JP2005221471A - レンズ偏芯測定用治具及びこれを用いたレンズ偏芯測定装置並びにその測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ部組の外周縁を基準としてレンズの偏芯量を高精度に測定すること。
【解決手段】レンズ２を鏡枠３に保持したレンズ部組４をレンズ偏芯測定用治具１０の載置台１１上に載置し、レンズ部組４を各基準支柱１３、１４に対してローラ１７で押し付けながら回転させ、この回転中のレンズ部組４のレンズ２に対して測定光を照射し、このときレンズ２の表面からの戻り光をＣＣＤカメラ５８により撮像して取得された画像データに基づいて偏芯量算出部６１においてレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの偏芯を測定するときに用いるレンズ偏芯測定用治具、及びこのレンズ偏芯測定用治具を用いてレンズの偏芯を測定するレンズ偏芯測定装置並びにその測定方法に関する。

レンズ偏芯測定装置としては、例えば特許文献１及び２に開示されている技術がある。特許文献１には、非球面又は不均質媒体から成る光学素子又は型に対し、光軸外の少なくとも一つの部分に光束を入射し、反射光束の位置から非球面の偏芯量、例えばレンズ、反射鏡、金型等の偏芯量を評価することが記載されている。

特許文献２には、レンズ受けに保持されているレンズに対して収束光を照射し、レンズの被検面で反射された反射光をビームスプリッタにより透過及び偏向して分離し、透過した反射光をピンホールを通して一方のＣＣＤカメラの撮像面に投影し、偏向した反射光を他方のＣＣＤカメラの撮像面に結像し、これらの重心位置を検知処理して偏芯を測定することが記載されている。
特開平７−１２０２１８号公報 特開平８−１５９９１５号公報

顕微鏡に取り付ける対物レンズは、図１１に示すように鏡筒１内に複数のレンズ２、例えば１３枚のレンズ２を設けている。これらレンズ２を鏡筒１内に設けるには、例えば図１２に示すように少なくとも１枚のレンズ２を鏡枠３に保持して各レンズ部組４を構成し、これらレンズ部組４を鏡筒１内に組み付けている。このようにして対物レンズ５の組み立てが終了すると、鏡筒１内の各レンズ部組４を光軸６に対して垂直方向にスライドさせて各レンズ２の偏芯を微調整する。

各レンズ２の偏芯を精度高く微調整するには、レンズ部組４におけるレンズ２と鏡枠３との偏芯精度が重要になる。レンズ部組４は、鏡枠３の外周縁である外径側面７を基準として鏡筒１内に組み込んでいる。このため、鏡枠３の外径側面７の芯に対してレンズ２の芯が大きくずれないことが要求される。

しかしながら、特許文献１、２は、レンズ単体の偏芯量を測定するものであり、レンズ２を鏡枠３に保持したレンズ部組４に対して偏芯量を測定するものでない。このため、レンズ単体の偏芯量を高精度に測定したとしても、レンズ２を鏡枠３に保持して対物レンズの鏡筒１内に組み込むために、各レンズ２の芯が光軸６からずれてしまう。このずれを無くすために各レンズ２の偏芯を微調整しようとしても、レンズ部組４での偏芯量が分らないので大きな調整量が必要になり微調整不可能な場合も発生する。又、レンズ２を加工機からレンズ偏芯測定装置に載せ替える際にも誤差が発生し、対物レンズ５の組立後に各レンズ２の偏芯を微調整することは困難である。特に、最近の高精度対物レンズ５は、鏡枠３の外径側面７を基準として、さらにより高精度に鏡枠３の外径側面７の芯に対してレンズ２の芯の偏芯の測定が要求される。

本発明は、レンズの偏芯を測定するときにレンズを保持するレンズ偏芯測定用治具において、少なくとも１枚のレンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台と、載置台上に設けられ、レンズ部組における鏡枠の外周縁に接触してレンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、載置台上に設けられ、鏡枠の外周縁を各基準支柱に突き当てた状態でレンズ部組を回転させるレンズ部組回転部材とを具備したレンズ偏芯測定用治具である。

本発明は、少なくとも１枚のレンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台と、載置台上に設けられ、レンズ部組における鏡枠の外周縁に接触してレンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、載置台上に設けられ、鏡枠の外周縁を各基準支柱に突き当てた状態でレンズ部組を回転させるレンズ部組回転部材と、レンズ偏芯測定用治具により回転保持されているレンズ部組のレンズに対して測定光を照射し、レンズの表面からの戻り光を検出する測定光学系と、測定光学系により検出された戻り光を撮像する撮像装置と、撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて鏡枠に対するレンズの偏芯量を求める偏芯量算出部とを具備したレンズ偏芯測定装置である。

本発明は、少なくとも１枚のレンズを鏡枠に保持したレンズ部組を回転保持し、回転保持されているレンズ部組のレンズに対して測定光を照射し、このときレンズ表面からの戻り光を撮像して取得された画像データに基づいて鏡枠に対するレンズの偏芯量を求めるレンズ偏芯測定方法である。

本発明は、レンズ部組の外周縁を基準としてレンズの偏芯量を高精度に測定できるレンズ偏芯測定用治具及びレンズ偏芯測定装置並びにその測定方法を提供できる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１１及び図１２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図１はレンズ偏芯測定装置の構成図である。レンズ偏芯測定用治具１０は、図１１に示す対物レンズ５のレンズ部組４を保持回転する。先ず、このレンズ偏芯測定用治具１０の概略構成について図２に示す平面図及び図３に示すＡ−Ａ断面図を参照して説明する。載置台１１は、平面精度の高い載置面１２を有する。この載置面１２は、対物レンズ５の鏡筒１内に組み付ける各レンズ部組４を摩擦力小さく回転可能にするために、各レンズ部組４の鏡枠３に対する摩擦係数を小さくする材料で形成されている。

この載置面１２上には、２本の基準支柱１３、１４が載置面１２に対して垂直方向に設けられている。これら基準支柱１３、１４は、レンズ部組４の外径側面７に接触し、レンズ部組４を基準位置に配置する。これら基準支柱１３、１４は、対物レンズ５の鏡筒１内に組み付ける各レンズ部組４の外径側面７に対して所定の間隔で接触するために互いに離間して設けられている。これら基準支柱１３、１４の載置面１２上に突出する支柱頭１３ａ、１４ａは、逆円錐状に形成され、上部から下部に向って径を小さく形成している。すなわち、各基準支柱１３、１４の各支柱頭１３ａ、１４ａの各側面は、それぞれ載置面１２上からのレンズ部組４の浮き上がりを抑えるテーパ面（以下テーパ側面１３ｂ、１４ｂと称する）に形成されている。

又、載置台１２上には、各ベアリング１５を介して軸１６が回転可能に設けられている。この軸１６には、円板状に形成されたローラ１７が設けられている。このローラ１７の軸１６は、各基準支柱１３、１４間を結ぶラインの垂線ｑ上に設けられている。このローラ１７の外周縁には、Ｏリング１８が設けられている。このＯリング１８は、レンズ部組４の鏡枠３の側面７に対して高い摩擦力を有する材料、例えばゴム等の樹脂からなる弾性部材から形成される。このローラ１７は、載置面１２上に載置されたレンズ部組４の鏡枠３の側面７と略同一高さ位置に設けられる。このローラ１７は、各基準支柱１３、１４と共にレンズ部組４の外径側面７に対して各接触する。このローラ１７は、各基準支柱１３、１４と共にレンズ部組４の外径側面７に接触してレンズ部組４を回転させたときに、当該レンズ部組４を少なくとも１回転させる外周縁の長さを有する半径に形成されている。このローラ１７の上面には、つまみ１９が設けられている。

又、載置台１２上に各基準支柱１３、１４とローラ１７とにより３点支持されるレンズ部組４の下部には、円筒状の貫通孔２０が設けられている。この貫通孔２０は、入射光を入射口側に戻さないのが好ましく、例えば内壁に反射率の少ない黒色等の塗布物が塗布されている。

このようなレンズ偏芯測定用治具１０であれば、載置台１２上にレンズ部組４が載置される。このレンズ部組４は、レンズ２の凸面を上面にして載置される。このレンズ部組４の鏡枠３の側面７には、ローラ１７の外周縁のＯリング１８が接触される。これにより、レンズ部組４は、その鏡枠３の側面７が各基準支柱１３、１４とローラ１７とにより３点支持される。

この状態で、つまみ１９を保持してローラ１７が例えば矢印ａ方向に回転されると、このローラ１７の回転力がＯリング１８を介してレンズ部組４に伝達される。これにより、レンズ部組４は、２つの基準支柱１３、１４に接触して基準位置に保持され、かつ鏡枠３を載置面１２上で摺動しながら矢印ｂ方向に回転する。このとき、Ｏリング１８は、ゴム等の弾性部材により形成されているので、ローラ１７とレンズ部組４との摩擦力は高く、ローラ１７の回転力が効率高くレンズ部組４に伝達される。すなわち、レンズ部組４は、Ｏリング１８の弾性力により各基準支柱１３、１４側に圧接され、レンズ部組４の鏡枠３が各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに押し付けられる。これらテーパ側面１３ｂ、１４ｂからの反発力は、下方向の分力を発生するので、レンズ部組４は、載置面１２上に押し付けられる。これにより、レンズ部組４は、各基準支柱１３、１４及び載置面１２上に当て付きながら回転する。

次に、上記レンズ偏芯測定用治具１０の概略構成に基づいた当該レンズ偏芯測定用治具１０の具体的な構成について図４に示す平面図及び図５に示すＡ−Ａ断面図を参照して説明する。なお、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

載置台１１は、載置台本体３０と、この載置台本体３０に対して摺動可能に設けられた台座３１とを有する。載置台本体３０は、ベース部３２と載置柱部３３とを一体的に形成している。このうちベース部３２上に台座３１が設けられ、載置柱部３３上に載置面１２が形成されている。この載置面１２上には、図２及び図３と同様に２つの基準支柱１３、１４が設けられている。

台座３１は、ベース部３２上にピン３４を介して回転摺動可能に設けられている。この台座３１は、載置柱部３３との間に隙間Ｄを開けて設けられている。この台座３１には、各ベアリング１５を介して軸１６が回転可能に設けられている。この軸１６には、円板状に形成されたローラ１７が設けられている。このローラ１７は、台座３１の上面よりもその一部を各基準支柱１３、１４側に突出して設けられている。このローラ１７の軸１６には、カップリング３５を介してモータ３６が連結されている。これら各ベアリング１５、軸１６、カップリング３５及びモータ３６は、台座３１及びベース部３２を貫いて形成された各設置用貫通孔３７、３８内に設けられている。ローラ１７の軸１６は、台座３１における各基準支柱１３、１４側に設けられている。

これに対して台座３１を回転摺動可能に支持するピン３４は、ベース部３２上で各基準支柱１３、１４寄りの側面３９側に設けられている。又、台座３１には、ピン３４を中心とする円弧状の摺動固定用溝４０が形成されている。この摺動固定用溝４０内には、ベース部３２から貫く２つの固定用ネジ４１が螺合している。これら固定用ネジ４１は、２つに限らず１つでもよく、又は２つ以上の複数でもよい。従って、台座３１は、ピン３４を中心にして矢印ｃ方向に回転摺動可能になっている。

図１に戻って、レンズ偏芯測定用治具１０の上方には、測定光学系５０が設けられている。この測定光学系５０は、レンズ偏芯測定用治具１０により回転保持されているレンズ部組４のレンズ２の表面に対して測定光を照射し、このときにレンズ２の表面からの戻り光を検出する。測定光学用鏡筒５１には、光源５２が設けられている。この光源５２は、測定光として例えば所定波長の測定光を出力する。この光源５２から出力される測定光の光路上には、ピンホール５３、コリメータレンズ５４及びハーフミラー５５が設けられている。コリメータレンズ５４は、光源５２から出力される測定光を平行光に整形する。ハーフミラー５５は、光源５２から出力されピンホール５３を通過し、コリメータレンズ５４により整形された測定光をレンズ２側に反射し、かつレンズ２の表面からの戻り光を透過する。このハーフミラー５５の反射光路上には、集光レンズ５６が設けられている。この集光レンズ５６は、ハーフミラー５５の反射した測定光を集光する。又、ハーフミラー５５の透過光路上には結像レンズ５７及びＣＣＤカメラ５８が設けられている。ＣＣＤカメラ５８は、結像レンズ５７の結像位置にその撮像面が配置されている。このＣＣＤカメラ５８は、レンズ２の表面からの戻り光を撮像してその画像信号を出力する。

上下移動機構５９は、レンズ偏芯測定用治具１０及び測定光学系５０のいずれか一方又は両方を相対的に上下方向に移動してレンズ偏芯測定用治具１０と測定光学系５０との間隔を変化させ、測定光学系５０から出射される測定光の集光位置をレンズ２の表面の曲率中心Ｒに合わせる。

平面移動機構６０は、例えばレンズ偏芯測定用治具１０を測定光学系５０から出射される測定光に対して垂直方向に移動し、レンズ２の表面の曲率中心Ｒと測定光学系５０から出射される測定光の集光位置との横ずれを修正する。

偏芯量算出部６１は、ＣＣＤカメラ５８から出力された画像信号を取り込み、この画像信号により取得される画像データを不図示のモニタに表示し、かつ画像データに基づいてレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。

枠切削加工機６２は、偏芯量算出部６１により算出されたレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を受け取り、この偏芯量に基づいてレンズ部組４の鏡枠３に対する切削量を補正し、この補正された切削量に従って以降に作成されるレンズ部組４の鏡枠３を切削加工する。

次に、上記の如く構成されたレンズ偏芯測定装置の動作について説明する。

台座３１は、図６に示すようにピン３４を中心にベース部３２上を矢印ｃ方向に回転摺動し、各基準支柱１３、１４から退避する。これにより、台座３１と載置柱部３３との隙間Ｄが大きくなり、ローラ１７と各基準支柱１３、１４とが離れる。この状態で、レンズ部組４を各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに接触させて載置面１２上に載置する。

次に、台座３１は、図４に示すようにピン３４を中心にベース部３２上を矢印ｃ方向で回転摺動して各基準支柱１３、１４に近付き、ローラ１７の外周縁に設けられたＯリング１８をレンズ部組４の鏡枠３の側面７に接触させる。これにより、レンズ部組４は、Ｏリング１８の弾性力により各基準支柱１３、１４側に圧接され、レンズ部組４の鏡枠３が各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに押し付けられる。これらテーパ側面１３ｂ、１４ｂからの反発力は、下方向の分力を発生するので、レンズ部組４は、載置面１２上に押し付けられる。この状態で、台座３１は、各固定用ネジ４１の締め付けによりベース部３２上に固定される。

一方、光源５２から例えば測定光の測定光が出力されると、この測定光は、ピンホール５３を通過し、コリメータレンズ５４により平行光に整形され、ハーフミラー５５で下方に反射し、集光レンズ５６により集光されてレンズ２に照射される。このレンズ２の表面からの戻り光は、集光レンズ５６を通り、ハーフミラー５５を透過し、結像レンズ５７により結像される。ＣＣＤカメラ５８は、レンズ２の表面からの戻り光を撮像してその画像信号を出力する。

偏芯量算出部６１は、ＣＣＤカメラ５８から出力された画像信号を取り込み、この画像信号により取得される画像データを不図示のモニタに表示する。ここで、当該表示された画像は、ピンホール５３から出射される点光源の虚像である。従って、この点光源の虚像のモニタ表示を観察することにより測定光学系５０から出射される測定光の集光位置をレンズ２の表面の曲率中心Ｒに合わせる。

この測定光学系５０から出射される測定光の集光位置をレンズ２の表面の曲率中心Ｒに合わせる操作は、上下移動機構５９及び平面移動機構６０により行なわれる。上下移動機構５９は、レンズ偏芯測定用治具１０及び測定光学系５０のいずれか一方又は両方を相対的に上下方向に移動して測定光学系５０から出射される測定光の集光位置をレンズ２の表面の曲率中心Ｒに合わせる。又、平面移動機構６０は、例えばレンズ偏芯測定用治具１０を測定光学系５０から出射される測定光に対して垂直方向に移動し、レンズ２の表面の曲率中心Ｒと測定光学系５０から出射される測定光の集光位置との横ずれを修正する。

次に、モータ３６が回転駆動すると、この回転駆動がカップリング３５を介して軸１６に伝達され、ローラ１７が例えば矢印ａ方向に回転する。このローラ１７の回転力は、Ｏリング１８を介してレンズ部組４に伝達される。これにより上記同様に、レンズ部組４は、２つの基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに接触して基準位置に保持され、かつ鏡枠３を載置面１２上に摺動しながら矢印ｂ方向に回転する。このとき、Ｏリング１８は、ゴム等の弾性部材により形成されているので、ローラ１７とレンズ部組４との摩擦力は高く、ローラ１７の回転力が効率高くレンズ部組４に伝達される。すなわち、レンズ部組４は、Ｏリング１８の弾性力により各基準支柱１３、１４側に圧接され、レンズ部組４の鏡枠３が各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに押し付けられる。これらテーパ側面１３ｂ、１４ｂからの反発力は、下方向の分力を発生するので、レンズ部組４は、載置面１２上に押し付けられる。これにより、レンズ部組４は、各基準支柱１３、１４及び載置面１２上に当て付きながら回転する。このレンズ部組４は、少なくとも１回転する。

このレンズ部組４の回転中に、光源５２から測定光が出力されると、この測定光は、上記同様に、ピンホール５３を通過し、コリメータレンズ５４により平行光に整形され、ハーフミラー５５で下方に反射し、集光レンズ５６により集光されてレンズ２に照射される。このレンズ２の表面からの戻り光は、集光レンズ５６を通り、ハーフミラー５５を透過し、結像レンズ５７により結像される。ＣＣＤカメラ５８は、レンズ２の表面からの戻り光を撮像してその画像信号を出力する。

偏芯量算出部６１は、ＣＣＤカメラ５８から出力された画像信号を取り込み、この画像信号により取得される画像データをモニタ表示すると共に、画像データ中のピンホール５３から出射される点光源の虚像の位置の軌跡を検出する。この検出の結果、この点光源の虚像の位置が変位しなければ、偏芯量算出部６１は、レンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していないと判断する。これに対して点光源の虚像の位置が変位して円状を描く軌跡を検出すると、偏芯量算出部６１は、点光源の虚像の位置の軌跡からレンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していると判断し、かつ点光源の虚像の位置の軌跡からレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。

枠切削加工機６２は、偏芯量算出部６１により算出されたレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を受け取り、この偏芯量に基づいて以降に作成されるレンズ部組４の鏡枠３に対する切削量を補正し、この補正された切削量に従ってレンズ部組４の鏡枠３を切削加工する。

以上により各レンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量が算出されると、これらレンズ部組４は、各偏芯量に従って位置を微調整されながら図１１に示す対物レンズ５の鏡筒４内に組み込まれる。この結果、各レンズ部組４の光軸６が一致した対物レンズ５が組み立てられる。

このように上記第１の実施の形態によれば、レンズ２を鏡枠３に保持したレンズ部組４をレンズ偏芯測定用治具１０の載置台１１上に載置し、レンズ部組４を各基準支柱１３、１４に対してローラ１７で押し付けながら回転させ、この回転中のレンズ部組４のレンズ２に対して測定光を照射し、このときレンズ２の表面からの戻り光をＣＣＤカメラ５８により撮像して取得された画像データに基づいて偏芯量算出部６１においてレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。

対物レンズ５の組み立ては、レンズ２を鏡枠３に保持したレンズ部組４を鏡筒１内に組み付け、この後、鏡筒１内の各レンズ部組４を光軸６に対して垂直方向にスライドさせて各レンズ２の偏芯を微調整する。このように微調整するためには、レンズ部組４におけるレンズ２と鏡枠３との偏芯精度が重要である。本発明装置では、この鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を高精度に算出できる。

又、レンズ部組４を回転させるときは、各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに押し付けているので、レンズ部組４の回転中に載置面１２上からのレンズ部組４の浮き上がりやあおりを抑制した状態で、載置面１２上で回転摺動できる。これにより、高精度なレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量が算出できる。

従って、対物レンズ５の組み立て時、レンズ部組４を鏡枠３の外径側面７を基準として鏡筒１内に組み込むことにより、鏡枠３の外径側面７の芯に対してレンズ２の芯が大きくずれることはない。この結果、各レンズ２の芯が光軸６からほぼずれることなく対物レンズ５を組み立てることができる。又、レンズ２の芯と光軸６とで若干のずれがあったとしても、そのレンズ部組４の偏芯量が測定されているので、微調整を行ってレンズ２の芯を光軸６上に合わせることができる。特に、最近の高精度・高分解能の対物レンズ５に対しても、鏡枠３の外径側面７を基準とするさらに高精度なレンズ２の偏芯の測定の要求を満足できる。

このようにレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を高精度に算出できるので、対物レンズ５の組み立て後におけるレンズ２の芯を光軸６上に対する微調整の不能を無くし、対物レンズ５の組み立ての歩留まりを向上できる。

さらに、ローラ１７は、モータ３６により自動で回転するので、ローラ１７を一定の回転速度で回転させることができる。これにより、ローラ１７の回転ムラを減少でき、レンズ２の偏芯量の測定精度を高くできる。

又、偏芯量算出部６１により算出したレンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対する偏芯量を枠切削加工機６２にフィードバックするので、枠切削加工機６２は、レンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量に基づいてレンズ部組４の鏡枠３に対する切削量を補正することにより、より高精度にレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量の小さいレンズ部組４の鏡枠３を切削加工できる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図４及び図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図７及び図８はレンズ偏芯測定用治具１０の具体的な構成図であって、図７は平面図、図８は図７に示すＢ−Ｂ断面図である。レンズ偏芯測定用治具１０には、２つの基準支柱１３、１４に代って２つの基準シャフト７０、７１が設けられている。これら基準シャフト７０、７１は、それぞれ円柱状に形成されている。これら基準シャフト７０、７１は、それぞれ各ベアリング７２、７３を介して載置柱部３３に形成された各支持用貫通孔７４内に回転可能に支持されている。これら支持用貫通孔７４は、載置柱部３３の載置面１２に対して所定角度、例えば角度５°傾いて形成されている。これにより、各基準シャフト７０、７１も載置面１２に対して所定角度、例えば角度５°傾いて載置面１２上から突出している。これら基準シャフト７０、７１は、載置面１２上に載置されるレンズ部組４の中心に向って倒れる方向に傾斜している。なお、図８において貫通孔２０は省略する。

このようなレンズ偏芯測定用治具１０であれば、台座３１が図７に示すようにピン３４を中心にベース部３２上を矢印ｃ方向に回転摺動すると、ローラ１７の外周縁に設けられたＯリング１８がレンズ部組４の鏡枠３の側面７に接触する。これにより、レンズ部組４は、Ｏリング１８の弾性力により各基準シャフト７０、７１に圧接され、レンズ部組４の鏡枠３が傾斜する各基準シャフト７０、７１の各側面に押し付けられる。これら基準シャフト７０、７１の各側面からの反発力は、下方向の分力を発生するので、レンズ部組４は、載置面１２上に押し付けられる。この状態で、台座３１は、各固定用ネジ４１の締め付けによりベース部３２上に固定される。

次に、モータ３６が回転駆動すると、この回転駆動がカップリング３５を介して軸１６に伝達され、ローラ１７が例えば矢印ａ方向に回転する。このローラ１７の回転力は、Ｏリング１８を介してレンズ部組４に伝達される。これにより上記同様に、レンズ部組４は、２つの基準シャフト７０、７１に接触して基準位置に保持され、かつ鏡枠３を載置面１２上を摺動しながら矢印ｂ方向に回転する。このとき、各基準シャフト７０、７１は、回転しながらレンズ部組４の鏡枠３の側面７に当接するので、これらレンズ部組４の鏡枠３の側面７と各基準シャフト７０、７１との間に滑りにより摩擦力は生じない。これにより、レンズ部組４は、各基準シャフト７０、７１及び載置面１２上に当て付きながら回転する。このレンズ部組４は、少なくとも１回転する。

以下、上記第１の実施の形態と同様に、レンズ部組４の回転中に、光源５２から出力された測定光は、上記同様に、ピンホール５３、コリメータレンズ５４、ハーフミラー５５、集光レンズ５６を通してレンズ２に照射される。このレンズ２の表面からの戻り光は、集光レンズ５６、ハーフミラー５５、結像レンズ５７を通してＣＣＤカメラ５８に入射する。このＣＣＤカメラ５８は、レンズ２の表面からの戻り光を撮像してその画像信号を出力する。

偏芯量算出部６１は、ＣＣＤカメラ５８から出力された画像信号を取り込み、この画像信号により取得される画像データを不図示のモニタに表示すると共に、画像データ中における点光源の虚像の位置が変位しなければ、レンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していないと判断し、点光源の虚像の位置が変位して円状を描く軌跡を検出すると、この点光源の虚像の位置の軌跡からレンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していると判断し、かつレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。

このように上記第２の実施の形態によれば、回転可能な各基準シャフト７０、７１を傾斜して設けたので、レンズ部組４の回転中に載置面１２上からのレンズ部組４の浮き上がりやあおりを抑制して載置面１２上で回転摺動でき、かつレンズ部組４の鏡枠３の側面７と各基準シャフト７０、７１との間に滑りによるり摩擦力が生じることがない。これにより、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、レンズ部組４に対するダメージの少ない滑らかな回転を実現できる。

次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図４及び図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図９はレンズ偏芯測定用治具１０の具体的な正面構成図である。台座８０は、ベース部３２上にピン８１を介して矢印ｃ方向に回転摺動可能に設けられている。この台座８０には、ピン８１を中心とする円弧状の摺動固定用溝８２が形成されている。この摺動固定用溝８２内には、ベース部３２から貫く２つの固定用ネジ８３が螺合している。これら固定用ネジ８３は、２つに限らず１つでもよく、又は２つ以上の複数でもよい。従って、台座８０は、ピン８１を中心にして矢印ｃ方向に回転摺動可能になっている。

又、台座８０上には、直線ガイド８４が形成されている。この直線ガイド８４は、台座８０を各基準支柱１３、１４側に回転摺動させたとき、各基準支柱１３、１４間を結ぶラインの垂線ｑ上に対して垂直方向に形成されている。この直線ガイド８４には、スライダ８５を矢印ｄ方向の直線上にスライド移動可能に設けている。このスライダ８５は、手動によりスライド移動したり、又はモータの回転を直線運動に変換してスライド移動する。

このスライダ８５は、帯状に形成され、互いに平行な各直線辺８５ａ、８５ｂと、これら辺８５ａ、８５ｂを両端で結ぶ各湾曲辺８５ｃ、８５ｄとを有する。なお、このスライダ８５は、少なくとも各基準支柱１３、１４側が直線辺８５ａであればよい。このスライダ８５の直線辺８５ａは、各基準支柱１３、１４と共にレンズ部組４の外径側面７に接触してレンズ部組４を回転させたときに、当該レンズ部組４を少なくとも１回転させる長さを有する。すなわち、スライダ８５の直線辺８５ａは、レンズ部組４の鏡枠３の外周長よりも長く形成され、これによりスライダ８５は、レンズ部組４を少なくとも１回転させるストロークを有する。このスライダ８５の外周縁には、Ｏリング１８が設けられている。

このようなレンズ偏芯測定用治具１０であれば、台座８０がピン８１を中心に回転摺動すると、スライダ８５の外周縁に設けられたＯリング１８がレンズ部組４の鏡枠３の側面７に接触する。これにより、レンズ部組４は、Ｏリング１８の弾性力により各基準支柱１３、１４に圧接され、レンズ部組４の鏡枠３が傾斜する各基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂに押し付けられる。これら基準支柱１３、１４の各テーパ側面１３ｂ、１４ｂからの反発力は、下方向の分力を発生するので、レンズ部組４は、載置面１２上に押し付けられる。この状態で、台座８０は、各固定用ネジ８３の締め付けによりベース部３２上に固定される。

次に、スライダ８５が手動によりスライド移動したり、又はモータの回転を直線運動に変換してスライド移動すると、このスライド移動がレンズ部組４に伝達される。これにより、レンズ部組４は、２つの基準支柱１３、１４に接触して基準位置に保持され、かつ鏡枠３を載置面１２上に摺動しながら矢印ｂ方向に回転する。これにより、レンズ部組４は、各基準支柱１３、１４及び載置面１２上に当て付きながら回転する。このレンズ部組４は、少なくとも１回転する。

以下、上記第１の実施の形態と同様に、レンズ部組４の回転中に、光源５２から出力された測定光は、上記同様に、ピンホール５３、コリメータレンズ５４、ハーフミラー５５、集光レンズ５６を通してレンズ２に照射される。このレンズ２の表面からの戻り光は、集光レンズ５６、ハーフミラー５５、結像レンズ５７を通してＣＣＤカメラ５８に入射する。このＣＣＤカメラ５８は、レンズ２の表面からの戻り光を撮像してその画像信号を出力する。

偏芯量算出部６１は、ＣＣＤカメラ５８から出力された画像信号を取り込み、この画像信号により取得される画像データを不図示のモニタに表示すると共に、画像データ中における点光源の虚像の位置が変位しなければ、レンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していないと判断し、点光源の虚像の位置が変位して円状を描く軌跡を検出すると、この点光源の虚像の位置の軌跡からレンズ部組４のレンズ２が鏡枠３に対して偏芯していると判断し、かつレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出する。

このように上記第３の実施の形態によれば、スライダ８５をスライド移動させてレンズ部組４を基準位置で回転させるので、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば、レンズ部組４を回転させるのに、２つの基準支柱１３、１４又は基準シャフト７０、７１に対してレンズ部組４を介してローラ１７又はスライダ８５を押し付けているが、これらローラ１７又はスライダ８５に代えて楕円状の板をレンズ部組４を介して各基準支柱１３、１４又は各基準シャフト７０、７１に押し付けて当該楕円状の板を回転させてもよい。又、スライダ８５は、帯状に限らず、棒状に形成してもよい。

レンズ部組４は、少なくとも１回転させればよいが、複数回回転させることにより画像データ中における円状に描く点光源の虚像の軌跡を複数回検出し、これら軌跡の平均軌跡位置からレンズ部組４の鏡枠３に対するレンズ２の偏芯量を算出してもよい。

レンズ部組４は、レンズ２の凸面を上面にして載置台１２上に載置しているが、凹面を上面にして載置台１２上に載置してもよい。この場合、レンズ２の凹面の曲率中心Ｒは、図１０に示すようにレンズ２の上方になるので、この曲率中心Ｒに測定光学系５０から出射される測定光の集光位置を合わせる。

上記第２の実施の形態では、各基準シャフト７０、７１を傾斜させているが、これら基準シャフト７０、７１を載置面１２に対して垂直方向に立設し、かつレンズ部組４の鏡枠外径側面７に接触する部分に上記第１の実施の形態の各基準支柱１３、１４のようにテーパ側面１３ｂ、１４ｂを形成してもよい。

又、レンズ部組４を回転させる第１の手法は、２つの基準支柱１３、１４を固定し、ローラ１７を各基準支柱１３、１４側に当て付けて各基準支柱１３、１４とローラ１７との間にレンズ部組４を保持し、この状態でローラ１７を回転させることにより、レンズ部組４を回転させてもよい。この手法によれば、固定された２つの基準支柱１３、１４によりレンズ部組４を位置決めできる。

レンズ部組４を回転させる第２の手法は、２つの基準支柱１３、１４の一方の基準支柱１３を固定し、他方の基準支柱１４を回転可能とする。ローラ１７を各基準支柱１３、１４側に当て付けて各基準支柱１３、１４とローラ１７との間にレンズ部組４を保持し、この状態で他方の基準支柱１４を回転させることにより、レンズ部組４を回転させる。

レンズ部組４を回転させる第３の手法は、２つの基準支柱１３、１４をそれぞれレンズ部組４の当付け方向に移動可能とし、かつローラ１７をレンズ部組４の当付け方向に移動可能とすると共に回転可能とする。２つの基準支柱１３、１４とローラ１７との間にレンズ部組４を介在させ、かつこれら基準支柱１３、１４とローラ１７とによりレンズ部組４に当付け力を加えて保持する。この状態でローラ１７を回転させることにより、レンズ部組４を回転させる。

レンズ部組４を回転させる第４の手法は、２つの基準支柱１３、１４をそれぞれレンズ部組４の当付け方向に移動可能とし、かつローラ１７を位置固定として回転可能とする。２つの基準支柱１３、１４とローラ１７との間にレンズ部組４を介在させ、かつ各基準支柱１３、１４によりレンズ部組４に当付け力を加えて保持する。この状態でローラ１７を回転させることにより、レンズ部組４を回転させる。

以上の４つの手法があるが、レンズ部組４の位置決めが最も安定することから第１の手法が一番好ましい。

次に、本発明の他の特徴とするところについて説明する。

第１の本発明は、請求項１項記載のレンズ偏芯測定用治具において、前記レンズ部組回転部材は、帯状に形成され、前記載置台上にスライド可能に設けられたことを特徴とする。

第２の本発明は、レンズの偏芯を測定するときに前記レンズを保持するレンズ偏芯測定用治具において、
少なくとも１枚の前記レンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台本体と、前記載置台本体に対して摺動可能に設けられた台座とを有する載置台と、
前記載置台本体上に設けられ、前記レンズ部組における前記鏡枠の外周縁に接触して前記レンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、
前記台座上に設けられ、前記鏡枠の前記外周縁を前記各基準支柱に突き当てた状態で前記レンズ部組を回転させる円板状のレンズ部組回転部材と、
前記レンズ部組回転部材の外周縁に設けられたＯリングと、
前記レンズ部組回転部材を前記台座に対して回転可能に支持するベアリングと、
前記ベアリングに連結され、前記ベアリングを介して前記レンズ部組回転部材を回転させるモータと、
を具備したことを特徴とするレンズ偏芯測定用治具である。

第３の本発明は、第２の本発明記載のレンズ偏芯測定用治具において、前記円板状の前記レンズ部組回転部材を帯状の部材に代え、前記ベアリング及び前記モータをスライド機構に代えることを特徴とする。

第４の本発明は、第３の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記載置台は、載置台本体と、前記載置台本体に対して摺動可能に設けられた台座とを有し、前記載置台本体上に前記各基準支柱が設けられ、前記台座上に前記レンズ部組回転部材が回転可能に設けられたことを特徴とする。

第５の本発明は、第３又は第４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記各基準支柱の各側面は、それぞれ前記載置面上又は前記載置台本体面上からの前記レンズ部組の浮き上がりを抑えるテーパ面に形成されたことを特徴とする。

第６の本発明は、第３又は第４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記各基準支柱は、それぞれ前記載置面上又は前記載置台本体面上からの前記レンズ部組の浮き上がりを抑えるために前記載置面又は前記載置台本体面に対して傾斜して設けたことを特徴とする。

第７の本発明は、第３又は第４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記レンズ部組回転部材は、前記レンズ部組を少なくとも１回転させることを特徴とする。

第８の本発明は、第３又は第４の本発明項記載のレンズ偏芯測定装置において、前記レンズ部組回転部材の外周縁には、弾性部材が設けられたことを特徴とする。

第９の本発明は、第８の本発明記載のレンズ偏芯測定用治具において、前記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする。

第１０の本発明は、第３又は第４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記レンズ部組回転部材は、円板状に形成され、前記載置台上又は前記台座上に回転可能に設けられたことを特徴とする。

第１１の本発明は、第１０の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記円板状の前記レンズ部組回転部材は、ベアリングを介して前記載置台又は前記台座に設けられ、手動により回転することを特徴とする。

第１２の本発明は、第１０の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記円板状の前記レンズ部組回転部材を前記載置台又は前記台座に対して回転可能に支持するベアリングと、前記ベアリングに連結され、前記ベアリングを介して前記レンズ部組回転部材を回転させるモータとを有することを特徴とする。

第１３の本発明は、第３の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記レンズ部組回転部材は、帯状に形成され、前記載置台上にスライド可能に設けられたことを特徴とする。

第１４の本発明は、少なくとも１枚の前記レンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に回転可能に載置する載置台本体と、
前記載置台本体に対して摺動可能に設けられた台座とを有する載置台と、
前記載置台本体上に設けられ、前記レンズ部組における前記鏡枠の外周縁に接触して前記レンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、
前記台座上に設けられ、前記鏡枠の前記外周縁を前記各基準支柱に突き当てた状態で前記レンズ部組を回転させる円板状のレンズ部組回転部材と、
前記レンズ部組回転部材の外周縁に設けられたＯリングと、
前記レンズ部組回転部材を前記台座に対して回転可能に支持するベアリングと、
前記ベアリングに連結され、前記ベアリングを介して前記レンズ部組回転部材を回転させるモータと、
前記載置台の前記載置面上に回転保持されている前記レンズ部組の前記レンズに対して測定光を照射し、前記レンズの表面からの戻り光を検出する測定光学系と、
前記測定光学系により検出された前記戻り光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて前記鏡枠に対する前記レンズの偏芯量を求める偏芯量算出部と、
を具備したことを特徴とするレンズ偏芯測定装置である。

第１５の本発明は、第１４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記円板状の前記レンズ部組回転部材を帯状の部材に代え、前記ベアリング及び前記モータをスライド機構に代えることを特徴とする。

第１６の本発明は、第３又は第１４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記測定光学系は、前記レンズ表面の曲率中心に前記測定光の集光位置を合わせることを特徴とする。

第１７の本発明は、第３又は第１４の本発明記載のレンズ偏芯測定装置において、前記載置台、少なくとも２つの前記基準支柱及び前記レンズ部組回転部材を有するレンズ偏芯測定用治具と前記測定光学系とを相互に移動して、前記レンズ偏芯測定用治具と前記測定光学系との間隔を変化させて前記測定光学系から出射される前記測定光の前記集光位置を前記レンズ表面の曲率中心に合わせる移動機構を有することを特徴とする。

本発明に係るレンズ偏芯測定装置の第１の実施の形態を示す構成図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具の概略を示す平面図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具の概略を示すＡ−Ａ断面図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具を示す具体的な平面図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具を示す具体的なＡ−Ａ断面図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具の台座の退避状態を示す図。 本発明に係るレンズ偏芯測定装置の第２の実施の形態を示す具体的な平面図。 同レンズ偏芯測定装置に用いられるレンズ偏芯測定用治具を示す具体的なＢ−Ｂ断面図。 本発明に係るレンズ偏芯測定装置の第３の実施の形態を示す具体的な平面構成図。 本発明に係るレンズ偏芯測定装置によりレンズの凹面に対して測定光学系の集光位置を合わせたことを示す図。 顕微鏡に取り付ける対物レンズの構成図。 同対物レンズのレンズ部組の構成図。

符号の説明

１：鏡筒、２：レンズ、３：鏡枠、４：レンズ部組、５：対物レンズ、７：鏡枠の外径側面、１０：レンズ偏芯測定用治具、１１：載置台、１２：載置面、１３，１４：基準支柱、１３ａ，１４ａ：基準支柱の支柱頭、１３ｂ，１４ｂ：基準支柱のテーパ側面、１５：ベアリング、１６：軸、１７：ローラ、１８：Ｏリング、１９：つまみ、２０：貫通孔、３０：載置台本体、３１：台座、３２：ベース部、３３：載置柱部、３４：ピン、３５：カップリング、３６：モータ、３７，３８：設置用貫通孔、３９：台座の側面、４０：摺動固定用溝、４１：固定用ネジ、５０：測定光学系、５１：測定光学用鏡筒、５２：光源、５３：ピンホール、５４：コリメータレンズ、５５：ハーフミラー、５６：集光レンズ、５７：結像レンズ、５８：ＣＣＤカメラ、５９：上下移動機構、６０：平面移動機構、６１：偏芯量算出部、６２：枠切削加工機、７０，７１：基準シャフト、７２，７３：ベアリング、７４：支持用貫通孔、８０：台座、８１：ピン、８２：摺動固定用溝、８３：固定用ネジ、８４：直線ガイド、８５：スライダ、８５ａ，８５ｂ：直線辺、８５ｃ，８５ｄ：湾曲辺。

Claims (13)

1. レンズの偏芯を測定するときに前記レンズを保持するレンズ偏芯測定用治具において、
   少なくとも１枚の前記レンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台と、
   前記載置台上に設けられ、前記レンズ部組における前記鏡枠の外周縁に少なくとも３点で接触して前記レンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの保持部材と、
   前記レンズ部組を回転させるために、前記保持部材の少なくとも一つを回転又はスライドさせるレンズ部組回転機構と、
   を具備したことを特徴とするレンズ偏芯測定用治具。
2. レンズの偏芯を測定するときに前記レンズを保持するレンズ偏芯測定用治具において、
   少なくとも１枚の前記レンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台と、
   前記載置台上に設けられ、前記レンズ部組における前記鏡枠の外周縁に接触して前記レンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、
   前記載置台上に設けられ、前記鏡枠の前記外周縁を前記各基準支柱に突き当てた状態で前記レンズ部組を回転させるレンズ部組回転部材と、
   を具備したことを特徴とするレンズ偏芯測定用治具。
3. 前記載置台は、載置台本体と、前記載置台本体に対して摺動可能に設けられた台座とを有し、前記載置台本体上に前記各基準支柱が設けられ、前記台座上に前記レンズ部組回転部材が回転可能に設けられたことを特徴とする請求項２記載のレンズ偏芯測定用治具。
4. 前記各基準支柱の各側面は、それぞれ前記載置面上又は前記載置台本体面上からの前記レンズ部組の浮き上がりを抑えるテーパ面に形成されたことを特徴とする請求項２又は３記載のレンズ偏芯測定用治具。
5. 前記各基準支柱は、それぞれ前記載置面上又は前記載置台本体面上からの前記レンズ部組の浮き上がりを抑えるために前記載置面又は前記載置台本体面に対して傾斜して設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のレンズ偏芯測定用治具。
6. 前記レンズ部組回転部材は、前記レンズ部組を少なくとも１回転させることを特徴とする請求項２又は３記載のレンズ偏芯測定用治具。
7. 前記レンズ部組回転部材の外周縁には、弾性部材が設けられたことを特徴とする請求項２又は３項記載のレンズ偏芯測定用治具。
8. 前記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項７記載のレンズ偏芯測定用治具。
9. 前記レンズ部組回転部材は、円板状に形成され、前記載置台上又は前記台座上に回転可能に設けられたことを特徴とする請求項２又は３項記載のレンズ偏芯測定用治具。
10. 前記円板状の前記レンズ部組回転部材は、ベアリングを介して前記載置台又は前記台座に設けられ、手動により回転することを特徴とする請求項９記載のレンズ偏芯測定用治具。
11. 前記円板状の前記レンズ部組回転部材を前記載置台又は前記台座に対して回転可能に支持するベアリングと、前記ベアリングに連結され、前記ベアリングを介して前記レンズ部組回転部材を回転させるモータとを有することを特徴とする請求項９記載のレンズ偏芯測定用治具。
12. 少なくとも１枚のレンズを鏡枠に保持したレンズ部組を載置面上に載置する載置台と、
    前記載置台上に設けられ、前記レンズ部組における前記鏡枠の外周縁に接触して前記レンズ部組を基準位置に位置決めする少なくとも２つの基準支柱と、
    前記載置台上に設けられ、前記鏡枠の前記外周縁を前記各基準支柱に突き当てた状態で前記レンズ部組を回転させるレンズ部組回転部材と、
    前記載置台の前記載置面上に回転保持されている前記レンズ部組の前記レンズに対して測定光を照射し、前記レンズの表面からの戻り光を検出する測定光学系と、
    前記測定光学系により検出された前記戻り光を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて前記鏡枠に対する前記レンズの偏芯量を求める偏芯量算出部と、
    を具備したことを特徴とするレンズ偏芯測定装置。
13. 少なくとも１枚の前記レンズを鏡枠に保持したレンズ部組を回転保持し、前記回転保持されている前記レンズ部組の前記レンズに対して測定光を照射し、このとき前記レンズ表面からの戻り光を撮像して取得された画像データに基づいて前記鏡枠に対する前記レンズの偏芯量を求めることを特徴とするレンズ偏芯測定方法。

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