JP2005055202A

JP2005055202A - Eccentricity measuring device, lens mounting method, and eccentricity measuring method for lens

Info

Publication number: JP2005055202A
Application number: JP2003206220A
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: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eccentricity measuring device which measures eccentricity of both sides of a lens to be inspected. SOLUTION: The device comprises: a first lighting optical system 11A which irradiates light to the surface of a lens to be inspected and forms an image at a paraxial focus of the lens; a first eccentricity measuring unit 1A having a first measuring means 16A which observes the reflected light from the surface of the lens and measures the eccentricity of the surface of the lens; a second lighting optical system 11B which irradiates light to the opposite side of the surface of a lens to be inspected and forms an image at a paraxial focus of the lens; and a second eccentricity measuring unit 1B having a second measuring means 16B which observes the reflected light from the opposite side of the surface of the lens and measures the eccentricity of the opposite side of the surface of the lens. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏芯測定装置、レンズ取付方法およびレンズ偏芯検査方法に関する。詳しくは、レンズの表裏両面の偏芯測定を行う偏芯測定装置、レンズを鏡筒に取り付けるレンズ取付方法、および、鏡筒に組み込まれたレンズの表裏両面の偏芯を測定するレンズ偏芯検査方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
光学機器に用いられるレンズはレンズの光軸心と外径心との偏芯の測定が行われ、このようなレンズ偏芯を測定する偏芯測定装置が知られている（例えば、特許文献１）。例えば、図８に示す偏芯測定装置は反射式の偏芯測定装置であって、光軸Ｌを略中心にして回転可能に設けられ被検レンズ６が載置される回転テーブル８と、光軸Ｌに沿って被検レンズ６に光を照射する光源１１と、光源１１からの光を集束するコンデンサレンズ１２と、コンデンサレンズ１２の焦点に配置されたピンホール１４１を有するターゲット１４と、ピンホール１４１からの光を被検レンズ６の近軸焦点に投影する投影レンズ１５と、被検レンズ６と投影レンズ１５との間に配置され被検レンズ６からの光を観測するための観測手段１６と、を備えて構成されている。
観測手段１６は、被検レンズ６からの光を略直角に反射するビームスプリッタ１７と、このビームスプリッタ１７からの光を集光する対物レンズ１８と、対物レンズ１８からの光を観測するセンサとしてのＣＣＤカメラ１９と、を備えて構成されている。
【０００３】
このように構成された偏芯測定装置において、光源１１から発射された光はピンホール１４１を通過したのち投影レンズ１５により被検レンズ６に投影される。
このとき、投影レンズ１５の位置調整によって、被検レンズ６の近軸焦点つまり被検レンズ６が球面レンズであれば被検レンズ６のおもて面６１の曲率中心に光を結像させる。また、回転テーブル８上で被検レンズ６をずらして角度を調整することにより投影レンズ１５からの光を近軸焦点に結像させる。このようにして被検レンズ６に入射された光は、近軸焦点から発せられた光に等価であるので、被検レンズ６から平行光として反射される。この反射光は、ビームスプリッタ１７で反射されてＣＣＤカメラ１９で観測される。回転テーブル８を回転させながら被検レンズ６からの反射像を観測すると、反射像の軌跡がリサージュ図形を描き、このリサージュ図形の半径を測定することで被検レンズ６の偏芯度が測定される。
【０００４】
ここで、球面レンズである被検レンズ６を回転テーブル８上でずらしたときの状態を図９に示す。被検レンズ６はうら面６２にて回転テーブル８に支持されており、また、うら面６２は球面である。よって、被検レンズ６を回転テーブル８上でずらしてもうら面６２の曲率中心は移動せずうら面６２の偏芯は発生しない。おもて面６１の曲率中心については、被検レンズ６をずらすことに伴って変位する。したがって、おもて面６１について偏芯測定をすることでレンズ偏芯を把握することができる。
【０００５】
さて、以上の説明では被検レンズ６のおもて面６１について偏芯測定を行う例を説明した。ここで、うら面６２についても偏芯測定を行う場合には、被検レンズ６の表裏を逆にして偏芯測定すればよいのは当然である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２０５９９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例は、レンズ単体について偏芯測定する場合である。ところが、実際にレンズ６が光学機器に組み込まれるときは、レンズ単体で使用されるのみならず、レンズ６がレンズ枠である鏡筒７に組み込まれた状態であることが多い。したがって、鏡筒７に組み込まれたレンズ６について鏡筒７の基準軸Ｌ７とレンズ６の光軸Ｌ６とのずれを測定する必要がある。また、鏡筒７にレンズ６を組み付ける際に、鏡筒７の基準軸Ｌ７にレンズ６の光軸Ｌ６を一致させる調芯を行う必要がある。
【０００８】
ここで、鏡筒７のレンズ座面７１にレンズ６を組み付けた状態において、レンズ６のおもて面６１の偏芯を測定することは可能である。そして、レンズ６のおもて面６１について調芯を行い、鏡筒７の基準軸上にレンズおもて面６１の曲率中心を位置させるように鏡筒７に対するレンズ６の角度を調整することはできる。
【０００９】
しかしながら、先の図９で説明したように高精度の回転テーブル８上で被検レンズ６をずらしてもうら面６２の曲率中心は移動しないが、鏡筒７のレンズ座面７１が傾いていたりレンズ座面７１の軸が鏡筒７の基準軸からずれていたりする場合には事情が異なる。よって、レンズおもて面６１について調芯をしても、うら面６２の偏芯については不明である。さらに、おもて面６１の調芯をした状態でうら面６２の偏芯測定を行うことはできない。
【００１０】
従来は、鏡筒７に起因する偏芯は無いか、あっても非常に小さく性能にほとんど影響しないと考えられていた。よって、鏡筒７に組み込まれたレンズおもて面６１のみを測定することで偏芯測定や調芯は十分であるとされていた。
しかし、実際の鏡筒７には機械加工上発生する軸ずれや平行の誤差が存在する。また、光学機器が高性能化するにしたがって鏡筒７のレンズ座面７１の偏芯許容限度が加工精度を上回るようになり、鏡筒７に対するレンズ６の偏芯が無視できない問題を発生させる。
その一方で、鏡筒７にレンズ６を組み付ける際に、鏡筒７に組み付けられたレンズ６のおもて面６１およびうら面６２の両面の偏芯を測定する装置や方法はなく、鏡筒７とレンズ６とを正確に調芯することは不可能である。さらに、鏡筒７とレンズ６との間で偏芯が生じていた場合であっても、レンズ６のおもて面６１しか測定できない現状ではレンズ６と鏡筒７との偏芯を認識できず、問題解決の障害になる。
【００１１】
本発明の目的は、被検レンズの表裏両面について偏芯測定することができる偏芯測定装置を提供するとともに、鏡筒とレンズとの調芯を正確にできるレン取付方法、および、鏡筒に取り付けられたレンズの偏芯を検査できるレンズ偏芯検査方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の偏芯測定装置は、被検レンズの一面に向けて光を照射するとともに前記被検レンズの近軸焦点に結像させる第１照明光学系および前記被検レンズの一面からの反射光を観測して前記被検レンズの一面の偏芯を測定する第１観測手段を有する第１偏芯測定ユニットと、前記被検レンズの他面に向けて光を照射するとともに前記被検レンズの近軸焦点に結像させる第２照明光学系および前記被検レンズの他面からの反射光を観測して前記被検レンズの他面の偏芯を測定する第２観測手段を有する第２偏芯測定ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、レンズの一面である例えばおもて面について第１偏芯測定ユニットにより偏芯測定を行う。つまり、第１照明光学系によりレンズおもて面の焦点に光を照射し、おもて面からの反射光を第１観測手段で観測しておもて面の偏芯を測定する。また、レンズの他面であるうら面について、レンズをひっくり返したりすることなくそのままの状態で第２偏芯測定ユニットにより偏芯測定を行うことができる。つまり、第２照明光学系によりレンズうら面の焦点に光を照射し、うら面からの反射光を第２観測手段で観測してうら面の偏芯を測定する。
【００１４】
このように第１偏芯測定ユニットと第２偏芯測定ユニットとを備えることによりレンズの表裏両面についてレンズの姿勢を変えることなく偏芯測定することができる。例えば、レンズ枠にレンズを組み付ける場合でも、レンズ枠のレンズ座部にレンズを載置したままの状態でレンズのおもて面のみならずうら面についても偏芯測定することができる。すると、レンズ座部に支持されているレンズうら面の偏芯を測定することで、うら面の曲率中心がレンズ枠の基準軸にあるかどうか確かめることができ、レンズ枠の加工誤差を評価することができる。
【００１５】
従来は、レンズがレンズ枠に組み付けられていると、レンズのおもて面しか測定できなかった。そのため、レンズうら面の曲率中心がレンズ枠の中心軸からずれているかどうかを確認する手段がなく、レンズ枠の加工誤差に起因してレンズ光軸とレンズ枠の中心軸とがずれている場合でも検知することができなかった。
しかし、表裏両面について偏芯測定することができるので、おもて面の曲率中心とうら面の曲率中心とを結んでレンズ光軸を正確に求めることができる。そして、レンズ光軸とレンズ枠の中心軸とを比較することにより、レンズ枠に取り付けられたレンズの光学性能を正確に評価することができる。そして、特にレンズうら面について偏芯測定することにより、許容できない加工誤差を有するレンズ枠にレンズを組み付けてしまうことがない。また、レンズうら面の偏芯測定により、光学的不良の原因をレンズ枠の加工誤差に特定することができる。このように、レンズおもて面のみならずレンズうら面の偏芯測定が可能となることから、より高精度の光学性能を有するレンズを提供でき、光学機器の精度を飛躍的に向上させることに大いに資する。
【００１６】
請求項２に記載の偏芯測定装置は、請求項１に記載の偏芯測定装置において、
前記第１偏芯測定ユニットと前記第２偏芯測定ユニットとは互いの光軸を一の仮想直線上に略一致させて配設され、前記仮想直線を回転軸として前記被検レンズを回転可能に保持する回転保持手段を備え、前記回転保持手段は、前記被検レンズの一面側および他面側の少なくともいずれか一方側にて前記被検レンズを支持するとともに、前記仮想直線に沿って光を透過可能に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、仮想直線に被検レンズの光軸を略一致させて被検レンズを回転保持手段で保持し、被検レンズを回転させる。そして、第１偏芯測定ユニットと第２偏芯測定ユニットとでレンズの表裏両面についてそれぞれ偏芯測定する。すると、測定結果からレンズおもて面の曲率中心とうら面の曲率中心とを結ぶとレンズ光軸を求めることができる。また、レンズ枠に取り付けられたレンズのおもて面とうら面とについてレンズを回転させながらそれぞれの曲率中心を求めるとレンズ偏芯の立体配置を求めることができる。
被検レンズを回転保持手段で保持した場合でも、回転保持手段の側から光が透過可能である。すると、被検レンズの回転保持手段とは反対側の面について偏芯測定できるのはもちろん、被検レンズの回転保持手段側の面についても光を照射可能であり、また反射光を観測可能である。よって、被検レンズを回転保持手段で保持した状態で第１偏芯測定ユニットおよび第２偏芯測定ユニットによりレンズおもて面およびうら面について偏芯測定することができる。
【００１８】
ここで、偏芯測定ユニットの光軸とは、基本的には、光源と測定対象（被検レンズ）の中心とを結ぶ線を意味する。
第１偏芯測定ユニットの光軸と第２偏芯測定ユニットの光軸とは、一の仮想直線上で完全に一致する場合のみならず、多少ずれていてもよい。また、被検レンズの回転軸は偏芯測定ユニットの光軸に完全に一致する場合のみならず、被検レンズの回転軸と偏芯測定ユニットの光軸とは多少ずれていてもよい。例えば、被検レンズからの反射像によって描かれるリサージュ図形を観測できる程度であれば、被検レンズの回転軸は偏芯測定ユニットの光軸からずれていてもよい。
【００１９】
請求項３に記載の偏芯測定装置は、請求項２に記載の偏芯測定装置において、
前記回転保持手段は、前記被検レンズの一面側および他面側のいずれか一方側に配置され前記仮想直線を略中心にして回転するとともに前記仮想直線に沿った貫通孔を有する回転台部を備えることを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、回転台部にレンズを載置するか、あるいは、レンズが組み付けられたレンズ枠を回転台部に載置すると、回転台部上において回転台部とともにレンズを回転させることができる。回転台部には、仮想直線に沿って貫通孔が貫通形成されているので、貫通孔を通してレンズに光を照射することができる。よって、回転台部とは反対側のレンズ面について偏芯測定できることはもちろん、回転台部側のレンズ面についても偏芯測定できる。
【００２１】
請求項４に記載の偏芯測定装置は、請求項３に記載の偏芯測定装置において、
前記貫通孔の前記被検レンズとは反対側の開口部側に設けられ光を透過させる窓部材と、前記貫通孔が前記被検レンズと前記窓部材とにて封じられる状態において前記貫通孔内を減圧する減圧手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、回転台部にレンズを載置すると、貫通孔の一端側はレンズで閉じられ、貫通孔の他端側は窓部材で閉じられる。減圧手段で貫通孔内を減圧すると、レンズが回転台部に向けて引かれることによりレンズの位置が固定される。すると、回転台部を回転させてもレンズがぶれることがないため、偏芯測定の精度を向上させることができる。
ここで、窓部材は、貫通孔の一端に嵌合して取り付けられてもよく、貫通孔に連続する孔がある場合には、この連続する孔に窓部材を取り付けてもよい。そして、貫通孔が封じられるとは、貫通孔に直に窓部材を付ける場合のみならず、貫通孔に連続する孔を窓部材で封じる場合も含む。
【００２３】
請求項５に記載の偏芯測定装置は、請求項４に記載の偏芯測定装置において、
前記減圧手段は、前記貫通孔に通じるとともに外部に設置された真空ポンプに接続される通気孔であることを特徴とする。
このような構成によれば、通気孔を介して真空ポンプにより貫通孔内を真空引きすることができ、レンズを回転台部に向けて引くことができる。
【００２４】
請求項６に記載の偏芯測定装置は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の偏芯測定装置において、前記被検レンズは、両端開口の円筒の内側に前記被検レンズを着座させるレンズ座部を有するレンズ枠に支持された状態で前記回転台部に載置され、前記回転保持手段は、前記レンズ枠の側面の曲面に対して周方向に沿った二点以上で外接する挟部を有する支持部材と、前記レンズ枠の側面を前記挟部とにて挟持するとともに前記仮想直線に略平行な直線を回転軸として回転する回転ローラと、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、レンズ座部にレンズが着座された状態でレンズ枠が回転台部に載置される。レンズ枠の側面は支持部材の挟部と回転ローラとにより挟持されて位置が固定される。このとき、レンズ枠は挟部と回転ローラにより三点支持されている。挟部と回転ローラとでレンズ枠を挟持した状態で回転ローラを回転させると、レンズ枠が回転される。
挟部と回転ローラとによる挟持によってレンズ枠の位置を固定することができる。また、回転ローラの回転でレンズ枠を回転させることができるので、レンズ枠を手で回転させたりする場合に比べて、レンズ枠の回転速度や回転軸を安定させることができる。その結果、偏芯測定の精度を向上させることができる。
【００２６】
請求項７に記載の偏芯測定装置は、レンズ枠のレンズ座面上に配設された状態のレンズに対して前記レンズ座面側から前記レンズに向けて光を照射するとともに前記レンズの近軸焦点に結像させる照明光学系および前記レンズからの反射光を観測して前記レンズの偏芯を測定する観測手段を有する偏芯測定ユニットを備えることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、レンズ枠のレンズ座面にレンズが配設された状態でレンズ座面側のレンズ面について偏芯測定することができる。すると、偏芯測定の結果から、レンズの曲率中心がレンズ枠の中心軸からずれているか知ることができる。例えば、レンズ座部側のレンズ面について曲率中心がレンズ枠の中心から大きくずれている場合には、レンズ座面が傾いているかまたはレンズ座面の中心軸がレンズ枠の外径基準軸からずれているなどレンズ枠に加工誤差が生じていることを検知することができる。このように従来は測定できなかったレンズ座部側からのレンズ偏芯測定が可能となることで、レンズ枠に対するレンズ偏芯を精密に検査することができ、光学機器の性能を向上させることに資する。
【００２８】
請求項８に記載のレンズ取付方法は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の偏芯測定装置を用いてレンズ枠にレンズを取り付けるレンズ取付方法であって、前記レンズ枠は、両端開口の円筒の内側に前記レンズを着座させるレンズ座部を有し、前記レンズ座部に前記レンズを載置した状態において前記第１偏芯測定ユニットおよび前記第２偏芯測定ユニットのいずれか一方により前記レンズ座部側のレンズ面の偏芯を測定する初期測定工程と、前記初期測定工程によって測定された偏芯量を予め設定された許容値と比較する比較工程と、前記比較工程において前記レンズ座部側のレンズ面の偏芯量が前記許容値以下であった場合に、前記レンズ座部とは反対側のレンズ面について前記第１偏芯測定ユニットおよび前記第２偏芯測定ユニットのいずれか他方によって偏芯測定を行うとともに測定結果から前記レンズ座部とは反対側のレンズ面について調芯する調芯工程と、
前記調芯工程により調芯された状態で前記レンズを前記レンズ枠に取り付け固定する取付工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
ここで、前記比較工程において前記レンズ座部側のレンズ面の偏芯量が前記許容値を超えた場合には前記レンズ枠を交換する交換工程を備えていることが好ましい。
このような構成によれば、まず、初期測定工程においてレンズ座部側のレンズ面（うら面）について測定し、得られた偏芯量を許容値と比較する（比較工程）。比較結果から偏芯量が許容値以内であれば、次にレンズ座部とは反対側のレンズ面（おもて面）について偏芯測定を行うとともにおもて面の曲率中心をレンズ枠の中心軸上に合わせる調芯を行う（調芯工程）。このとき、レンズうら面の偏芯量が許容値以内であれば、レンズ座部上でレンズをずらしてもうら面の曲率中心は変位せず、おもて面の調芯によりレンズ光軸とレンズ枠の中心軸とを略一致させることができる。そして、調芯された状態でレンズ枠にレンズを固定する（取付工程）。すると、レンズ枠の中心軸に対して偏芯を許容値以内に抑え、正確に調芯されたレンズを得ることができる。
【００３０】
初期測定工程においてレンズうら面の偏芯測定を行うことによりレンズ枠の加工誤差を評価することができる。そして、加工精度が許容値以内であるレンズ枠にのみレンズの組み付けを行うことができ、加工誤差の大きいレンズ枠については排除することができる。その結果、レンズ枠に組み付けられたレンズの光学性能を向上させることができ、また、製品の性能を高い水準に保つことで信頼性を向上させることができる。
【００３１】
請求項９に記載のレンズ偏芯検査方法は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の偏芯測定装置を用いて、レンズ枠に取り付けられたレンズの偏芯を検査するレンズ偏芯検査方法であって、前記レンズ枠は両端開口の円筒の内側に前記レンズを着座させるレンズ座部を有し、前記レンズは前記レンズ座部に着座した状態で取り付け固定され、前記レンズ座部側のレンズ面の偏芯を測定する初期測定工程と、前記初期測定工程によって測定された偏芯量を予め設定された許容値と比較する比較工程と、を備えることを特徴とする。
【００３２】
このような構成によれば、まず、初期測定工程においてレンズ座部側のレンズ面（うら面）について測定し、得られた偏芯量を許容値と比較する（比較工程）。比較結果からうら面の偏芯量が許容値を超える場合、レンズ枠の加工誤差に問題があると判断することができる。つまり、レンズ座部が傾いていたり、レンズ座部の中心軸とレンズ枠の外径中心とが大きくずれていたりするために、うら面の曲率中心がレンズ枠の中心軸からずれていると判断される。
従来は、レンズ座部側からレンズのうら面について偏芯測定することができなかったため、うら面の曲率中心がずれていても検知できなかった。そのため、レンズ枠の加工誤差に起因する光学的不良について原因を特定することができなかった。しかし、レンズ座部側からレンズうら面の偏芯測定を行うことができるので、レンズ枠の加工誤差を評価することができ、レンズの光学性能検査をより精密に細かく行うことができる。
【００３３】
【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。
〔偏芯測定装置の構成〕
図１に、本発明に係る偏芯測定装置の一実施形態の正面図を示す。
この偏芯測定装置１００は、被検レンズ６（図３参照）の一面にあたるおもて面６１の偏芯を測定する第１偏芯測定ユニット１Ａと、被検レンズ６の他面にあたるうら面６２の偏芯を測定する第２偏芯測定ユニット１Ｂと、被検レンズ６を回転可能に保持する回転保持手段３と、を備えて構成されている。
図２に、偏芯測定装置１００の側面図を示す。
第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとは、略Ｕ字状のフレーム２の一端と他端にそれぞれ設けられ、フレーム２と第１偏芯測定ユニット１Ａとの間およびフレーム２と第２偏芯測定ユニット１Ｂとの間にはスライド機構２１が設けられている。
スライド機構２１は、フレーム２に固定された固定部材２２と、固定部材２２に対してスライド可能に設けられ偏芯測定ユニット１Ａ、１Ｂに一体化された可動部材２３とを備えて構成されている。可動部材のスライド方向は光軸Ｌに沿って平行方向であり、スライド機構２１のスライド量は調整ダイヤル２４によって調整可能である。
【００３４】
図３に、偏芯測定装置１００の構成概略図を示す。第１偏芯測定ユニット１Ａおよび第２偏芯測定ユニット１Ｂのそれぞれの基本的構成は図８において説明した構成に等価である。
第１偏芯測定ユニット１Ａは、被検レンズ６のおもて面６１に光を照射する第１照明光学系１１Ａと、被検レンズ６のおもて面６１からの反射像を観測する第１観測手段１６Ａとを備えて構成されている。
第２偏芯測定ユニット１Ｂは、被検レンズ６のうら面６２に光を照射する第２照明光学系１１Ｂと、被検レンズ６のうら面６２からの反射像を観測する第２観測手段１６Ｂとを備えて構成されている。
【００３５】
ここで、第１照明光学系１１Ａは、光源１２Ａから被検レンズ６を結ぶ光軸ＬＡ上に、光源１２Ａと、光源１２Ａからの光を集束するコンデンサレンズ１３Ａと、コンデンサレンズ１３Ａの焦点に配置されたピンホール１４１Ａを有するターゲット（指標）１４Ａと、ピンホール１４１Ａからの光を被検レンズ６の近軸焦点に投影する対物レンズ１５Ａと、を備えて構成されている。第１観測手段１６Ａは、対物レンズ１５Ａと被検レンズ６の間に配置され被検レンズ６からの光を略直角に反射するビームスプリッタ１７Ａと、ビームスプリッタ１７Ａからの光を集光する投影レンズ１８Ａと、ＣＣＤカメラ１９Ａとを備えて構成されている。
第２照明光学系１１Ｂは、光軸ＬＢ上に、光源１２Ｂと、コンデンサレンズ１３Ｂと、ピンホール１４１Ｂを有するターゲット１４Ｂと、対物レンズ１５Ｂと、を備えて構成されている。第２観測手段１６Ｂは、ビームスプリッタ１７Ｂと、投影レンズ１８Ｂと、ＣＣＤカメラ１９Ｂとを備えて構成されている。
【００３６】
第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとは被検レンズ６を間にして上下対称に配置されている。すなわち、第１照明光学系１１Ａは、被検レンズ６のおもて面６１に遠い側から順に光源１２Ａ、コンデンサレンズ１３Ａ、ターゲット１４Ａ、対物レンズ１５Ａが配置されている。第２照明光学系１１Ｂは、被検レンズ６のうら面６２に遠い側から順に光源１２Ｂ、コンデンサレンズ１３Ｂ、ターゲット１４Ｂ、対物レンズ１５Ｂが配置されている。さらに、第１照明光学系１１Ａの光軸ＬＡと第２照明光学系の光軸ＬＢとは、同じ直線上に乗っており、第１照明光学系１１Ａの光軸ＬＡと第２照明光学系１１Ｂの光軸ＬＢとを結ぶと一本の仮想直線としての光軸Ｌになる。
【００３７】
回転保持手段３は、光軸Ｌを回転軸として回転可能に設けられた回転台部３１と、回転時における被検レンズ６の位置決めをする支持手段４１と、被検レンズ６を回転させる回転駆動機構５１と、を備えて構成されている。
【００３８】
回転台部３１は、光軸Ｌに略直交した平坦面を有する基台３６の略中央部において基台３６に対して回転可能に設けられている。
基台３６は、第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとの間においてフレーム２に固定され、光軸Ｌに沿って貫通形成された円形孔３６１と、円形孔３６１の側壁から穿設され基台３６を横貫する通気孔３６６と、通気孔３６６に通じる接続口３６７とを備えている。この接続口３６７には別途設けられる真空ポンプ（不図示）が接続される。円形孔３６１は、第２偏芯測定ユニット１Ｂ側から第１偏芯測定ユニット１Ａ側に至る途中に平坦部３６２をもって拡径している。円形孔３６１の平坦部３６２には支持リング３６３が固定され、支持リング３６３の中央には回転台部３１を回転可能に支持する支持孔３６４が開口形成されている。
【００３９】
回転台部３１は、支持リング３６３の支持孔３６４に回転可能に挿入される回転軸部３２と、回転軸部３２の上縁部から張り出して形成された鍔状のフランジ部３３と、を備え、フランジ部３３が支持リング３６３に引っ掛かって支持リング３６３に回転台部３１が回転可能に軸承されている。回転台部３１は、フランジ部３３の上面、つまり、支持リング３６３上に載置されて図３中で第１偏芯測定ユニット１Ａ側となる上面に被検レンズ６を載置するテーブル面３４を有する。
回転台部３１には、支持リング３６３に支持された状態において光軸Ｌに沿って貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５の第２偏芯測定ユニット１Ｂ側は円形孔３６１に連通しており、円形孔３６１の第２偏芯測定ユニット１Ｂ側に嵌合された光透過性の窓部材３６５によって封じられている。なお、通気孔３６６は円形孔３６１から貫通孔３５に連通しており、通気孔３６６から真空ポンプで引くと貫通孔３５内が減圧される。
【００４０】
支持手段４１は、基台３６に対して光軸Ｌに略平行方向にスライドする平行スライド機構４２と、平行スライド機構４２に接続され光軸Ｌに対して略直交方向にスライドする直交スライド機構４３と、光軸Ｌに略直交して設けられ先端がテーブル面３４の近傍に位置し基端が直交スライド機構４３に接続された支持部材４４と、を備えて構成されている。
平行スライド機構４２は、光軸Ｌに沿った方向にガイド軸を有する平行ガイド部材４２２と、平行ガイド部材４２２に光軸Ｌに沿った方向へ摺動可能に設けられた平行スライド部材４２３と、平行ガイド部材４２２と平行スライド部材４２３との間に設けられ平行スライド部材４２３のスライド量を調整するスライド調整手段４２４と、を備えて構成されている。平行ガイド部材４２２は、基台３６に固定された固定部材４２１に取り付けられて固定されている。スライド調整手段４２４は、平行ガイド部材４２２のガイド方向に沿って形成された溝に軸を中心に回転可能に設けられた調整ネジで構成されている。平行スライド部材４２３は、調整ネジに螺合し、調整ネジの回転により移動される。
【００４１】
直交スライド機構４３は、光軸Ｌに略直交方向にガイド軸を有する直交ガイド部材４３１と、光軸Ｌに略直交方向へ摺動可能に直交ガイド部材４３１に設けられた直交スライド部材４３２と、直交ガイド部材４３１と直交スライド部材４３２との間に設けられ直交スライド部材４３２のスライド量を調整するスライド調整手段４３３と、を備えて構成されている。
直交ガイド部材４３１は、平行スライド部材４２３にスペーサ４３４を間にして固定された連結部材４３５に取付固定されている。連結部材４３５は、光軸Ｌに略平行な取付片部４３６の一端から光軸Ｌに略直交方向へ延びるガイド固定部４３７を有する略Ｔ字型の部材であり、取付片部４３６がスペーサ４３４を間にして平行スライド部材４２３に取り付け固定され、ガイド固定部４３７に直交ガイド部材４３１が固定されている。スライド調整手段４３３は、直交ガイド部材４３１のガイド方向に沿った溝に設けられた調整ネジであって、調整ネジと直交スライド部材４３２とが螺合されている。
【００４２】
支持部材４４は、基台３６に対して略平行に設けられた長手状の部材であって、基端を直交スライド部材４３２に固定されている。支持部材４４の先端は、テーブル面３４の近傍に配置されており、また、凹状に凹まされて形成されテーブル面３４上に載置された支持対象を挟み込む挟部４５を有している。挟部４５は、回転台部３１にレンズ枠としての鏡筒７が載置されたときに、鏡筒７の側面に当接して二点支持で鏡筒７を挟める程度の曲率で凹設されている。
【００４３】
回転駆動機構５１は、回転台部３１に載置された支持対象を支持部材４４とは反対側から挟むとともに光軸Ｌに平行な軸を回転軸として回転する回転ローラ５２と、回転ローラ５２を回転させる駆動モータ５３と、駆動モータ５３の駆動力を回転ローラ５２に伝達するベルト５４とを備えている。
回転ローラ５２は、図４に示されるように、その周端面を支持対象に押し当てることにより支持対象を挟部４５とともに挟持して支持対象の位置を固定する。
また、回転ローラ５２の周端面が支持対象に押接された状態で回転ローラ５２が回転すると、支持対象が回転台部３１とともに回転される。なお、回転ローラ５２は、基台３６の上面に平行な平面上で移動可能かつ所定の位置で固定可能に設けられている。
駆動モータ５３と回転ローラ５２とにはベルト５４が渡設され、駆動モータ５３の回転駆動がベルト５４を介して回転ローラ５２に伝達される。
【００４４】
このような構成を備える偏芯測定装置の使用について説明する。
〔レンズ取付方法〕
鏡筒７にレンズ６を組み付ける場合を例示して説明する。
ここで、鏡筒７とは、望遠鏡や顕微鏡などの光学機器において、対物レンズや接眼レンズなどを固定支持する筒部材であって、鏡筒７にレンズ６を組み付ける場合、鏡筒７の内部に設けられたレンズ座面（レンズ座部、図５参照）７１にレンズを配設する。そして、鏡筒７の回転対称軸に相当する基準軸Ｌ７とレンズの光軸Ｌ６とを一致させるように調芯することが必要となる。
【００４５】
レンズ６を組み付ける鏡筒７を回転台部３１のテーブル面３４に載置する。このとき、平行スライド機構４２および直交スライド機構４３の調整手段４２４、４３３によるスライド量調整と回転ローラ５２の位置を調整とにより、鏡筒７の基準軸Ｌ７を回転台部３１の回転軸に一致させる。このとき、鏡筒７の基準軸Ｌ７が偏芯測定装置１００の光軸ＬＡ、ＬＢ（光軸Ｌ）に一致する。この状態で鏡筒７のレンズ座面７１にレンズ６を載置する（図５、図６参照）。さらに、接続口３６７に真空ポンプを接続して通気孔３６６から真空引きする。すると、貫通孔３５内が減圧されることによりレンズ６がレンズ座面７１に強く引き付けられる。
【００４６】
レンズ６が鏡筒７のレンズ座面７１に載置された状態でレンズ６のうら面６２について第２偏芯測定ユニット１Ｂにより偏芯測定する（初期測定工程）。レンズ６のうら面６２の偏芯を測定する手順については基本的に背景技術で説明したのと同様である。
つまり、光源１２Ｂから発射された光はピンホール１４１Ｂを通過したのち対物レンズ１５Ｂから窓部材３６５および貫通孔３５を通ってレンズ６に投影される。このとき、スライド機構２１によって第２偏芯測定ユニット１Ｂをスライドさせてレンズ６の近軸焦点つまりレンズ６が球面レンズであればレンズ６のうら面の曲率中心に光を結像させる。レンズ６に入射された光は、レンズ６から平行光として反射され、反射像は、ビームスプリッタ１７Ｂで反射されてＣＣＤカメラ１９Ｂで観測される。
【００４７】
この状態で、駆動モータ５３によって回転ローラ５２を回転させて回転台部３１とともに鏡筒７を回転させる。すると、レンズ６の回転にあわせて反射像が移動し、反射像の移動からうら面６２の偏芯を測定する。このとき、うら面６２の偏芯量を予め設定された許容値と比較し（比較工程）、うら面６２の偏芯量が予め設定された許容値以内であれば引き続いておもて面６１の偏芯測定を行う。
うら面６２の偏芯量が許容値を超える場合には、鏡筒７に許容値を超える加工誤差があると判断して、鏡筒７を取り替えて再びうら面６２の偏芯測定を行う。
なお、許容値は、レンズ６の光軸Ｌ６と鏡筒７の基準軸Ｌ７との調芯ずれが光学性能に影響を与えない範囲内で適宜設定される。
【００４８】
ここで、レンズ座面７１が回転台部３１のテーブル面３４に平行であってかつ鏡筒７の基準軸Ｌ７にレンズ座面７１の基準軸Ｌ７が一致していれば、うら面６２の曲率中心は必ず鏡筒７の基準軸Ｌ７上に位置して、さらに、レンズ６２を回転させてもうら面６２の曲率中心は移動しないはずである。逆に言い換えると、レンズ６のうら面６２の偏芯測定において、許容値を超える偏芯があった場合には、レンズ座面７１が傾いているか、もしくは、鏡筒７の基準軸Ｌ７がレンズ座面７１の基準軸に一致していないと判断できる。
例えば、図５のように、鏡筒７の底面に平行な基線に対してレンズ座面７１が傾斜θを有する場合がある。あるいは、図６のように、鏡筒７の基準軸Ｌ７とレンズ座面７１の基準軸Ｌ７１とがずれている場合がある。つまり、レンズ６の凸状に湾曲した部分を嵌める孔部が鏡筒７に形成され、レンズ６がこの孔部に嵌められた状態で孔部の開口端周縁のレンズ座面７１に支持されるとき、鏡筒７の中心軸（基準軸Ｌ７）と前記孔部の中心軸（基準軸Ｌ７１）とがずれていることがある。このように、レンズ座面７１の傾斜が許容量を超えていたり、鏡筒７とレンズ座面７１とで基準軸（Ｌ７、Ｌ７１）が大きくずれていたりすると、うら面６２の偏芯を測定したときに偏芯量が許容値を超えることになる。しかも、レンズ６の角度を調整してもうら面６２の曲率中心を移動させることはできない。したがって、うら面６２の偏芯測定において偏芯量が許容値を超える場合には、鏡筒７に許容できない加工誤差があるとして鏡筒を交換する（交換工程）。
【００４９】
うら面６２の偏芯量が許容値以下である場合、続いて第１偏芯測定ユニット１Ａによりレンズ６のおもて面６１の偏芯測定を行う。おもて面６１の偏芯測定の手順はうら面６２の測定の場合と基本的に同じである。このとき、おもて面６１の偏芯量に応じてレンズ６の角度をレンズ座面７１上で調整しておもて面６１の曲率中心を鏡筒７の基準軸Ｌ７上に調芯する（調芯工程）。なお、うら面６２の偏芯測定において許容値以下になっている場合、レンズ座面７１上でレンズ６の角度や位置を変化させてもうら面６２の曲率中心は変位しない。
おもて面６１の調芯により、おもて面６１の曲率中心が鏡筒７の基準軸Ｌ７上に位置した状態のままで、レンズ６を鏡筒７に固定する。すると、鏡筒７に対して表裏両面の偏芯を小さくしたレンズを得る。
【００５０】
〔レンズ偏芯検査方法〕
次に、鏡筒７に組み付けられたレンズ６の偏芯測定について説明する。
レンズ６が組み付けられた鏡筒７を回転台部３１のテーブル面３４上に載置して、おもて面６１およびうら面６２の偏芯測定を行う（初期測定工程）。偏芯測定の手順についてはレンズ取付方法で説明した手順に基本的に同じである。レンズ６のおもて面６１およびうら面６２について回転台部３１の回転角度に対して各面の偏芯量および偏芯方向を測定する。測定結果からおもて面６１およびうら面６２の曲率中心を求め、例えば図７に示されるように、おもて面６１とうら面６２の曲率中心を結ぶと、レンズ光軸Ｌ６が求められる。レンズ光軸Ｌ６からレンズ偏芯の立体配置が求められ、レンズ光軸Ｌ６の傾きを鏡筒７の基準軸Ｌ７を基準にして予め設定された許容値と比較して評価すると（比較工程）、鏡筒７に組み付けられたレンズの光学性能を評価する検査を行うことができる。
【００５１】
以上、このような構成からなる偏芯測定装置およびこの偏芯測定装置１００を用いたレンズ取付方法、レンズ偏芯検査方法によれば、次の効果を奏することができる。
（１）第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとが設けられ、レンズ６の表裏両面を測定することができる。表裏両面について偏芯測定することができるので、おもて面６１の曲率中心とうら面６２の曲率中心とを結んでレンズ光軸Ｌ６を求めることができる。レンズ６が鏡筒７に組み付けられている場合、レンズ６のうら面６２について偏芯測定することにより、鏡筒７の加工誤差を検査することができる。その結果、高精度の光学性能を有するレンズ６を提供でき、また、光学的不良が生じた場合でも鏡筒７の加工誤差を原因として特定することができる。
【００５２】
（２）回転台部３１の貫通孔３５、基台３６の円形孔３６１および窓部材３６５を通って光が透過可能であるので、基台３６を挟んでレンズ６とは反対側に配設された第２偏芯測定ユニット１Ｂによってレンズ６のうら面６２を測定することができる。
（３）貫通孔３５に通じる通気孔３６６が設けられ、この通気孔３６６から真空ポンプで真空引きすることにより、レンズ６を鏡筒７のレンズ座面７１に引き付けることができる。すると、レンズ６がレンズ座面７１から浮き上がらないので偏芯測定が正確となり、また、レンズ６の調芯をした状態でレンズ６が容易に動くことがないため、鏡筒７にレンズ６を固定する作業を確実に行うことができる。
【００５３】
（４）平行スライド機構４２および直交スライド機構４３により支持部材４４の位置が調整可能であり、また、回転ローラ５２の位置も調整可能であることから、種々のサイズの鏡筒７をテーブル面３４上に支持固定することができる。そして、支持部材４４の先端の挟部４５と回転ローラ５２との挟持で三点支持されることにより鏡筒７が光軸Ｌを回転中心として正確に回転される。その結果、偏芯測定を正確に行うことができる。
【００５４】
（５）鏡筒７のレンズ座面７１に載置された状態でレンズうら面６２の偏芯測定をすることができ、レンズ座面７１に載置された状態のレンズうら面６２の偏芯から鏡筒７の加工誤差を評価することができる。よって、鏡筒７にレンズ６を組み付ける際に、まず、レンズうら面６２の偏芯を測定することによって、鏡筒７の基準軸Ｌ７に対するレンズうら面６２の偏芯を許容値以内にできる。すると、鏡筒７に組み付けられたレンズ６の光学性能を向上させることができるとともに、組み付け不良を排除できるので製品の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
（６）鏡筒７に組み付けられた状態のレンズ６に関してうら面６２の偏芯を測定することができるので、鏡筒７の加工誤差について検査することができる。そして、鏡筒７の加工誤差に起因する不良がある場合には、簡便に原因を特定することができる。
【００５６】
尚、本発明の偏芯測定装置、レンズ取付方法、レンズ偏芯検査方法は、上記実施形態にのみ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変更を加え得ることは勿論である。
第１偏芯測定ユニット１Ａおよび第２偏芯測定ユニット１Ｂの構成は上記実施形態に限定されず、種々の構成を採用できることはもちろんである。すなわち、対物レンズ１５Ａ、１５Ｂは、アフォーカル系を利用したレンズ系に代えてもよく、またビームスプリッタ１７Ａの位置や構成も種々変更可能である。要は、反射式の偏芯測定ユニット１Ａ，１Ｂを被検レンズ６のおもて面６１側とうら面６２側とに配設して、被検レンズ６の位置や向きを変えることなくおもて面６１とうら面６２とを測定できればよい。
【００５７】
被検レンズ６が凸レンズであっておもて面６１とうら面６２とを有する場合を例示して説明したが、被検レンズ６は凹レンズであってもよい。
【００５８】
第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとを備えた構成について説明したが、レンズ６のうら面６２についてのみ偏芯測定する場合には第２偏芯測定ユニット１Ｂのみを有していてもよい。つまり、回転台部３１のテーブル面３４とは反対側に配設され、テーブル面３４上に載置された鏡筒７のレンズ座面７１側からレンズ６のうら面６２について偏芯測定すれば、鏡筒７の加工誤差を評価することができるからである。
【００５９】
回転保持手段３としては回転台部３１を有している場合について説明したが、支持部材４４と回転ローラ５２によって鏡筒７を支持できる場合には必ずしも回転台部３１は備えていなくてもよい。
【００６０】
第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとの光軸ＬＡ、ＬＢが一本の仮想直線Ｌに一致している場合を例に説明したが、多少ずれていてもよい。そして、回転保持手段３は、光軸Ｌを回転軸として回転する回転台部３１を備えているとして説明したが、回転台部３１の回転軸は光軸Ｌ（仮想直線）からずれていてもよい。偏芯測定ユニット１Ａ、１Ｂの光軸Ｌと回転台部３１の回転軸とが一致している場合、ＣＣＤカメラ１９Ａ、１９Ｂで観測される反射像は画面の中央で観測される。このとき、画面の中心点を中心とした反射像のリサージュ図形が描かれ、リサージュ図形は偏芯量に応じた半径を有する。偏芯測定ユニット１Ａ、１Ｂの光軸Ｌと回転台部３１の回転軸とがずれている場合、ずれ量に応じて画面の中心点からずれた位置を中心とした反射像のリサージュ図形が描かれ、このリサージュ図形は偏芯量に応じた半径を有する。いずれの場合においても、リサージュ図形の半径に基づいて被検レンズ６の偏芯量を測定することができる。
【００６１】
また、第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとで光軸ＬＡ、ＬＢがずれている場合、ＣＣＤカメラ１９Ａ、１９Ｂで観測される画面の中心が異なる。したがって、レンズ光軸Ｌ６を求める場合に、レンズおもて面６１を観測して得られるリサージュ図形の中心とレンズうら面６２を観測して得られるリサージュ図形の中心を画面上で結んだだけではレンズ６の光軸Ｌ６を求めることができない。この場合、まず、光軸と外径基準の中心軸とが一致しているかあるいは両者の関係がわかっているレンズを第１、第２偏芯測定ユニット１Ａ、１Ｂで測定する。測定する対象としては中心が一つである球体などでもよい。この測定結果に基づいて、第１偏芯測定ユニット１Ａと第２偏芯測定ユニット１Ｂとの光軸ＬＡ、ＬＢのずれ量を予め算出しておく。そして、このようにして求められた光軸ＬＡ、ＬＢのずれ量に基づいてレンズ６の光軸Ｌ６を補正して求めればよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の偏芯測定装置によれば、被検レンズの表裏両面について偏芯測定することができ、本発明のレンズ取付方法によれば、鏡筒とレンズとの調芯を正確にでき、本発明のレンズ偏芯検査方法によれば、鏡筒に取り付けられたレンズの偏芯を検査できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏芯測定装置に係る一実施形態の正面図である。
【図２】前記実施形態において、偏芯測定装置の側面図である。
【図３】前記実施形態において、内部構成を模式的に示す図である。
【図４】前記実施形態において、支持部材と回転ローラとで鏡筒を支持する様子を示す図である。
【図５】前記実施形態において、鏡筒にレンズを取り付ける様子を示す図である。
【図６】前記実施形態において、鏡筒にレンズを取り付ける様子を示す図である。
【図７】前記実施形態において、レンズの光軸の立体配置を求める様子を示す図である。
【図８】従来の偏芯測定装置の構成を示す図である。
【図９】従来のレンズ偏芯測定の様子を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ第１偏芯測定ユニット
１Ｂ第２偏芯測定ユニット
３回転保持手段
６レンズ
７鏡筒（レンズ枠）
１１Ａ第１照明光学系
１１Ｂ第２照明光学系
１２Ａ、１２Ｂ光源
３１回転台部
３５貫通孔
４４支持部材
４５挟部
４５窓部材
４６通気孔
４７接続口
５２回転ローラ
６１レンズおもて面
６２レンズうら面
７１レンズ座面（レンズ座部）
１００偏芯測定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an eccentricity measuring device, a lens mounting method, and a lens eccentricity inspection method. Specifically, an eccentricity measuring device that measures the eccentricity of both the front and back surfaces of the lens, a lens mounting method for attaching the lens to the lens barrel, and a lens eccentricity test that measures the eccentricity of the front and back surfaces of the lens incorporated in the lens barrel Regarding the method.
[0002]
[Background]
A lens used in an optical apparatus measures the eccentricity between the optical axis center and the outer diameter center of the lens, and an eccentricity measuring device that measures such lens eccentricity is known (for example, Patent Document 1). ). For example, the eccentricity measuring apparatus shown in FIG. 8 is a reflection type eccentricity measuring apparatus, which is provided so as to be rotatable about the optical axis L and on which the lens 6 to be tested is placed, A light source 11 that irradiates light to the lens 6 to be examined along the axis L, a condenser lens 12 that focuses the light from the light source 11, a target 14 having a pinhole 141 disposed at the focal point of the condenser lens 12, and a pin A projection lens 15 that projects the light from the hole 141 onto the paraxial focus of the lens 6 to be examined, and an observation means that is disposed between the lens 6 and the projection lens 15 and that observes the light from the lens 6 to be examined. 16.
The observation means 16 is a beam splitter 17 that reflects light from the lens 6 to be examined at a substantially right angle, an objective lens 18 that collects the light from the beam splitter 17, and a sensor that observes the light from the objective lens 18. The CCD camera 19 is provided.
[0003]
In the eccentricity measuring apparatus configured as described above, the light emitted from the light source 11 passes through the pinhole 141 and is then projected onto the test lens 6 by the projection lens 15.
At this time, by adjusting the position of the projection lens 15, the paraxial focal point of the test lens 6, that is, if the test lens 6 is a spherical lens, the light is focused on the center of curvature of the front surface 61 of the test lens 6. Further, the lens 6 to be examined is shifted on the rotary table 8 to adjust the angle so that the light from the projection lens 15 is focused on the paraxial focus. Since the light incident on the test lens 6 in this way is equivalent to light emitted from the paraxial focal point, it is reflected from the test lens 6 as parallel light. This reflected light is reflected by the beam splitter 17 and observed by the CCD camera 19. When the reflection image from the test lens 6 is observed while rotating the rotary table 8, the locus of the reflection image draws a Lissajous figure, and the eccentricity of the test lens 6 is measured by measuring the radius of the Lissajous figure. The
[0004]
Here, FIG. 9 shows a state when the test lens 6 which is a spherical lens is shifted on the rotary table 8. The lens 6 to be tested is supported on the rotary table 8 by a back surface 62, and the back surface 62 is a spherical surface. Therefore, the lens 6 is displaced on the rotary table 8 so that the center of curvature of the back surface 62 does not move and the back surface 62 is not decentered. The center of curvature of the front surface 61 is displaced as the subject lens 6 is shifted. Therefore, the lens eccentricity can be grasped by measuring the eccentricity of the front surface 61.
[0005]
In the above description, the example in which the eccentricity measurement is performed on the front surface 61 of the lens 6 to be examined has been described. Here, when the eccentricity measurement is also performed on the back surface 62, it is natural that the eccentricity measurement is performed by reversing the front and back of the lens 6 to be tested.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-205998 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above example is a case where eccentricity measurement is performed on a single lens. However, when the lens 6 is actually incorporated into an optical device, it is often not only used as a single lens but also in a state where the lens 6 is incorporated in a lens barrel 7 that is a lens frame. Therefore, it is necessary to measure the deviation between the reference axis L7 of the lens barrel 7 and the optical axis L6 of the lens 6 for the lens 6 incorporated in the lens barrel 7. Further, when the lens 6 is assembled to the lens barrel 7, it is necessary to perform alignment so that the optical axis L 6 of the lens 6 coincides with the reference axis L 7 of the lens barrel 7.
[0008]
Here, in the state where the lens 6 is assembled to the lens seating surface 71 of the lens barrel 7, it is possible to measure the eccentricity of the front surface 61 of the lens 6. Then, alignment is performed on the front surface 61 of the lens 6 and the angle of the lens 6 with respect to the lens barrel 7 is adjusted so that the center of curvature of the lens front surface 61 is positioned on the reference axis of the lens barrel 7. I can.
[0009]
However, as described above with reference to FIG. 9, the center of curvature of the rear surface 62 does not move by shifting the lens 6 to be measured on the high-precision rotary table 8, but the lens seat surface 71 of the lens barrel 7 is inclined. The situation is different when the axis of the lens seat surface 71 is deviated from the reference axis of the lens barrel 7. Therefore, even if the lens front surface 61 is aligned, the eccentricity of the back surface 62 is unknown. Furthermore, the eccentric measurement of the back surface 62 cannot be performed with the front surface 61 aligned.
[0010]
Conventionally, it has been considered that there is no eccentricity due to the lens barrel 7, or even if it is very small, it hardly affects the performance. Therefore, it is said that the eccentricity measurement and the alignment are sufficient by measuring only the lens front surface 61 incorporated in the lens barrel 7.
However, the actual lens barrel 7 has an axial deviation and a parallel error that occur during machining. Further, as the performance of the optical device increases, the allowable eccentricity limit of the lens seating surface 71 of the lens barrel 7 exceeds the processing accuracy, which causes a problem that the eccentricity of the lens 6 with respect to the lens barrel 7 cannot be ignored.
On the other hand, there is no device or method for measuring the eccentricity of both the front surface 61 and the back surface 62 of the lens 6 assembled to the lens barrel 7 when the lens 6 is assembled to the lens barrel 7. 7 and the lens 6 cannot be accurately aligned. Furthermore, even when the eccentricity is generated between the lens barrel 7 and the lens 6, the eccentricity between the lens 6 and the lens barrel 7 can be recognized in the present situation where only the front surface 61 of the lens 6 can be measured. It becomes an obstacle to problem solving.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an eccentricity measuring apparatus capable of measuring the eccentricity of both front and back surfaces of a lens to be examined, and to provide a lens mounting method capable of accurately aligning a lens barrel and a lens, and a lens barrel. An object of the present invention is to provide a lens eccentricity inspection method capable of inspecting the eccentricity of an attached lens.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The decentration measuring apparatus according to claim 1 irradiates light toward one surface of the test lens and forms an image on a paraxial focus of the test lens from one surface of the test lens. A first decentering measurement unit having first observing means for observing the reflected light of the first lens and measuring the decentering of one surface of the lens to be examined; and irradiating light toward the other surface of the lens to be examined; A second illuminating optical system that forms an image on the paraxial focus of the test lens; and second observation means that measures the eccentricity of the other surface of the test lens by observing the reflected light from the other surface of the test lens. And a second eccentricity measuring unit.
[0013]
According to such a configuration, the eccentricity measurement is performed by the first eccentricity measuring unit on, for example, the front surface which is one surface of the lens. That is, the first illumination optical system irradiates light at the focal point of the lens front surface, and the reflected light from the front surface is observed by the first observation means to measure the eccentricity of the front surface. Further, the second eccentricity measuring unit can perform the eccentricity measurement on the back surface which is the other surface of the lens without changing the lens upside down. That is, the second illumination optical system irradiates light on the focal point of the lens back surface, and the reflected light from the back surface is observed by the second observation means to measure the eccentricity of the back surface.
[0014]
By providing the first eccentricity measuring unit and the second eccentricity measuring unit in this way, it is possible to measure the eccentricity without changing the posture of the lens on both the front and back surfaces of the lens. For example, even when the lens is assembled to the lens frame, the eccentricity measurement can be performed not only on the front surface of the lens but also on the back surface with the lens mounted on the lens seat portion of the lens frame. Then, by measuring the eccentricity of the back surface of the lens supported by the lens seat, it is possible to confirm whether the center of curvature of the back surface is on the reference axis of the lens frame, and evaluate the processing error of the lens frame. be able to.
[0015]
Conventionally, when the lens is assembled to the lens frame, only the front surface of the lens can be measured. Therefore, there is no means to confirm whether the center of curvature of the lens back surface is deviated from the center axis of the lens frame, and the lens optical axis and the center axis of the lens frame are deviated due to the processing error of the lens frame. But it couldn't be detected.
However, since the eccentricity measurement can be performed on both the front and back surfaces, the optical axis of the lens can be accurately obtained by connecting the center of curvature of the front surface and the center of curvature of the back surface. Then, by comparing the lens optical axis with the central axis of the lens frame, the optical performance of the lens attached to the lens frame can be accurately evaluated. In particular, by measuring the eccentricity of the lens back surface, the lens is not assembled to a lens frame having an unacceptable processing error. Further, the cause of the optical failure can be specified as the processing error of the lens frame by measuring the eccentricity of the lens back surface. In this way, it is possible to measure the eccentricity of not only the front surface of the lens but also the back surface of the lens, so that it is possible to provide a lens with higher precision optical performance and dramatically improve the accuracy of the optical device. It greatly contributes to.
[0016]
The eccentricity measuring device according to claim 2 is the eccentricity measuring device according to claim 1,
The first eccentricity measuring unit and the second eccentricity measuring unit are disposed with their optical axes substantially coincident with each other on one virtual straight line, and the test lens can be rotated about the virtual straight line as a rotation axis. The rotation holding means supports the test lens on at least one of the one surface side and the other surface side of the test lens and transmits light along the virtual straight line. Is formed so as to be transparent.
[0017]
According to such a configuration, the optical axis of the test lens is substantially coincided with the virtual straight line, the test lens is held by the rotation holding means, and the test lens is rotated. Then, the first eccentric measurement unit and the second eccentric measurement unit respectively measure the eccentricity of the front and back surfaces of the lens. Then, the lens optical axis can be obtained by connecting the center of curvature of the lens front surface and the center of curvature of the back surface from the measurement result. Further, when the center of curvature is obtained while rotating the lens about the front surface and the back surface of the lens attached to the lens frame, the three-dimensional arrangement of the lens eccentricity can be obtained.
Even when the test lens is held by the rotation holding means, light can be transmitted from the rotation holding means side. Then, not only can the eccentricity be measured on the surface of the test lens opposite to the rotation holding means, but also the surface on the rotation holding means side of the test lens can be irradiated and the reflected light can be observed. is there. Therefore, the lens front surface and the back surface can be decentered by the first decentering measurement unit and the second decentering measurement unit in a state where the test lens is held by the rotation holding means.
[0018]
Here, the optical axis of the eccentricity measuring unit basically means a line connecting the light source and the center of the measuring object (test lens).
The optical axis of the first eccentricity measuring unit and the optical axis of the second eccentricity measuring unit may not only be completely coincident on one virtual straight line, but may be slightly deviated. Further, not only when the rotation axis of the test lens completely coincides with the optical axis of the eccentricity measuring unit, the rotation axis of the test lens and the optical axis of the eccentricity measurement unit may be slightly shifted. For example, the rotation axis of the test lens may be deviated from the optical axis of the eccentricity measuring unit as long as a Lissajous figure drawn by a reflected image from the test lens can be observed.
[0019]
The eccentricity measuring apparatus according to claim 3 is the eccentricity measuring apparatus according to claim 2,
The rotation holding means includes a turntable portion that is disposed on either one side of the lens to be examined and the other surface side and rotates about the virtual straight line and has a through hole along the virtual straight line. It is characterized by providing.
[0020]
According to such a configuration, when the lens is placed on the turntable, or when the lens frame on which the lens is assembled is placed on the turntable, the lens is rotated together with the turntable on the turntable. be able to. Since the through hole is formed in the turntable part along the virtual straight line, the lens can be irradiated with light through the through hole. Therefore, not only can the eccentricity measurement be performed on the lens surface on the side opposite to the turntable unit, but also the eccentricity measurement can be performed on the lens surface on the turntable unit side.
[0021]
The eccentricity measuring device according to claim 4 is the eccentricity measuring device according to claim 3,
A window member that is provided on the opening side of the through hole opposite to the test lens and transmits light, and the through hole is sealed by the test lens and the window member in the through hole. And a pressure reducing means for reducing the pressure.
[0022]
According to such a configuration, when the lens is placed on the turntable, one end side of the through hole is closed by the lens, and the other end side of the through hole is closed by the window member. When the pressure in the through hole is reduced by the pressure reducing means, the lens position is fixed by pulling the lens toward the turntable. Then, even if the turntable unit is rotated, the lens is not shaken, so that the accuracy of the eccentricity measurement can be improved.
Here, the window member may be fitted and attached to one end of the through hole, and when there is a hole continuous to the through hole, the window member may be attached to the continuous hole. And that the through hole is sealed includes not only the case where the window member is directly attached to the through hole, but also the case where the hole continuing to the through hole is sealed with the window member.
[0023]
The eccentricity measuring device according to claim 5 is the eccentricity measuring device according to claim 4,
The decompression means is a vent hole that communicates with the through-hole and is connected to a vacuum pump installed outside.
According to such a configuration, the inside of the through hole can be evacuated by the vacuum pump through the vent hole, and the lens can be pulled toward the turntable.
[0024]
The eccentricity measuring apparatus according to claim 6 is the eccentricity measuring apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein the test lens is configured such that the test lens is seated inside a cylinder having openings at both ends. The rotation holding means is circumscribed at two or more points along the circumferential direction with respect to the curved surface of the side surface of the lens frame in a state of being supported by a lens frame having a lens seat to be moved. A support member having a sandwiching portion; and a rotating roller that sandwiches a side surface of the lens frame with the sandwiching portion and rotates about a straight line substantially parallel to the virtual straight line. .
[0025]
According to such a configuration, the lens frame is placed on the turntable with the lens seated on the lens seat. The position of the side surface of the lens frame is fixed by being sandwiched between the support member sandwiching portion and the rotating roller. At this time, the lens frame is supported at three points by the sandwiching portion and the rotating roller. When the rotating roller is rotated in a state where the lens frame is sandwiched between the sandwiching portion and the rotating roller, the lens frame is rotated.
The position of the lens frame can be fixed by nipping between the nipping part and the rotating roller. Further, since the lens frame can be rotated by the rotation of the rotating roller, the rotation speed and the rotation axis of the lens frame can be stabilized as compared with the case where the lens frame is rotated by hand. As a result, the accuracy of eccentricity measurement can be improved.
[0026]
The eccentricity measuring apparatus according to claim 7 irradiates light from the lens seating surface side toward the lens with respect to the lens disposed on the lens seating surface of the lens frame and closes the lens. An illuminating optical system that forms an image at an axial focal point and an eccentricity measuring unit that has observation means for observing reflected light from the lens and measuring the eccentricity of the lens are provided.
[0027]
According to such a configuration, it is possible to measure the eccentricity of the lens surface on the lens seat surface side in a state where the lens is disposed on the lens seat surface of the lens frame. Then, it can be known from the result of the eccentricity measurement whether the center of curvature of the lens is deviated from the center axis of the lens frame. For example, when the center of curvature of the lens surface on the lens seat side is greatly deviated from the center of the lens frame, the lens seat surface is tilted or the center axis of the lens seat surface is deviated from the outer diameter reference axis of the lens frame. It is possible to detect that a processing error has occurred in the lens frame. In this way, the lens eccentricity measurement from the lens seat side, which could not be measured conventionally, becomes possible, so that the lens eccentricity with respect to the lens frame can be accurately inspected, and the performance of the optical apparatus is improved. To contribute.
[0028]
The lens mounting method according to claim 8 is a lens mounting method for mounting a lens to a lens frame using the eccentricity measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the lens frame has both ends. A lens seat for seating the lens on the inner side of the cylinder of the opening, and either the first eccentricity measurement unit or the second eccentricity measurement unit in a state where the lens is placed on the lens seat In the initial measurement step for measuring the eccentricity of the lens surface on the lens seat side, the comparison step for comparing the eccentricity measured by the initial measurement step with a preset allowable value, and the comparison step When the decentering amount of the lens surface on the lens seat side is equal to or less than the allowable value, the first decentering measurement unit and the second decentering measurement unit on the lens surface on the opposite side of the lens seat. And alignment steps wick adjusting the lens surface opposite to the lens seat from the measurement results performs eccentricity measured by any other bets,
An attachment step of attaching and fixing the lens to the lens frame in a state of being aligned by the alignment step.
[0029]
Here, in the comparison step, it is preferable to include an exchange step of exchanging the lens frame when the amount of eccentricity of the lens surface on the lens seat portion side exceeds the allowable value.
According to such a configuration, first, the lens surface (back surface) on the lens seat portion side is measured in the initial measurement step, and the obtained eccentricity is compared with an allowable value (comparison step). If the amount of eccentricity is within the allowable value from the comparison result, then the eccentricity measurement is performed on the lens surface (front surface) opposite to the lens seat and the center of curvature of the front surface is Alignment is performed on the central axis (alignment process). At this time, if the decentering amount of the lens back surface is within an allowable value, the lens is displaced on the lens seat portion and the center of curvature of the other surface is not displaced, and the lens optical axis is aligned by the alignment of the front surface. The center axis of the lens frame can be made substantially coincident. Then, the lens is fixed to the lens frame in the aligned state (attachment process). As a result, it is possible to obtain an accurately aligned lens by suppressing the eccentricity within the allowable value with respect to the central axis of the lens frame.
[0030]
The lens frame processing error can be evaluated by measuring the eccentricity of the lens back surface in the initial measurement step. The lens can be assembled only to the lens frame whose processing accuracy is within the allowable value, and the lens frame having a large processing error can be eliminated. As a result, the optical performance of the lens assembled in the lens frame can be improved, and the reliability can be improved by keeping the product performance at a high level.
[0031]
A lens eccentricity inspection method according to a ninth aspect of the present invention is a lens eccentricity inspection method for inspecting the eccentricity of a lens attached to a lens frame using the eccentricity measuring device according to any one of the first to seventh aspects. In the inspection method, the lens frame has a lens seat portion for seating the lens inside a cylinder with openings at both ends, and the lens is attached and fixed in a state of being seated on the lens seat portion, and the lens seat side An initial measurement step of measuring the eccentricity of the lens surface, and a comparison step of comparing the eccentricity measured in the initial measurement step with a preset allowable value.
[0032]
According to such a configuration, first, the lens surface (back surface) on the lens seat portion side is measured in the initial measurement step, and the obtained eccentricity is compared with an allowable value (comparison step). From the comparison result, when the eccentric amount of the back surface exceeds the allowable value, it can be determined that there is a problem in the processing error of the lens frame. In other words, because the lens seat is tilted or the center axis of the lens seat and the center of the outer diameter of the lens frame are greatly deviated, it is determined that the center of curvature of the back surface is deviated from the center axis of the lens frame. Is done.
Conventionally, since it was not possible to measure the eccentricity of the back surface of the lens from the lens seat portion side, it could not be detected even if the curvature center of the back surface was deviated. For this reason, the cause of the optical failure caused by the processing error of the lens frame cannot be specified. However, since the eccentricity measurement of the lens back surface can be performed from the lens seat side, the processing error of the lens frame can be evaluated, and the optical performance inspection of the lens can be performed more precisely and finely.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of eccentricity measuring device]
In FIG. 1, the front view of one Embodiment of the eccentricity measuring apparatus which concerns on this invention is shown.
The eccentricity measuring apparatus 100 includes a first eccentricity measuring unit 1A that measures the eccentricity of the front surface 61 corresponding to one surface of the lens 6 (see FIG. 3), and a back surface corresponding to the other surface of the lens 6 to be tested. The second eccentricity measuring unit 1B that measures the eccentricity of 62 and the rotation holding means 3 that rotatably holds the lens 6 to be tested are configured.
FIG. 2 shows a side view of the eccentricity measuring apparatus 100.
The first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B are provided at one end and the other end of the substantially U-shaped frame 2, respectively, and between the frame 2 and the first eccentric measurement unit 1A and the frame. A slide mechanism 21 is provided between 2 and the second eccentric measurement unit 1B.
The slide mechanism 21 includes a fixed member 22 fixed to the frame 2 and a movable member 23 provided so as to be slidable with respect to the fixed member 22 and integrated with the eccentricity measuring units 1A and 1B. . The slide direction of the movable member is a parallel direction along the optical axis L, and the slide amount of the slide mechanism 21 can be adjusted by the adjustment dial 24.
[0034]
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the eccentricity measuring apparatus 100. The basic configurations of the first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B are equivalent to the configurations described in FIG.
The first eccentricity measuring unit 1A observes a first illumination optical system 11A that irradiates light on the front surface 61 of the lens 6 to be examined, and a reflected image from the front surface 61 of the lens 6 to be examined. 1 observation means 16A.
The second eccentricity measuring unit 1B includes a second illumination optical system 11B that irradiates light on the back surface 62 of the lens 6 to be examined, and second observation means 16B that observes a reflected image from the back surface 62 of the lens 6 to be examined. And is configured.
[0035]
Here, the first illumination optical system 11A is arranged on the optical axis LA connecting the light source 12A and the lens 6 to be examined, the condenser lens 13A for focusing the light from the light source 12A, and the focal point of the condenser lens 13A. The target (index) 14A having the pinhole 141A and the objective lens 15A for projecting the light from the pinhole 141A onto the paraxial focus of the lens 6 to be examined are configured. The first observation means 16A is disposed between the objective lens 15A and the test lens 6 and reflects the light from the test lens 6 at a substantially right angle, and the projection lens that collects the light from the beam splitter 17A. 18A and a CCD camera 19A.
The second illumination optical system 11B includes a light source 12B, a condenser lens 13B, a target 14B having a pinhole 141B, and an objective lens 15B on the optical axis LB. The second observation means 16B includes a beam splitter 17B, a projection lens 18B, and a CCD camera 19B.
[0036]
The first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B are arranged vertically symmetrically with the test lens 6 therebetween. That is, in the first illumination optical system 11A, a light source 12A, a condenser lens 13A, a target 14A, and an objective lens 15A are arranged in order from the side far from the front surface 61 of the lens 6 to be examined. In the second illumination optical system 11B, a light source 12B, a condenser lens 13B, a target 14B, and an objective lens 15B are arranged in order from the side far from the back surface 62 of the lens 6 to be examined. Further, the optical axis LA of the first illumination optical system 11A and the optical axis LB of the second illumination optical system are on the same straight line, and the optical axis LA of the first illumination optical system 11A and the second illumination optical system 11B. Are connected to the optical axis LB to form an optical axis L as a single virtual straight line.
[0037]
The rotation holding means 3 includes a rotary table 31 that is rotatably provided with the optical axis L as a rotation axis, a support means 41 that positions the test lens 6 during rotation, and a rotational drive that rotates the test lens 6. And a mechanism 51.
[0038]
The turntable 31 is provided to be rotatable with respect to the base 36 at a substantially central portion of the base 36 having a flat surface substantially orthogonal to the optical axis L.
The base 36 is fixed to the frame 2 between the first eccentricity measuring unit 1A and the second eccentricity measuring unit 1B, and has a circular hole 361 penetrating along the optical axis L, and a side wall of the circular hole 361. A vent hole 366 that penetrates the base 36 and a connection port 367 that communicates with the vent hole 366. A vacuum pump (not shown) provided separately is connected to the connection port 367. The diameter of the circular hole 361 is increased by a flat portion 362 on the way from the second eccentricity measuring unit 1B side to the first eccentricity measuring unit 1A side. A support ring 363 is fixed to the flat portion 362 of the circular hole 361, and a support hole 364 that rotatably supports the rotary base 31 is formed in the center of the support ring 363.
[0039]
The turntable portion 31 includes a rotary shaft portion 32 that is rotatably inserted into the support hole 364 of the support ring 363, and a flange-like flange portion 33 formed to protrude from the upper edge portion of the rotary shaft portion 32. The turntable 31 is rotatably supported by the support ring 363 by the flange 33 being hooked on the support ring 363. The turntable portion 31 is placed on the upper surface of the flange portion 33, that is, on the support ring 363, and on the upper surface on the first eccentricity measuring unit 1A side in FIG. Have
A through hole 35 is formed in the turntable 31 along the optical axis L while being supported by the support ring 363. The second eccentric measurement unit 1B side of the through hole 35 communicates with the circular hole 361 and is sealed by a light transmissive window member 365 fitted to the second eccentric measurement unit 1B side of the circular hole 361. Yes. The vent hole 366 communicates with the through hole 35 from the circular hole 361. When the vent hole 366 is pulled from the vent hole 366 with a vacuum pump, the inside of the through hole 35 is decompressed.
[0040]
The support means 41 includes a parallel slide mechanism 42 that slides in a direction substantially parallel to the optical axis L with respect to the base 36, and an orthogonal slide mechanism 43 that is connected to the parallel slide mechanism 42 and slides in a direction substantially orthogonal to the optical axis L. And a support member 44 provided substantially orthogonal to the optical axis L and having a distal end located in the vicinity of the table surface 34 and a proximal end connected to the orthogonal slide mechanism 43.
The parallel slide mechanism 42 includes a parallel guide member 422 having a guide axis in the direction along the optical axis L, a parallel slide member 423 provided on the parallel guide member 422 so as to be slidable in the direction along the optical axis L, And a slide adjusting means 424 that is provided between the parallel guide member 422 and the parallel slide member 423 and adjusts the slide amount of the parallel slide member 423. The parallel guide member 422 is attached and fixed to a fixing member 421 that is fixed to the base 36. The slide adjusting means 424 includes an adjusting screw that is provided in a groove formed along the guide direction of the parallel guide member 422 so as to be rotatable about an axis. The parallel slide member 423 is screwed into the adjustment screw and is moved by the rotation of the adjustment screw.
[0041]
The orthogonal slide mechanism 43 includes an orthogonal guide member 431 having a guide axis substantially orthogonal to the optical axis L, an orthogonal slide member 432 provided on the orthogonal guide member 431 so as to be slidable substantially orthogonal to the optical axis L, And a slide adjusting means 433 that is provided between the orthogonal guide member 431 and the orthogonal slide member 432 and adjusts the slide amount of the orthogonal slide member 432.
The orthogonal guide member 431 is attached and fixed to a connecting member 435 fixed to the parallel slide member 423 with a spacer 434 interposed therebetween. The connecting member 435 is a substantially T-shaped member having a guide fixing portion 437 extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis L from one end of the mounting piece portion 436 substantially parallel to the optical axis L. The mounting piece portion 436 is a spacer 434. The orthogonal guide member 431 is fixed to the guide fixing portion 437. The slide adjustment means 433 is an adjustment screw provided in a groove along the guide direction of the orthogonal guide member 431, and the adjustment screw and the orthogonal slide member 432 are screwed together.
[0042]
The support member 44 is a long member provided substantially parallel to the base 36 and has a base end fixed to the orthogonal slide member 432. The front end of the support member 44 is disposed in the vicinity of the table surface 34, and has a sandwiching portion 45 that sandwiches a support target that is formed to be recessed and is placed on the table surface 34. When the lens barrel 7 as a lens frame is placed on the turntable 31, the clamping portion 45 is recessed with a curvature sufficient to abut against the side surface of the lens barrel 7 and sandwich the lens barrel 7 with two-point support. ing.
[0043]
The rotation drive mechanism 51 includes a rotation roller 52 that sandwiches a support target placed on the turntable 31 from the side opposite to the support member 44 and rotates about an axis parallel to the optical axis L as a rotation axis, and the rotation roller 52. A drive motor 53 that rotates and a belt 54 that transmits the driving force of the drive motor 53 to the rotating roller 52 are provided.
As shown in FIG. 4, the rotating roller 52 clamps the support target together with the sandwiching portion 45 by pressing the peripheral end surface against the support target, and fixes the position of the support target.
Further, when the rotating roller 52 rotates in a state where the peripheral end surface of the rotating roller 52 is pressed against the support target, the support target is rotated together with the turntable 31. The rotating roller 52 is provided so as to be movable on a plane parallel to the upper surface of the base 36 and to be fixed at a predetermined position.
A belt 54 is provided between the drive motor 53 and the rotation roller 52, and the rotation drive of the drive motor 53 is transmitted to the rotation roller 52 via the belt 54.
[0044]
The use of the eccentricity measuring apparatus having such a configuration will be described.
[Lens mounting method]
A case where the lens 6 is assembled to the lens barrel 7 will be described as an example.
Here, the lens barrel 7 is a cylindrical member that fixes and supports an objective lens, an eyepiece lens, and the like in an optical device such as a telescope and a microscope. When the lens 6 is assembled to the lens barrel 7, the lens barrel 7 is disposed inside the lens barrel 7. A lens is disposed on the lens seat surface (lens seat portion, see FIG. 5) 71 provided. Then, it is necessary to align the reference axis L7 corresponding to the rotational symmetry axis of the lens barrel 7 and the optical axis L6 of the lens.
[0045]
The lens barrel 7 to which the lens 6 is assembled is placed on the table surface 34 of the turntable 31. At this time, the reference axis L7 of the lens barrel 7 coincides with the rotation axis of the turntable 31 by adjusting the slide amount by the adjusting means 424, 433 of the parallel slide mechanism 42 and the orthogonal slide mechanism 43 and adjusting the position of the rotary roller 52. Let At this time, the reference axis L7 of the lens barrel 7 coincides with the optical axes LA and LB (optical axis L) of the eccentricity measuring apparatus 100. In this state, the lens 6 is placed on the lens seating surface 71 of the lens barrel 7 (see FIGS. 5 and 6). Further, a vacuum pump is connected to the connection port 367 to evacuate from the vent hole 366. Then, the inside of the through hole 35 is depressurized, so that the lens 6 is strongly attracted to the lens seat surface 71.
[0046]
In the state where the lens 6 is placed on the lens seat surface 71 of the lens barrel 7, the second eccentricity measuring unit 1B performs the eccentricity measurement on the back surface 62 of the lens 6 (initial measurement step). The procedure for measuring the eccentricity of the back surface 62 of the lens 6 is basically the same as that described in the background art.
That is, the light emitted from the light source 12B passes through the pinhole 141B, and then is projected from the objective lens 15B to the lens 6 through the window member 365 and the through hole 35. At this time, the second eccentricity measuring unit 1B is slid by the slide mechanism 21 so that light is focused on the paraxial focal point of the lens 6, that is, the center of curvature of the back surface of the lens 6 if the lens 6 is a spherical lens. The light incident on the lens 6 is reflected as parallel light from the lens 6, and the reflected image is reflected by the beam splitter 17B and observed by the CCD camera 19B.
[0047]
In this state, the rotation roller 52 is rotated by the drive motor 53 to rotate the lens barrel 7 together with the turntable 31. Then, the reflected image moves in accordance with the rotation of the lens 6, and the eccentricity of the back surface 62 is measured from the movement of the reflected image. At this time, the eccentric amount of the back surface 62 is compared with a preset allowable value (comparison process), and if the eccentric amount of the back surface 62 is within the preset allowable value, the front surface 61 continues. The eccentricity measurement is performed.
If the amount of eccentricity of the back surface 62 exceeds the allowable value, it is determined that the lens barrel 7 has a processing error exceeding the allowable value, the lens barrel 7 is replaced, and the eccentricity measurement of the back surface 62 is performed again.
The allowable value is appropriately set within a range in which the misalignment between the optical axis L6 of the lens 6 and the reference axis L7 of the lens barrel 7 does not affect the optical performance.
[0048]
Here, if the lens seat surface 71 is parallel to the table surface 34 of the turntable 31 and the reference axis L7 of the lens seat surface 71 coincides with the reference axis L7 of the lens barrel 7, the curvature of the back surface 62 is obtained. The center is always located on the reference axis L7 of the lens barrel 7, and the center of curvature of the other surface 62 should not move when the lens 62 is further rotated. In other words, in the eccentricity measurement of the back surface 62 of the lens 6, if there is an eccentricity exceeding an allowable value, the lens seat surface 71 is inclined or the reference axis L 7 of the lens barrel 7 is the lens. It can be determined that it does not coincide with the reference axis of the seating surface 71.
For example, as shown in FIG. 5, the lens seat surface 71 may have an inclination θ with respect to a base line parallel to the bottom surface of the lens barrel 7. Alternatively, as shown in FIG. 6, the reference axis L7 of the lens barrel 7 and the reference axis L71 of the lens seat surface 71 may be shifted. In other words, a hole for fitting a convexly curved portion of the lens 6 is formed in the lens barrel 7, and the lens 6 is supported by the lens seating surface 71 on the periphery of the opening end of the hole in a state where the lens 6 is fitted in the hole. In some cases, the central axis (reference axis L7) of the lens barrel 7 and the central axis (reference axis L71) of the hole portion may be misaligned. As described above, when the inclination of the lens seat surface 71 exceeds an allowable amount, or when the reference axis (L7, L71) is largely shifted between the lens barrel 7 and the lens seat surface 71, the eccentricity of the back surface 62 is measured. The eccentricity will exceed the allowable value. In addition, the center of curvature of the other surface 62 cannot be moved by adjusting the angle of the lens 6. Therefore, if the amount of eccentricity exceeds the allowable value in the eccentricity measurement of the back surface 62, the lens barrel is replaced because there is an unacceptable processing error in the lens barrel 7 (exchange process).
[0049]
When the eccentric amount of the back surface 62 is less than the allowable value, the eccentricity measurement of the front surface 61 of the lens 6 is subsequently performed by the first eccentric measurement unit 1A. The procedure for measuring the eccentricity of the front surface 61 is basically the same as that for measuring the back surface 62. At this time, the angle of the lens 6 is adjusted on the lens seat surface 71 in accordance with the amount of eccentricity of the front surface 61, and the center of curvature of the front surface 61 is aligned on the reference axis L7 of the lens barrel 7. (Alignment process). If the eccentricity measurement of the back surface 62 is less than the allowable value, the angle and position of the lens 6 are changed on the lens seat surface 71 so that the center of curvature of the back surface 62 is not displaced.
By aligning the front surface 61, the lens 6 is fixed to the lens barrel 7 while the center of curvature of the front surface 61 is positioned on the reference axis L7 of the lens barrel 7. Then, a lens in which the eccentricity of both front and back surfaces is reduced with respect to the lens barrel 7 is obtained.
[0050]
[Lens eccentricity inspection method]
Next, the eccentricity measurement of the lens 6 assembled to the lens barrel 7 will be described.
The lens barrel 7 to which the lens 6 is assembled is placed on the table surface 34 of the turntable 31, and the eccentricity measurement of the front surface 61 and the back surface 62 is performed (initial measurement step). The procedure for measuring eccentricity is basically the same as the procedure described in the lens mounting method. The eccentric amount and the eccentric direction of each surface of the front surface 61 and the back surface 62 of the lens 6 are measured with respect to the rotation angle of the turntable 31. The center of curvature of the front surface 61 and the back surface 62 is obtained from the measurement result, and the lens optical axis L6 is obtained by connecting the center of curvature of the front surface 61 and the back surface 62 as shown in FIG. . When the three-dimensional arrangement of the lens eccentricity is obtained from the lens optical axis L6 and the inclination of the lens optical axis L6 is evaluated by comparing with a preset allowable value with reference to the reference axis L7 of the lens barrel 7 (comparison step), A test for evaluating the optical performance of the lens assembled in the lens barrel 7 can be performed.
[0051]
As described above, according to the eccentricity measuring apparatus configured as described above, the lens mounting method using the eccentricity measuring apparatus 100, and the lens eccentricity inspection method, the following effects can be obtained.
(1) The first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B are provided, and both the front and back surfaces of the lens 6 can be measured. Since the eccentricity measurement can be performed on both the front and back surfaces, the lens optical axis L6 can be obtained by connecting the center of curvature of the front surface 61 and the center of curvature of the back surface 62. When the lens 6 is assembled to the lens barrel 7, the processing error of the lens barrel 7 can be inspected by measuring the eccentricity of the back surface 62 of the lens 6. As a result, the lens 6 having high-precision optical performance can be provided, and even when an optical failure occurs, the lens 6 can be specified due to a processing error of the lens barrel 7.
[0052]
(2) Since light can pass through the through hole 35 of the turntable 31, the circular hole 361 of the base 36 and the window member 365, the light is transmitted on the opposite side of the lens 6 across the base 36. The back surface 62 of the lens 6 can be measured by the second eccentricity measuring unit 1B.
(3) A vent hole 366 communicating with the through hole 35 is provided, and the lens 6 can be attracted to the lens seating surface 71 of the lens barrel 7 by evacuating the vent hole 366 with a vacuum pump. Then, since the lens 6 does not lift from the lens seating surface 71, the eccentricity measurement is accurate, and the lens 6 does not move easily when the lens 6 is aligned, so the lens 6 is fixed to the lens barrel 7. The work to do can be performed reliably.
[0053]
(4) Since the position of the support member 44 can be adjusted by the parallel slide mechanism 42 and the orthogonal slide mechanism 43, and the position of the rotating roller 52 can also be adjusted, the lens barrel 7 of various sizes can be attached to the table surface 34. It can be supported and fixed on top. Then, the lens barrel 7 is accurately rotated about the optical axis L as a center of rotation by being supported at three points by the clamping portion 45 at the tip of the support member 44 and the rotating roller 52. As a result, the eccentricity measurement can be performed accurately.
[0054]
(5) The eccentricity of the lens back surface 62 can be measured in a state where the lens back surface 62 is placed on the lens seat surface 71 of the lens barrel 7. Therefore, the processing error of the lens barrel 7 can be evaluated. Therefore, when the lens 6 is assembled to the lens barrel 7, first, the eccentricity of the lens back surface 62 is measured, whereby the eccentricity of the lens back surface 62 with respect to the reference axis L7 of the lens barrel 7 can be made within an allowable value. Then, the optical performance of the lens 6 assembled to the lens barrel 7 can be improved, and the assembly defects can be eliminated, so that the reliability of the product can be improved.
[0055]
(6) Since the eccentricity of the back surface 62 can be measured with respect to the lens 6 in a state assembled to the lens barrel 7, processing errors of the lens barrel 7 can be inspected. And when there exists a defect resulting from the processing error of the lens barrel 7, the cause can be easily identified.
[0056]
The eccentricity measuring device, the lens mounting method, and the lens eccentricity inspection method of the present invention are not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
The configuration of the first eccentricity measurement unit 1A and the second eccentricity measurement unit 1B is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted. That is, the objective lenses 15A and 15B may be replaced with a lens system using an afocal system, and the position and configuration of the beam splitter 17A can be variously changed. In short, the reflection type eccentricity measuring units 1A and 1B are arranged on the front surface 61 side and the back surface 62 side of the test lens 6 so that the position and orientation of the test lens 6 are not changed. It is only necessary to measure the front surface 61 and the back surface 62.
[0057]
Although the case where the test lens 6 is a convex lens and has the front surface 61 and the back surface 62 has been described as an example, the test lens 6 may be a concave lens.
[0058]
The configuration provided with the first eccentricity measuring unit 1A and the second eccentricity measuring unit 1B has been described. However, when only the back surface 62 of the lens 6 is measured for eccentricity, only the second eccentricity measuring unit 1B is provided. You may do it. That is, if the eccentricity measurement is performed on the back surface 62 of the lens 6 from the lens seating surface 71 side of the lens barrel 7 which is disposed on the opposite side of the turntable 31 from the table surface 34 and placed on the table surface 34. This is because the processing error of the lens barrel 7 can be evaluated.
[0059]
Although the case where the rotation holding unit 3 has the turntable 31 has been described, the turntable 31 may not necessarily be provided when the lens barrel 7 can be supported by the support member 44 and the rotation roller 52. .
[0060]
Although the case where the optical axes LA and LB of the first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B coincide with one virtual straight line L has been described as an example, it may be slightly deviated. The rotation holding unit 3 has been described as including the rotation base 31 that rotates about the optical axis L as a rotation axis. However, the rotation axis of the rotation base 31 may be shifted from the optical axis L (virtual straight line). Good. When the optical axis L of the eccentricity measuring units 1A, 1B and the rotation axis of the turntable 31 coincide, the reflected image observed by the CCD cameras 19A, 19B is observed at the center of the screen. At this time, a Lissajous figure of a reflection image centered on the center point of the screen is drawn, and the Lissajous figure has a radius corresponding to the amount of eccentricity. When the optical axis L of the eccentricity measuring units 1A and 1B and the rotation axis of the turntable 31 are shifted, a Lissajous figure of a reflected image is drawn centered on the position shifted from the center point of the screen according to the shift amount. The Lissajous figure has a radius corresponding to the amount of eccentricity. In any case, the amount of eccentricity of the lens 6 to be examined can be measured based on the radius of the Lissajous figure.
[0061]
When the optical axes LA and LB are shifted between the first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B, the centers of the screens observed by the CCD cameras 19A and 19B are different. Therefore, when obtaining the lens optical axis L6, the center of the Lissajous figure obtained by observing the lens front surface 61 and the center of the Lissajous figure obtained by observing the lens back surface 62 are simply connected on the screen. The optical axis L6 of the lens 6 cannot be obtained. In this case, first, a lens whose optical axis is coincident with the center axis of the outer diameter reference or whose relationship is known is measured by the first and second eccentricity measuring units 1A and 1B. The object to be measured may be a sphere with one center. Based on this measurement result, the deviation amounts of the optical axes LA and LB between the first eccentric measurement unit 1A and the second eccentric measurement unit 1B are calculated in advance. Then, the optical axis L6 of the lens 6 may be corrected based on the deviation amounts of the optical axes LA and LB thus determined.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the eccentricity measuring apparatus of the present invention, it is possible to measure the eccentricity of both the front and back surfaces of the test lens. According to the lens mounting method of the present invention, the alignment between the lens barrel and the lens is possible. According to the lens eccentricity inspection method of the present invention, there is an excellent effect that the eccentricity of the lens attached to the lens barrel can be inspected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an embodiment according to an eccentricity measuring apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the eccentricity measuring device in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an internal configuration in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a lens barrel is supported by a support member and a rotating roller in the embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a lens is attached to a lens barrel in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a lens is attached to a lens barrel in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing how to obtain a three-dimensional arrangement of optical axes of lenses in the embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional eccentricity measuring apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a state of conventional lens eccentricity measurement.
[Explanation of symbols]
1A First eccentricity measurement unit
1B Second eccentric measurement unit
3 Rotation holding means
6 Lens
7 Lens barrel (lens frame)
11A First illumination optical system
11B Second illumination optical system
12A, 12B Light source
31 Turntable
35 Through hole
44 Support member
45 pinching part
45 Window members
46 Vent
47 connection port
52 Rotating roller
61 Lens front
62 Lens back side
71 Lens seat (lens seat)
100 Eccentricity measuring device

Claims

A first illumination optical system that irradiates light toward one surface of the test lens and forms an image at a paraxial focus of the test lens and reflected light from the one surface of the test lens are observed, and the test lens A first eccentric measurement unit having first observation means for measuring the eccentricity of one surface;
The second illumination optical system that irradiates light toward the other surface of the lens to be tested and forms an image at the paraxial focus of the lens to be tested and the reflected light from the other surface of the lens to be tested are observed to An eccentricity measuring apparatus comprising: a second eccentricity measuring unit having second observation means for measuring the eccentricity of the other surface of the analyzing lens.

In the eccentricity measuring apparatus according to claim 1,
The first eccentric measurement unit and the second eccentric measurement unit are arranged so that their optical axes substantially coincide with each other on one virtual straight line,
Rotation holding means for rotatably holding the lens to be tested with the virtual straight line as a rotation axis;
The rotation holding means is formed so as to support the test lens on at least one of the one surface side and the other surface side of the test lens and transmit light along the virtual straight line. An eccentricity measuring device.

The eccentricity measuring apparatus according to claim 2,
The rotation holding means includes a turntable portion that is disposed on either one side of the lens to be examined and the other surface side and rotates about the virtual straight line and has a through hole along the virtual straight line. An eccentricity measuring apparatus comprising:

In the eccentricity measuring apparatus according to claim 3,
A window member that is provided on the opening side of the through hole opposite to the lens to be tested and transmits light;
A decentration measuring apparatus comprising: a decompression unit that decompresses the inside of the through hole in a state where the through hole is sealed by the lens to be measured and the window member.

In the eccentricity measuring apparatus according to claim 4,
The decentration measuring apparatus is an eccentricity measuring apparatus characterized in that the depressurizing means is a vent hole that communicates with the through hole and is connected to a vacuum pump installed outside.

In the eccentricity measuring apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The test lens is placed on the turntable while being supported by a lens barrel in which the test lens is incorporated,
The rotation holding means includes a support member having a sandwiching portion circumscribing at two or more points along the circumferential direction with respect to the curved surface of the side surface of the barrel;
An eccentricity measuring apparatus comprising: a rotating roller that holds a side surface of the lens barrel with the holding portion and rotates about a straight line that is substantially parallel to the virtual straight line.

An illumination optical system that irradiates light from the lens seating surface side toward the lens with respect to the lens disposed on the lens seating surface of the lens barrel and forms an image at a paraxial focal point of the lens, and the lens An eccentricity measuring apparatus comprising an eccentricity measuring unit having observation means for observing reflected light from the lens and measuring the eccentricity of the lens.

A lens mounting method for mounting a lens on a lens frame using the eccentricity measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The lens frame has a lens seat for seating the lens inside a cylinder with openings at both ends,
An initial measurement step of measuring the eccentricity of the lens surface on the lens seat side by one of the first eccentricity measuring unit and the second eccentricity measuring unit in a state where the lens is placed on the lens seat. When,
A comparison step of comparing the eccentricity measured in the initial measurement step with a preset allowable value;
When the decentering amount of the lens surface on the lens seat side is equal to or less than the allowable value in the comparison step, the first decentering measurement unit and the second decentering lens on the lens surface opposite to the lens seat portion. An alignment step of performing eccentricity measurement by either one of the eccentricity measurement units and aligning the lens surface opposite to the lens seat from the measurement result;
An attachment step of attaching and fixing the lens to the lens frame in a state of being aligned by the alignment step.

A lens eccentricity inspection method for inspecting eccentricity of a lens attached to a lens frame using the eccentricity measuring device according to any one of claims 1 to 7,
The lens frame has a lens seat for seating the lens inside a cylinder with openings at both ends, and the lens is attached and fixed in a state of being seated on the lens seat,
An initial measurement step of measuring the eccentricity of the lens surface on the lens seat side;
A lens eccentricity inspection method comprising: a comparison step of comparing the eccentricity measured in the initial measurement step with a preset allowable value.