JP2003166900A

JP2003166900A - 偏芯測定器

Info

Publication number: JP2003166900A
Application number: JP2001365403A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Morizumi; 義明森住
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で高精度かつ操作性に優れた偏芯測定器を
提供する。【解決手段】光源１１１、指標１２および指標１２を通
過した光源１１１からの光を被検レンズ３の近軸焦点に
結像させる対物レンズ１４を有する照明光学系１と、被
検レンズ３による反射像を観測する観測手段２とを備え
た偏芯測定器において、対物レンズ１４は、アフォーカ
ル系に構成され、かつ、光源１１１から被検レンズ３に
向かう光軸Ｌに沿って移動可能に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器に用いら
れるレンズの偏芯を測定する偏芯測定器に関する。

【０００２】

【背景技術】光学機器に用いられるレンズの偏芯を測定
するための偏芯測定器が知られている。このような偏芯
測定器としては、例えば、特開２０００−２０５９９８
号公報で開示されるものが知られている。これは、図７
に示されるように、光軸Ｌ上に、光源１１１と、この光
源１１１からの光を集束するコンデンサレンズ１１２
と、コンデンサレンズ１１２の焦点に配置されたピンホ
ール１２１を有する指標１２と、ピンホール１２１を焦
点として配置されたコリメータレンズ１５と、コリメー
タレンズ１５からの平行光を被検レンズ３の近軸焦点に
投影するためのフォーカスレンズ系１８と、このフォー
カスレンズ系１８と被検レンズ３の間に配置され被検レ
ンズ３からの光を観測するための観測手段２とを備えて
構成されている。ここで、フォーカスレンズ系１８は光
軸Ｌに沿って移動可能に設けられた第１フォーカスレン
ズ１６と、固定された第２フォーカスレンズ１７からな
る。観測手段２は、ビームスプリッタ２１と、このビー
ムスプリッタ２１からの光を集光する投影レンズ２３
と、投影レンズ２３からの光を観測するためのセンサ２
４からなる。被検レンズ３は図示しない高精度の回転台
に載置されている。

【０００３】このように構成された偏芯測定器におい
て、光源１１１から発射された光は、ピンホール１２１
を通過したのち、コリメータレンズ１５に入射される。
すると、コリメータレンズ１５はピンホール１２１を焦
点としていることから、コリメータレンズ１５に入射さ
れた光は、平行光としてフォーカスレンズレンズ系１８
に入射される。このフォーカスレンズ系１８に入射され
た平行光は、ビームスプリッタ２１を透過したのち、被
検レンズ３の近軸焦点で結像するように被検レンズ３に
入射される。被検レンズ３に入射された光は、近軸焦点
から発せられた光と同等であるので、被検レンズ３によ
って平行光として反射され、この反射光はビームスプリ
ッタ２１で反射され、観測手段２によって観測される。
観測手段２において、被検レンズ３からの反射像、つま
り、ピンホール１２１の投影像であるリサージュ図形を
観測することによって、被検レンズ３の偏芯度が測定で
きる。ここで、フォーカスレンズ系１８からの光を被検
レンズ３の近軸焦点に投影し、反射光を平行光とするこ
とにより、被検レンズ３の曲率半径に影響を受けず、高
精度な偏芯測定をすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被検レンズ３からの反
射光を平行光とするためには、被検レンズ３に応じて、
その近軸焦点に入射光を結象させることが必要なので、
フォーカスレンズ系１８を調節しなければならない。し
かしながら、フォーカスレンズ系１８の第１フォーカス
レンズ１６を移動させて、フォーカスレンズ系１８のフ
ォーカスを調節することは容易ではない。例えば、図８
に示すように、第２フォーカスレンズ１７の焦点距離を
ｆ₃、第１フォーカスレンズ１６の焦点Ｆ₁と第２フォー
カスレンズ１７の一方の焦点Ｆ₂との距離をｘ、第２フ
ォーカスレンズ１７の他方の焦点Ｆ₂’と像点までの距
離をｙとすると、レンズの公式から、ｘとｙは次の関係
を有する。

【０００５】

【数１】

【０００６】よって、ｘの変化量ｄｘに対するｙの変化
量ｄｙは、

【０００７】

【数２】

【０００８】となる。上記の式からわかるように、ｙの
変化量に対するｘの変化量は単純な式（例えば、比例式
等）にならないので、フォーカス合わせは大変困難なも
のとなる。

【０００９】ちなみに、フォーカスレンズ系１８が第１
フォーカスレンズ１６のみであった場合、被検レンズ３
は凹面から凸面の場合があり、一般にその曲率半径は±
６００ｍｍの幅をもつので、第１フォーカスレンズ系１
８の移動距離は少なくとも１２００ｍｍ必要とされ、偏
芯測定器自体が大型化するという問題がのこる。

【００１０】本発明の目的は、従来の問題を解消し、小
型で高精度かつ操作性に優れた偏芯測定器を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の偏芯測
定器は、光源、指標および前記指標を通過した前記光源
からの光を被検レンズの近軸焦点に結像させる対物レン
ズを有する照明光学系と、前記被検レンズによる反射像
を観測する観測手段とを備えた偏芯測定器において、前
記対物レンズは、アフォーカル系に構成され、かつ、前
記光源から前記被検レンズに向かう光軸に沿って移動可
能に設けられていることを特徴とする。

【００１２】このような構成によれば、光源から発射さ
れた光は、指標を通過したのち、対物レンズに入射す
る。すると、この光は、対物レンズによって、被検レン
ズの近軸焦点に結像されるので、被検レンズからの反射
光は、被検レンズの近軸焦点から発射された光と同等な
り、被検レンズからの反射光は平行光となる。この被検
レンズからの反射像を観測手段によって観測すると、観
測された像によって被検レンズの偏芯度を測定すること
ができる。

【００１３】被検レンズを換えて測定するときは、あら
ためて、被検レンズの近軸焦点に対物レンズからの光を
投影するように、対物レンズを光軸に沿って移動させて
調整する。このとき、対物レンズがアフォーカル系に構
成されているので、容易に対物レンズの焦点を調整する
ことができる。

【００１４】ここで、アフォーカル系とは、二つのレン
ズの間隔がこの両レンズの焦点距離の合計となるように
配置されているレンズ系のことである。この特徴は、あ
る一点Ａ（物点Ａ）から発射された光線と、この光線が
再び交わる点Ｂ（像点Ｂ）の位置と移動の関係が、両レ
ンズの焦点距離比を用いて簡単な比例式で表されること
である。従来の偏芯測定器においては、物点Ａと像点Ｂ
の位置と移動の関係が単純な式で表されなかったことか
ら、被検レンズの近軸焦点に結像させることが困難であ
った。そのため、測定に不便をきたし、また測定精度の
低減を招来していた。しかし、本発明によればアフォー
カル系に構成された対物レンズによって、焦点を容易に
調整することができる。例えば、被検レンズの規格から
近軸焦点の位置が予めわかっている場合（被検レンズの
曲率半径の１／２である場合等）、対物レンズの必要な
移動距離を簡便な計算によって求めることが可能であ
る。また、対物レンズの移動距離を計算することができ
れば、対物レンズの移動を機械的に制御することで、対
物レンズからの光を被検レンズの近軸焦点で正確に結像
させることも可能となる。その結果、偏芯測定器を操作
性に優れたものとし、かつ、偏芯測定器の測定精度を向
上させることができる。

【００１５】請求項２に記載の偏芯測定器は、光源、指
標および前記指標を通過した前記光源からの光を被検レ
ンズの近軸焦点に結像させる対物レンズを有する照明光
学系と、前記被検レンズによる反射像を観測する観測手
段とを備えた偏芯測定器において、前記対物レンズは、
アフォーカル系に構成され、前記指標は、前記光源から
前記被検レンズに向かう光軸に沿って移動可能に設けら
れていることを特徴とする。

【００１６】このような構成によれば、請求項１に記載
の発明と同様の効果を奏することができる。つまり、指
標を光軸にそって移動させると、対物レンズの物点Ａが
移動される。すると、対物レンズがアフォーカル系に構
成されていることから、物点Ａと像点Ｂの位置と移動の
関係は、単純な比例式であらわされる。よって、被検レ
ンズを換えて測定するとき、対物レンズの焦点を被検レ
ンズの近軸焦点に調節することが容易となる。その結
果、偏芯測定器を操作性に優れたものとし、かつ、偏芯
測定器の測定精度を向上させることができる。

【００１７】請求項３に記載の偏芯測定器は、請求項１
または２に記載の偏芯測定器において、前記対物レンズ
は、光源の側に配置された第１レンズと、前記被検レン
ズの側に配置された第２レンズとを備え、前記第１レン
ズの焦点距離をｆ₁、前記第２レンズの焦点距離をｆ₂と
するとき、ｆ₂はｆ₁よりも大きく設定されていることを
特徴とする。

【００１８】被検レンズが変わると、それにあわせて被
検レンズの近軸焦点に対物レンズからの光が結像するよ
うに対物レンズを移動させる。このとき、本発明によれ
ば、被検レンズの焦点距離の変化に比べて、対物レンズ
の移動距離を小さくすることができる。以下簡単に説明
する。物点Aからアフォーカル系の一方の焦点までの距
離（物点Ａから第１レンズの焦点までの距離）をＺ₁、
像点Bからアフォーカル系の他方の焦点までの距離（像
点Ｂから第２レンズの焦点までの距離）をＺ₂とする。
すると、Ｚ₁とＺ₂の比は、第１レンズと第２レンズの焦
点距離ｆ₁、ｆ₂の比の二乗で表される。式で表現すると

【００１９】

【数３】

【００２０】の関係が成り立つ。よって、対物レンズを
移動させて、Ｚ₁を変化させると、Ｚ₂が変化され、この
ときのＺ₂の変化量はＺ₁のＣ倍である。つまり、被検レ
ンズの焦点距離の変化に合わせてＺ₂が変化したとき、
対物レンズはＺ₂のＣ分の１だけ移動すれば良いことに
なる。よって、対物レンズの必要とされる移動距離が小
さくなるので、偏芯測定器を小型化することができる。
また、測定可能な被検レンズの焦点距離の幅（近軸光線
に対する焦点距離は、曲率半径の１／２であることか
ら、測定可能な曲率半径の範囲と同義）を大きくするこ
とができる。

【００２１】請求項４に記載の偏芯測定器は、請求項１
〜３のいずれかに記載の偏芯測定器において、前記観測
手段は、光路分割手段と、前記光路分割手段で分割され
た前記被検レンズからの反射像を観測するセンサとを備
え、前記光路分割手段は、前記被検レンズと前記対物レ
ンズの間に設けられていることを特徴とする。

【００２２】このような構成によれば、光源から発射さ
れ、指標および対物レンズを通過した光は、光路分割手
段に入射される。光路分割手段に入射された光は、透過
光と反射光に分割される。光路分割手段に入射した光の
うち、透過光は被検レンズに入射され、平行光として反
射される。この被検レンズによって反射された光は、光
路分割手段に入射される。光路分割手段に入射された光
は光路分割手段によって反射され、この反射光がセンサ
によって検出されるので、被検レンズの偏芯度を測定す
ることができる。

【００２３】請求項５に記載の偏芯測定器は、請求項１
〜４のいずれかに記載の偏芯測定器において、前記観測
手段は、光路分割手段と、前記光路分割手段で分割され
た前記被検レンズからの反射像を観測するセンサを備
え、前記光路分割手段は、前記指標と前記対物レンズの
間に設けられていることを特徴とする。

【００２４】このような構成によれば、光源から発射さ
れ、指標を通過した光は光路分割手段に入射される。光
路分割手段に入射された光は、透過光と反射光に分割さ
れる。光路分割手段に入射された光のうち、透過光は、
対物レンズを通過し、被検レンズに入射され、平行光と
して反射される。この被検レンズによって反射された光
は、対物レンズに入射される。このとき、対物レンズは
アフォーカル系に構成されているので、平行光として入
射された光は、平行光として対物レンズから発射され
る。この対物レンズから発射された光は、光路分割手段
に入射され、光路分割手段によって反射される。この反
射光がセンサによって検出されるので、被検レンズの偏
芯度を測定することができる。

【００２５】本発明によれば、光路分割手段に光源側か
ら入射される光は指標を通過したのち、光束が広がる前
に光路分割手段に入射される光であることから光束の幅
は狭い。さらに、被検レンズの側から入射される光は、
被検レンズによって平行光となり、さらに、対物レンズ
がアフォーカル系に構成されているので、対物レンズを
通過しても平行光の状態を保持したままである。よっ
て、被検レンズの側から光路分割手段に入射される光の
光束の幅は狭い。その結果、光路分割手段は狭い光束に
対応すればよいので、光路分割手段を小さくすることが
でき、偏芯測定器を小型化することができる。

【００２６】請求項６に記載の偏芯測定器は、請求項４
に記載の偏芯測定器において、前記指標は前記光路分割
手段において、前記光源からの光が入射する光入射面上
に一体的に設けられていることを特徴とする。

【００２７】このような構成によれば、請求項４に記載
の発明と同様の作用効果を奏することができる。つま
り、光路分割手段を小さくすることができ、偏芯測定器
を小型化することができる。さらに、指標と光路分割手
段が一体となっていることから、部品点数を削減するこ
とができるとともに、光学経路の組み付けも容易とな
る。

【００２８】請求項７に記載の偏芯測定器は、請求項１
または３に記載の偏芯測定器において、前記観測手段
は、前記光源からの光を透過させる光透過部および前記
被検レンズからの反射光を反射させる光反射部を有する
光路変換手段と、前記光路変換手段によって反射された
前記被検レンズからの反射像を観測するためのセンサを
備え、前記光路変換手段は、前記指標と前記対物レンズ
の間に設けられ、前記照明光学系には、前記指標を通過
した前記光源からの光を前記光路変換手段の前記光透過
部に集光するリレーレンズを備えていることを特徴とす
る。

【００２９】このような構成によれば、光源から発射さ
れ、指標を通過した光は、リレーレンズによって集光さ
れて、光路変換手段の光透過部を透過する。すると、光
透過部を透過した光は、対物レンズによって被検レンズ
に入射され、被検レンズによって平行光として反射され
る。被検レンズによる反射光は、平行光として対物レン
ズに入射され、平行光として透過する。この対物レンズ
を透過した光は、光路変換手段の光反射部によって反射
され、センサによって観測され、被検レンズの偏芯度が
測定される。

【００３０】本発明によれば、光源から光路変換手段に
入射した光の略全体が光透過部を透過する。また、被検
レンズからの反射光の略全体が光反射部によって反射さ
れる。これに対して光路分割手段を用いた場合、光源か
ら光路分割手段に入射した光は、透過光と反射光に分割
され、このうち、透過光だけが、被検レンズに向かう。
また、被検レンズから光路分割手段に入射した光は、透
過光と反射光に分割されるが、このうち、反射光だけが
センサによって観測される。つまり、センサに到達する
光は、光源から発射された光のうちの四分の１もしくは
それ以下である。そのため、観測される光量が少なく、
測定精度に影響を及ぼす。または、光源のパワーを強く
することが必要となる。しかしながら、本発明によれ
ば、光源から発射された光の略全体をセンサで観測でき
るので、測定精度の向上を図ることができ、また、光源
のパワーを強くする必要もない。

【００３１】本発明によれば、光路変換手段に光源側か
ら入射される光は指標を通過し、リレーレンズで集光さ
れた光であることから光束の幅は狭い。また、被検レン
ズの側から光路変換手段に入射される光は、被検レンズ
によって平行光となり、さらに、対物レンズによっても
平行光のままであることから、光束の幅は狭い。よっ
て、光路変換手段を小さくすることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。（第１実施形態）図１は本発明にかかる偏芯測定器の第
１実施形態を示す図である。第１実施形態の偏芯測定器
は、被検レンズ３に対して光を入射させる照明光学系１
と、被検レンズ３からの反射光を観測するための観測手
段２を備えて構成されている。照明光学系１は、光源１
１１と、集光レンズ１１２と、指標１２と、リレーレン
ズ１３と、対物レンズ１４とを備える。以下、光源１１
１から被検レンズ３に向かう光軸Ｌに沿って、図１にお
いて上から下へ説明する。光源１１１は、光を発射する
発光体であって、電球や種々のレーザー発光手段を用い
ることができる。この光源１１１からの光を集光する集
光レンズ１１２が、光源１１１の下に設けられている。
集光レンズ１１２の焦点には、ピンホール１２１を有す
る指標１２が設けられている。指標１２の下には指標１
２を通過した光が入射されるリレーレンズ１３が設けら
れている。リレーレンズ１３の下であって、リレーレン
ズ１３の焦点よりも下側に対物レンズ１４が設けられて
いる。対物レンズ１４は、光源１１１の側に配置された
第１レンズ１４１と、被検レンズ３の側に配置された第
２レンズ１４２とを備え、第１レンズ１４１と第２レン
ズ１４２はアフォーカル系に構成されている。アフォー
カル系に構成されるとは、第１レンズ１４１の焦点距離
をｆ₁、第２レンズの焦点距離をｆ₂とするとき、第１レ
ンズ１４１と第２レンズ１４２の間隔がｆ₁＋ｆ₂となる
ように構成されていることをいう。また、第２レンズ１
４２の焦点距離ｆ₂は第１レンズ１４１の焦点距離ｆ₁よ
りも大きく設定されている。対物レンズ１４は光軸Ｌに
沿って移動可能に設けられていて、被検レンズ３の近軸
焦点にピンホール１２１の像を結像させるように調整可
能である。

【００３３】観測手段２は、光路分割手段としてのビー
ムスプリッタ２１と、投影レンズ２３と、センサ２４を
備えて構成されている。ビームスプリッタ２１は、対物
レンズ１４と被検レンズ３の間に配置されている。ビー
ムスプリッタ２１は、入射された光を透過光と反射光に
分割する働きを有し、被検レンズ３からの反射光を入射
光に対して９０度に反射するように設けられている。投
影レンズ２３は、ビームスプリッタ２１からの反射光が
入射するように設けられ、センサ２４は、投影レンズ２
３からの光を検出するように設けられている。被検レン
ズ３は、光軸Ｌ回りに高精度で回転可能に設けられた回
転台（不図示）に載置される。

【００３４】このような構成からなる第１実施形態の偏
芯測定器において、光源１１１から発射され、集光レン
ズ１１２で絞られた光は、指標１２のピンホール１２１
を通過する。すると、ピンホール１２１を通過した光
は、リレーレンズ１３に入射され、ピンホール１２１の
像を結ぶ。このピンホール１２１の像は対物レンズ１４
に入射され、第１レンズ１４１、第２レンズ１４２を通
過したのち、ビームスプリッタ２１に入射される。ビー
ムスプリッタ２１に入射した光は、ビームスプリッタ２
１を透過する透過光とビームスプリッタ２１によって反
射される反射光に分割される。この分割された光のう
ち、透過光は被検レンズ３に入射し、対物レンズ１４の
位置調整によって、被検レンズ３の近軸焦点に像を結
ぶ。この被検レンズ３に入射された光は、被検レンズ３
の近軸焦点から発射された光と同等であることから、平
行光として反射され、ビームスプリッタ２１に入射され
る。ビームスプリッタ２１に入射された光のうち、反射
光が投影レンズ２３に入射され、投影レンズ２３によっ
て集光された光がセンサ２４に像を結ぶ。この像を観測
することにより、被検レンズ３の偏芯度が測定できる。

【００３５】したがって、第１実施形態の偏芯測定器に
よれば、次のような効果がある。対物レンズ１４がアフ
ォーカル系に構成されていることから、対物レンズ１４
の物点と像点の位置と移動の関係が比例関係で表され
る。よって、被検レンズ３に応じ、対物レンズ１４を移
動させて、被検レンズ３の近軸焦点にフォーカスを合わ
せることが容易である。例えば、被検レンズ３の規格か
ら近軸焦点の位置が予めわかっている場合（被検レンズ
の曲率半径の１／２である場合等）、必要とされる対物
レンズ１４の移動距離を簡便な計算によって求めること
が可能である。また、対物レンズ１４の移動距離を予め
計算することができれば、対物レンズ１４の移動を機械
的に制御することで、正確にフォーカスをあわせること
も可能となる。その結果、偏芯測定器を操作性に優れた
ものとし、かつ、偏芯測定器の測定精度を向上させるこ
とができる。

【００３６】対物レンズ１４を構成する第１レンズ１４
１の焦点距離ｆ₁と、第２レンズ１４２の焦点距離ｆ₂に
おいて、ｆ₂はｆ₁よりも大きく設定されているので、対
物レンズ１４の移動距離を小さくすることができる。こ
れは、被検レンズ３が変わると、それにあわせて被検レ
ンズ３の近軸焦点に結像するように対物レンズを移動さ
せる。ここで、図２に示すように、物点Aからアフォー
カル系の一方の焦点までの距離（物点Ａから第１レンズ
１４１の一方の焦点までの距離）をＺ₁、像点Bからアフ
ォーカル系の他方の焦点までの距離（像点Ｂから第２レ
ンズ１４２の他方の焦点までの距離）をＺ₂とする。す
ると、Ｚ₁とＺ₂の比は、第１レンズと第２レンズの焦点
距離ｆ₁、ｆ₂の比の２乗で表される。式で表現すると

【００３７】

【数４】

【００３８】である。つまり、対物レンズ１４を移動さ
せて、Ｚ₁を変化させると、Ｚ₂が変化され、このとき、
Ｚ₂の変化量はＺ₁のＣ倍である。つまり、被検レンズ３
の焦点距離の変化に合わせてＺ₂が変化したとき、対物
レンズ１４はＺ₂のＣ分の１だけ移動すれば良いことに
なる。その結果、対物レンズ１４の必要とされる移動距
離が小さくなるので、偏芯測定器を小型化することがで
きる。

【００３９】（第２実施形態）図３には第２実施形態の
偏芯測定器が示されている。この第２実施形態の基本的
構成要素は第１実施形態と同様であるので、第１実施形
態の構成要素と同等なものには同一番号を付し、その説
明を省略する。第２実施形態の特徴は、図３に示される
ように、ビームスプリッタ２１において、光源１１１か
らの光が入射する入射面上に指標１２が一体的に設けら
れ、このビームスプリッタ２１が光源１１１と対物レン
ズ１４の間に配置されていることである。また、第１実
施形態に使用されたリレーレンズ１３は使用されていな
い。

【００４０】このような構成において、光源１１１から
発射された光は、ピンホール１２１を通過したのち、ビ
ームスプリッタ２１によって透過光と反射光に分割さ
れ、このうち透過光が対物レンズ１４に入射する。対物
レンズ１４に入射された光は、被検レンズ３の近軸焦点
に結像するように被検レンズ３に入射される。被検レン
ズ３の近軸焦点に投影された光は、被検レンズ３によっ
て平行光として反射される。被検レンズ３によって反射
された光は、平行光として対物レンズ１４に入射され、
平行光のまま対物レンズを通過する。対物レンズ１４を
通過した光は、ビームスプリッタ２１によって、透過光
と反射光に分割され、このうち反射光が投影レンズ２３
に入射し、センサ２４に像を結ぶ。このセンサ２４の像
を観測することにより、被検レンズ３の偏芯度が測定さ
れる。

【００４１】したがって、このような第２実施形態の偏
芯測定器によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて
次の効果を奏することができる。指標１２とビームスプ
リッタ２１を一体としていることから、部品点数の削減
を図ることができるとともに、光学経路の組み付けが容
易となる。また、図４に示されるように、ビームスプリ
ッタ２１に光源１１１側から入射される光は、ピンホー
ル１２１を通過したのち、光束が広がる前にビームスプ
リッタ２１に入射する光であることから光束の幅は狭
い。また、被検レンズ３の側から入射される光は、被検
レンズ３によって平行光となり、さらに、対物レンズ１
４によっても平行光のままであることから、光束の幅は
狭い。よって、ビームスプリッタ２１を小さくすること
ができる。

【００４２】（第３実施形態）図５には第３実施形態の
偏芯測定器が示されている。この第３実施形態の基本的
構成要素は第１実施形態と同様であるので、第１実施形
態の構成要素と同等なものには同一番号を付し、その説
明を省略する。第３実施形態の特徴は、図５に示される
ように、観測手段２が、光路変換手段２２と、投影レン
ズ２３と、センサ２４で構成され、光路変換手段２２が
リレーレンズ１３と対物レンズ１４の間に設けられてい
ることである。光路変換手段２２は、図６（ａ）に示さ
れるように、光源１１１からの光を透過させる光透過部
２２Ａおよび被検レンズ３からの反射光を反射させる光
反射部２２Ｂを有している。光透過部２２Ａは、光反射
部２２Ｂのプレートの中央に設けられた細孔のように設
けられている。リレーレンズ１３は、ピンホール１２１
を通過した光を光路変換手段２２の光透過部２２Ａで結
像させるように配置されている。

【００４３】このような構成において、光源１１１から
発射された光は、ピンホール１２１を通過したのち、リ
レーレンズ１３によって、指標１２が結像されると同時
に、光路変換手段２２の光透過部２２Ａを透過し（図６
（ｂ）参照）、対物レンズ１４に入射される。対物レン
ズ１４に入射された光は、被検レンズ３の近軸焦点に投
影され、平行光として反射される。被検レンズ３によっ
て反射された光は、平行光として対物レンズ１４に入射
され、平行光のまま対物レンズ１４を通過する。対物レ
ンズ１４を通過した光は、光路変換手段２２に入射さ
れ、光反射部２２Ｂによって反射される（図６（ｂ）参
照）。この反射された光は、投影レンズ２３に入射され
たのち、センサ２４に像を結ぶ。このセンサ２４の像を
観測することにより、被検レンズ３の偏芯度が測定され
る。

【００４４】したがって、このような第３実施形態の偏
芯測定器によれば、第１実施形態の効果に加えて次の効
果を奏し得る。光路変換手段２２を用いているので、光
源１１１から光路変換手段２２に入射した光の略全体が
光透過部２２Ａを透過する。また、被検レンズ３からの
反射光の略全体が光反射部２２Ｂによって反射される。
これに対してビームスプリッタ２１を用いた場合、光源
１１１からビームスプリッタ２１に入射した光は、透過
光と反射光に分割され、このうち、透過光だけが、被検
レンズ３に向かう。また、被検レンズ３からビームスプ
リッタ２１に入射した光は、透過光と反射光に分割され
るが、このうち、反射光だけがセンサ２４によって観測
される。つまり、センサ２４に到達する光は、光源１１
１から発射された光のうち四分の１もしくはそれ以下で
ある。そのため、観測される光量が少なく、測定精度に
影響を及ぼす。または、センサ２４での光量を確保する
ために、光源１１１のパワーを強くすることが必要とな
る。しかしながら、本発明によれば、光源１１１から発
射された光の略全体をセンサ２４で観測できるので、測
定精度の向上を図ることができ、また、光源１１１のパ
ワーを強くする必要もない。

【００４５】なお、本発明の偏芯測定器は、上記の実施
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において、種々の変更を加え得ることはもち
ろんである。たとえば、第１実施形態は、リレーレンズ
１３を備えているが、リレーレンズを省略して、指標１
２からの光を対物レンズ１４に入射されるようにしても
よい。さらに、第１実施形態において、リレーレンズ１
３を省略した状態で、対物レンズ１４を固定して、指標
１２を光軸Ｌに沿って移動させてもよい。このようにし
ても、対物レンズ１４がアフォーカル系に構成されてい
るので、物点Ａと像点Ｂの位置と移動の関係は単純な比
例式で表される。よって、被検レンズ３の近軸焦点に対
物レンズの象点を合わせることは容易である。照明光学
系１は、光軸Ｌに沿って一直線上に配置されているが、
途中にミラーなどを設けて、照明光学系１を折れ曲がる
形にしてもよいことはもちろんである。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の偏芯測定
器によれば、小型で高精度かつ操作性に優れた偏芯測定
器を提供するという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1実施形態を示す図である。

【図２】前記実施形態において、対物レンズのアフォー
カル系の原理を説明する図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図４】前記実施形態における指標およびビームスプリ
ッタを示す図である。

【図５】本発明の第３実施形態を示す図である。

【図６】前記実施形態において、光路変換手段を示す図
である。

【図７】従来技術を示す図である。

【図８】従来技術において、フォーカスレンズ系のフォ
ーカス合わせを説明する図である。

【符号の説明】

１照明光学系２観測手段３被検レンズ１１光源１２指標１３リレーレンズ１４対物レンズ２１ビームスプリッタ（光路分割手段）２２光反射部２２光路変換手段２２Ａ光透過部２３投影レンズ２４センサ１４１第１レンズ１４２第２レンズｆ₁ 第１レンズの焦点距離ｆ₂ 第２レンズの焦点距離Ｌ光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、指標および前記指標を通過した前
記光源からの光を被検レンズの近軸焦点に結像させる対
物レンズを有する照明光学系と、前記被検レンズによる
反射像を観測する観測手段とを備えた偏芯測定器におい
て、前記対物レンズは、アフォーカル系に構成され、かつ、
前記光源から前記被検レンズに向かう光軸に沿って移動
可能に設けられていることを特徴とする偏芯測定器。
【請求項２】光源、指標および前記指標を通過した前
記光源からの光を被検レンズの近軸焦点に結像させる対
物レンズを有する照明光学系と、前記被検レンズによる
反射像を観測する観測手段とを備えた偏芯測定器におい
て、前記対物レンズは、アフォーカル系に構成され、前記指標は、前記光源から前記被検レンズに向かう光軸
に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする偏
芯測定器。
【請求項３】請求項１または２に記載の偏芯測定器に
おいて、前記対物レンズは、光源の側に配置された第１レンズ
と、前記被検レンズの側に配置された第２レンズとを備
え、前記第１レンズの焦点距離をｆ₁、前記第２レンズの焦
点距離をｆ₂とするとき、ｆ₂はｆ₁よりも大きく設定さ
れていることを特徴とする偏芯測定器。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の偏芯測
定器において、前記観測手段は、光路分割手段と、前記光路分割手段で
分割された前記被検レンズからの反射像を観測するセン
サとを備え、前記光路分割手段は、前記被検レンズと前記対物レンズ
の間に設けられていることを特徴とする偏芯測定器。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の偏芯測
定器において、前記観測手段は、光路分割手段と、前記光路分割手段で
分割された前記被検レンズからの反射像を観測するセン
サを備え、前記光路分割手段は、前記指標と前記対物レンズの間に
設けられていることを特徴とする偏芯測定器。
【請求項６】請求項４に記載の偏芯測定器において、前記指標は前記光路分割手段において、前記光源からの
光が入射する光入射面上に一体的に設けられていること
を特徴とする偏芯測定器。
【請求項７】請求項１または３に記載の偏芯測定器に
おいて、前記観測手段は、前記光源からの光を透過させる光透過
部および前記被検レンズからの反射光を反射させる光反
射部を有する光路変換手段と、前記光路変換手段によっ
て反射された前記被検レンズからの反射像を観測するた
めのセンサを備え、前記光路変換手段は、前記指標と前記対物レンズの間に
設けられ、前記照明光学系には、前記指標を通過した前記光源から
の光を前記光路変換手段の前記光透過部に集光するリレ
ーレンズを備えていることを特徴とする偏芯測定器。