is not linearly arranged with the prism surface which is the other element, for example, about 45.
Even if it is tilted, the CCD detector 21 which is the position detecting means of the other element is also arranged at a position which is tilted about 45 degrees with respect to the optical axis of the interferometer 22 which is the position detecting means of the other element. Therefore, it is possible to detect the position of the prism surface forming the other element different from the spherical lens surface that is one element. Further, the image of the optical element 23 captured by the CCD of the CCD detector 21 is subjected to image processing using an image processing device (not shown), whereby the ridgeline of the imaged prism surface is detected, and The relative positional relationship between the optical axis of the spherical lens surface, which is one element, and the ridgeline of the prism surface, which is the other element, can be clarified. . (Invention of Claim 5)

【0030】この時、CCD検出部21のCCDにより
光学素子23を撮像する代わりに、安価なCMOSを用
いて、光学素子23を撮像することとしてもよい。(請
求項5に記載の発明)
At this time, instead of picking up the image of the optical element 23 by the CCD of the CCD detector 21, an inexpensive CMOS may be used to pick up the image of the optical element 23. (Invention of Claim 5)

【0031】また、前記画像処理においては、特徴量と
周囲のコントラストとが明確になっている方が、再現性
及び位置検出精度を向上させることができる。而して、
CCD検出部21のCCDと同軸となる同軸落射光(図
示していない)を、光源として追加することにより、他
方の素子であるプリズム面の稜線部分を明部とし、その
周囲を暗部として、コントラストを向上させることがで
きる。而して、光学素子の位置関係の再現性及び位置検
出精度を更に向上させることができる。(請求項6に記
載の発明)
Further, in the image processing, it is possible to improve reproducibility and position detection accuracy if the feature amount and the surrounding contrast are clear. Therefore,
By adding coaxial incident light (not shown) that is coaxial with the CCD of the CCD detection unit 21 as a light source, the ridge line portion of the prism surface, which is the other element, becomes the bright portion, and the periphery thereof becomes the dark portion, and the contrast is increased. Can be improved. Therefore, the reproducibility of the positional relationship of the optical elements and the position detection accuracy can be further improved. (Invention according to claim 6)

【0032】また、CCD検出部21のCCDと同軸と
なる同軸落射光を追加して用いる代わりに、CCD検出
部21のCCDから見て、光学素子23の後ろ側の位置
から射出する背景光を光源とした場合は、他方の素子で
あるプリズム稜線部分を暗部とし、その周囲を明部とし
て、前述の同軸落射光の場合とは逆になるが、コントラ
ストを同様に向上させることができる。而して、光学素
子の位置関係の再現性及び位置検出精度を更に向上させ
ることができる。(請求項6に記載の発明)また、CC
Dの代わりにCMOSを撮像デバイスとして使用した場
合、感度が低いために、精度の低下が懸念されるが、前
述のごとく、同軸落射光や背景光による光源からの光を
追加することにより、光学素子の位置関係の再現性およ
び位置検出精度を向上することができる。
Further, instead of additionally using coaxial incident light that is coaxial with the CCD of the CCD detector 21, the background light emitted from the position behind the optical element 23 as seen from the CCD of the CCD detector 21 is used. When used as a light source, the prism ridge line portion, which is the other element, is a dark portion and the periphery thereof is a bright portion, which is the opposite of the case of the coaxial incident light described above, but the contrast can be similarly improved. Therefore, the reproducibility of the positional relationship of the optical elements and the position detection accuracy can be further improved. (Invention of Claim 6) Further, CC
When CMOS is used as the imaging device instead of D, the sensitivity is low, which may cause a decrease in accuracy. However, as described above, by adding the light from the light source due to the coaxial incident light or the background light, It is possible to improve the reproducibility of the positional relationship of the elements and the position detection accuracy.

【0033】更に、一方の素子の位置検出手段である干
渉計22により測定された光学素子23の一方の形状を
形成している素子例えば球面形状のレンズ面と、他方の
素子の位置検出手段であるCCD検出部21により測定
された光学素子23の他方の形状を形成している素子例
えばプリズム面との、両者の素子の相対的な位置情報を
フィードバックするフィードバック手段を備えることに
より、光学素子23を載置する光学素子ホルダ24に設
置された光学素子アラインメント機構28もしくはCC
D検出系に設置されたCCD検出系アラインメント機構
26により、最も検出誤差が小さくなるように最適なア
ラインメント調整を行なうことができる。(請求項1及
び2に記載の発明)
Further, the element forming one shape of the optical element 23 measured by the interferometer 22 which is the position detecting means of one element, for example, a spherical lens surface, and the position detecting means of the other element are used. The optical element 23 is provided with a feedback means for feeding back relative positional information of an element forming the other shape of the optical element 23, which is measured by a certain CCD detector 21, for example, a prism surface. Optical element alignment mechanism 28 or CC installed in the optical element holder 24 for mounting
The CCD detection system alignment mechanism 26 installed in the D detection system can perform optimum alignment adjustment so that the detection error is minimized. (Inventions according to claims 1 and 2)

【0034】次に、請求項4に記載の発明に関する実施
形態について、図4乃至図6を用いて説明する。ここ
に、図4は、干渉計による光学素子の球面形状のレンズ
面の観測結果を示す画面例であり、図4(A)が、キャ
ッツアイ位置近傍にある場合を示し、図4(B)が、キ
ャッツアイ位置にある場合を示している。図5は、干渉
計による光学素子の球面形状のレンズ面の観測結果を示
す別の画面例であり、図5(A)が、フォーカス位置近
傍にある場合を示し、図5(B)が、フォーカス位置に
ある場合を示している。
Next, an embodiment relating to the invention described in claim 4 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. Here, FIG. 4 is an example of a screen showing the observation result of the spherical lens surface of the optical element by the interferometer, and FIG. 4A shows the case near the cat's eye position, and FIG. Shows the case in the cat's eye position. FIG. 5 is another screen example showing the observation result of the spherical lens surface of the optical element by the interferometer, FIG. 5A shows the case near the focus position, and FIG. The case where the focus position is set is shown.

【0035】図4に示すように、例えば、光学素子23
の一方の素子である球面形状のレンズ面を、干渉計22
により観察した場合、キャッツアイ位置近傍10におい
ては、いわゆる、縞模様の干渉縞が現れる。ここで、一
方の素子のアラインメント機構である図6に示す光学素
子アラインメント機構28を動かして最適位置に調整す
ると、キャッツアイ位置11と呼ばれる画面により、レ
ンズ面全域がほぼ明か暗の干渉縞で覆われる。かかる位
置が、光学素子23のレンズ面の表面に、干渉計22の
参照波が収束した状態であり、光学素子23の一方の素
子である球面形状のレンズ面の曲率中心の位置を示して
いる。
As shown in FIG. 4, for example, the optical element 23
The spherical lens surface, which is one element of the
When observed by, a so-called striped interference fringe appears in the vicinity 10 of the cat's eye position. Here, when the optical element alignment mechanism 28 shown in FIG. 6, which is the alignment mechanism of one element, is moved and adjusted to the optimum position, the screen called the cat's eye position 11 causes the entire lens surface to be covered with almost bright or dark interference fringes. Be seen. This position is a state in which the reference wave of the interferometer 22 is converged on the surface of the lens surface of the optical element 23, and indicates the position of the center of curvature of the spherical lens surface that is one of the elements of the optical element 23. .

【0036】前述のように、キャッツアイ位置11を検
出することによっても、球面形状のレンズ面の曲率中心
を求めることができるが、図5に示すように、キャッツ
アイ位置11の代わりに、フォーカス位置を検出するこ
とによっても、同様に、球面形状のレンズ面の曲率中心
を求めることができる。図5(A)のごとく、フォーカ
ス位置近傍12にある場合においては、図4(A)のキ
ャッツアイ位置近傍10の場合と同様に、縞模様の干渉
縞が発生するが、ここで、一方の素子のアラインメント
機構である光学素子アラインメント機構28を動かして
最適位置に調整すると、図5(B)のごとく、フォーカ
ス位置13と呼ばれる画面により、レンズ面のほぼ全域
がほぼ明か暗の干渉縞で覆われる。かかる位置が、光学
素子23のレンズ面の表面に、干渉計22の参照波が収
束した状態であり、光学素子23の一方の素子である球
面形状のレンズ面の曲率中心の位置を示している。
As described above, the center of curvature of the spherical lens surface can also be obtained by detecting the cat's eye position 11, but as shown in FIG. Similarly, the center of curvature of the spherical lens surface can be obtained by detecting the position. As shown in FIG. 5 (A), in the case of being in the vicinity of the focus position 12, similar to the case of being in the vicinity of the cat's eye position 10 in FIG. 4 (A), a striped interference fringe is generated. When the optical element alignment mechanism 28, which is the element alignment mechanism, is moved and adjusted to the optimum position, a screen called the focus position 13 covers almost the entire lens surface with almost bright or dark interference fringes as shown in FIG. 5B. Be seen. This position is a state in which the reference wave of the interferometer 22 is converged on the surface of the lens surface of the optical element 23, and indicates the position of the center of curvature of the spherical lens surface that is one of the elements of the optical element 23. .

【0037】また、フォーカス位置の測定の場合にあっ
ては、観察画像可能領域が光学素子23の画像に比べて
大きく、光学素子23の全景をモニタ表示することがで
きる場合であれば、光学素子23の外径線14を確認す
ることも可能である。而して、キャッツアイ位置の場合
よりも、フォーカス位置を検出する場合の方が、アライ
ンメントが容易な場合が多く、干渉計22の光軸と光学
素子23の光軸とを一致させることが容易に可能とな
る。
Further, in the case of measuring the focus position, if the observation image feasible region is larger than the image of the optical element 23 and the entire view of the optical element 23 can be displayed on the monitor, the optical element can be displayed. It is also possible to check the outer diameter line 23 of 23. Therefore, alignment is easier in the case of detecting the focus position than in the case of the cat's eye position, and it is easy to align the optical axis of the interferometer 22 with the optical axis of the optical element 23. It becomes possible.

【0038】また、一方の素子の位置検出手段である干
渉計22の光軸方向に移動させ、キャッツアイ位置とフ
ォーカス位置とで交互にアラインメントを微調整するこ
とにより、干渉計22の光軸に対して、光学素子23の
レンズ面がなす球面の光軸を合わせ込むことが可能であ
る。かかる操作は、光学素子23の一方の素子であるレ
ンズ面がなす球面のキャッツアイ位置近傍あるいはフォ
ーカス位置近傍を検出することにより、干渉計22の光
軸に対して、通りを出すことにもなっているために、光
学素子23がアレイ状の形状からなる場合において、隣
接する光学素子との傾きを知りたい場合に有効である。
而して、光学素子23の一方の素子であるレンズ面がな
す球面の曲率中心から光軸、更には、光学素子23がア
レイ状の形状の場合には、隣接する光学素子との配列誤
差なども求めることができる。
The optical axis of the interferometer 22 is moved by moving it in the optical axis direction of the interferometer 22 which is the position detecting means of one element, and finely adjusting the alignment alternately between the cat's eye position and the focus position. On the other hand, it is possible to match the optical axis of the spherical surface formed by the lens surface of the optical element 23. Such an operation also allows the optical axis of the interferometer 22 to pass by detecting the vicinity of the cat's eye position or the vicinity of the focus position of the spherical surface formed by the lens surface which is one of the elements of the optical element 23. Therefore, when the optical element 23 has an array shape, it is effective when it is desired to know the inclination with respect to the adjacent optical element.
Thus, from the center of curvature of the spherical surface formed by the lens surface, which is one of the optical elements 23, to the optical axis, and further, when the optical element 23 has an array shape, an alignment error with an adjacent optical element, etc. Can also be asked.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明に係る光学素子の位置検出方法及
び位置検出装置によれば、複雑な形状をした光学素子、
例えば、レンズ−プリズム光学素子におけるレンズ面−
プリズム面からなる各素子の相対的な位置ずれや、アレ
イ状の光学素子であれば、複数の光学素子間の配列誤差
など、光学素子の位置関係を、破壊検査によらずに、測
定することができる。また、干渉計を用いることによ
り、非接触、高感度、かつ、高速に、光学素子の位置関
係を検出することができる。
According to the position detecting method and the position detecting device for an optical element according to the present invention, an optical element having a complicated shape,
For example, a lens-a lens surface in a prism optical element-
Relative displacement of each element consisting of a prism surface, and array type optical elements, such as alignment error between multiple optical elements, should be measured without using destructive inspection. You can Further, by using the interferometer, the positional relationship between the optical elements can be detected in a non-contact manner, with high sensitivity, and at high speed.

【0040】また、本発明に係る光学装置の位置検出装
置によれば、キャッツアイ位置あるいはフォーカス位置
を検出することにより、光学素子の位置関係として重要
な項目である球面形状の曲率中心や光軸の位置を特定す
ることができる。更には、観察画像領域が、素子画像に
比べて大きく、かつ、光学素子を形成する素子が球面形
状であれば、キャッツアイ位置近傍、フォーカス位置近
傍を検出することにより、観察光軸に対して、該素子の
光軸の通りを検出することが可能であり、より高精度な
光学素子の位置関係の検出が可能である。
Further, according to the position detecting device of the optical device according to the present invention, by detecting the cat's eye position or the focus position, the center of curvature of the spherical shape and the optical axis which are important items as the positional relationship of the optical element are detected. The position of can be specified. Furthermore, if the observation image area is larger than the element image and the element forming the optical element has a spherical shape, it is possible to detect the vicinity of the cat's eye position and the focus position to detect the observation optical axis. The optical axis of the element can be detected, and the positional relationship of the optical element can be detected with higher accuracy.

【0041】更には、本発明に係る位置検出装置によれ
ば、CCDあるいはCMOSを利用することにより、光
学素子画像に特徴がある、例えば、プリズムの稜線、レ
ンズ外径などを画像検出することができる。
Further, according to the position detecting device of the present invention, by utilizing the CCD or the CMOS, the image of the optical element image, for example, the ridge line of the prism, the outer diameter of the lens, or the like can be detected. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 レンズ面とプリズム面とを有する光学素子の
構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an optical element having a lens surface and a prism surface.

【図2】 図1に示す光学素子をアレイ状に配列した構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram in which the optical elements shown in FIG. 1 are arranged in an array.

【図3】 異なる形状の2つのプリズム面を接合した光
学素子の構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an optical element in which two prism surfaces having different shapes are joined.

【図4】 干渉計による光学素子の球面形状のレンズ面
の観測結果を示す画面例である。
FIG. 4 is an example of a screen showing an observation result of a spherical lens surface of an optical element by an interferometer.

【図5】 干渉計による光学素子の球面形状のレンズ面
の観測結果を示す別の画面例である。
FIG. 5 is another screen example showing an observation result of a spherical lens surface of an optical element by an interferometer.

【図6】 本発明に係る光学素子の位置検出装置の構成
の一例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a configuration of an optical element position detection device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レンズ面、2…プリズム面、3…アレイ状レンズ
面、4…アレイ状プリズム面、5…プリズム面1、6…
プリズム面2、10…キャッツアイ位置近傍、11…キ
ャッツアイ位置、12…フォーカス位置近傍、13…フ
ォーカス位置、21…CCD検出部、22…干渉計、2
3…光学素子、24…光学素子ホルダ、25…CCD検
出系位置決め機構、26…CCD検出系アラインメント
機構、27…光学素子移動機構、28…光学素子アライ
ンメント機構、29…干渉計位置決め機構。
1 ... Lens surface, 2 ... Prism surface, 3 ... Array lens surface, 4 ... Array prism surface, 5 ... Prism surface 1, 6 ...
Prism surfaces 2, 10 ... Near cat's eye position, 11 ... Near cat position, 12 ... Near focus position, 13 ... Focus position, 21 ... CCD detector, 22 ... Interferometer, 2
3 ... Optical element, 24 ... Optical element holder, 25 ... CCD detection system positioning mechanism, 26 ... CCD detection system alignment mechanism, 27 ... Optical element moving mechanism, 28 ... Optical element alignment mechanism, 29 ... Interferometer positioning mechanism.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の形状特性を持つ素子から構成され
た光学素子、または、該複数の形状特性を持つ素子から
なる光学素子が1次元あるいは2次元のアレイ状に集積
された光学素子の位置検出を行なう光学素子の位置検出
方法において、該光学素子を載置する光学素子ホルダに
設置された位置決め機構もしくは該光学素子の複数の形
状それぞれに関する位置情報を検出する複数の位置検出
手段それぞれに設置された位置決め機構によって位置決
めし、前記光学素子の一方の素子を前記位置検出手段の
一方の位置検出手段によって位置検出し、更に、該素子
とは別の他方の素子を前記位置検出手段の他方の位置検
出手段によって位置検出し、両者の素子の位置情報をフ
ィードバックすることにより、前記光学素子を載置する
前記光学素子ホルダもしくは前記複数の位置検出手段そ
れぞれに設置されたアラインメント機構により、最も検
出誤差が小さくなるように最適なアラインメント調整を
行ない、一方の素子と、該素子とは別の他方の素子の位
置を検出することにより、両者の素子の相対的な位置関
係を明らかにすることを特徴とした光学素子の位置検出
方法。
1. A position of an optical element composed of elements having a plurality of shape characteristics, or an optical element in which optical elements composed of an element having a plurality of shape characteristics are integrated in a one-dimensional or two-dimensional array. In a method for detecting the position of an optical element for detecting, a positioning mechanism installed in an optical element holder on which the optical element is mounted or a plurality of position detecting means for detecting position information about each of a plurality of shapes of the optical element are installed. The position of one of the optical elements is detected by the position detecting means of the position detecting means, and the other element other than the element is detected by the other position detecting means. The optical element holder on which the optical element is mounted by detecting the position by the position detecting means and feeding back the positional information of both elements. Alternatively, the alignment mechanism installed in each of the plurality of position detecting means performs the optimum alignment adjustment so that the detection error is minimized, and detects the position of one element and the other element other than the element. A method for detecting the position of an optical element is characterized by clarifying the relative positional relationship between the two elements.
【請求項2】 複数の形状特性を持つ素子から構成され
た光学素子、または、該複数の形状特性を持つ素子から
なる光学素子が1次元あるいは2次元のアレイ状に集積
された光学素子の位置検出を行なう光学素子の位置検出
装置において、一方の素子の位置を検出する位置検出手
段と、該素子とは別の他方の素子の位置を検出する別の
位置検出手段と、前記光学素子を載置する光学素子ホル
ダに設置された位置決め機構もしくは複数の前記位置検
出手段それぞれに設置された位置決め機構と、前記光学
素子を載置する前記光学素子ホルダに設置されたアライ
ンメント機構もしくは複数の前記位置検出手段それぞれ
に設置されたアラインメント機構と、両者の素子の相対
的な位置情報をフィードバックするフィードバック手段
と、を有することを特徴とした光学素子の位置検出装
置。
2. A position of an optical element composed of elements having a plurality of shape characteristics, or a position of an optical element in which optical elements composed of elements having a plurality of shape characteristics are integrated in a one-dimensional or two-dimensional array. In an optical element position detecting device for detecting, a position detecting means for detecting a position of one element, another position detecting means for detecting a position of another element different from the element, and the optical element are mounted. Positioning mechanism installed on the optical element holder to be placed or positioning mechanism installed on each of the plurality of position detecting means, and alignment mechanism installed on the optical element holder on which the optical element is mounted, or a plurality of the position detecting devices It has an alignment mechanism installed in each of the means and a feedback means for feeding back relative positional information of the elements of both. Characteristic optical element position detection device.
【請求項3】 請求項2に記載の光学素子の位置検出装
置において、前記一方の素子の位置検出手段として、干
渉計あるいは測定プローブあるいは静電容量式センサを
用いたことを特徴とする光学素子の位置検出装置。
3. The optical element position detecting device according to claim 2, wherein an interferometer, a measuring probe, or a capacitance type sensor is used as the position detecting means for the one element. Position detection device.
【請求項4】 請求項3に記載の光学素子の位置検出装
置において、前記干渉計においては、測定対象物となる
素子が球面形状であれば、キャッツアイ位置あるいはフ
ォーカス位置を検出すること、あるいは、該球面形状の
フォーカス位置近傍、キャツアイ位置近傍を検出するこ
とにより前記干渉計の光軸に対して該素子の光軸の通り
を出すことを特徴とする光学素子の位置検出装置。
4. The position detecting apparatus for an optical element according to claim 3, wherein in the interferometer, if the element to be measured has a spherical shape, the cat's eye position or the focus position is detected, or A position detecting device for an optical element, which detects the vicinity of a focus position and the vicinity of a cat's eye position of the spherical shape so as to pass the optical axis of the element with respect to the optical axis of the interferometer.
【請求項5】 請求項2に記載の光学素子の位置検出装
置において、前記別の他方の素子の位置検出手段とし
て、CCDあるいはCMOSを利用したことを特徴とす
る光学素子の位置検出装置。
5. The position detecting device for an optical element according to claim 2, wherein a CCD or a CMOS is used as a position detecting means for the other element.
【請求項6】 請求項5に記載の光学素子の位置検出装
置において、前記位置検出手段の光源として、前記CC
D又はCMOSと同軸となる同軸落射光あるいは前記C
CD又はCMOSから見て光学素子の後ろ側からの背景
光を利用したことを特徴とする光学素子の位置検出装
置。
6. The position detecting device for an optical element according to claim 5, wherein the CC is used as a light source of the position detecting means.
Coaxial incident light coaxial with D or CMOS or the above C
A position detecting device for an optical element, characterized in that background light from the back side of the optical element as viewed from the CD or the CMOS is used.
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