JP2006208175A - 偏心測定方法および偏心測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ枠中心線に対する被検レンズの光軸偏心を正確に測定する偏心測定方法を提供する。
【解決手段】 レンズ枠を回転テーブルで回転させながらレンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程ＳＴ１００と、レンズ枠測定工程ＳＴ１００における測定結果に基づいて回転テーブルの回転軸とレンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出工程ＳＴ１１０と、心ずれ量算出工程ＳＴ１１０で算出されたずれ量に基づいて回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とを調心する調心工程ＳＴ１２０と、被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルにより回転させつつ被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程ＳＴ１３０と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、偏心測定方法および偏心測定装置に関し、レンズ枠にマウントされた被検レンズの光軸偏心量を測定する偏心測定方法等に関する。

従来、レンズ検心として、図１３に示されるように、レンズ枠９２０にマウントされた被検レンズ９１０について、レンズ枠中心線Ｌ２に対する被検レンズ光軸Ｌ１の偏心量を測定することが行われている。
なお、以後の説明では、被検レンズ９１０とこの被検レンズ９１０が組み付けられたレンズ枠９２０とで構成されるユニット（例えば、対物レンズ）をレンズユニット体９００と称する。

このようなレンズ検心は、レンズユニット体９００（被検レンズ９１０＋レンズ枠９２０）を例えば回転テーブルにより回転させながら、被検レンズ９１０からの光学像を観察することによって行われる（例えば、特許文献１、非特許文献１）。すると、回転中心に対するレンズ光軸Ｌ１の偏心が得られる。
ここで、回転テーブルの回転に偏心があると、この回転の偏心量が測定誤差に含まれることになるので、非特許文献１にあってはエアベアリングを利用した高精度回転機構を用いて回転テーブルの回転精度を向上させることが開示されている。

特開平４−１３８３３３号公報 製品名「OptiCentric」のカタログ。"OptiCentric"、[online]、TRIOPTICS、[平成１７年１月２７日検索]、インターネット <URL:http://www.trioptics.com/opticentric.htm>

しかし、回転テーブルにレンズユニット体９００をセットしたときに、回転テーブルの回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２とがずれている場合がある。
このようにレンズ枠中心線Ｌ２と回転テーブルの回転軸とがずれていると、レンズ枠中心線Ｌ２に対するレンズ光軸Ｌ１のずれを測定したいところ、回転中心とレンズ枠中心線Ｌ２とのずれの分だけ測定誤差を含むことになる。
非特許文献１にあっては、回転テーブルの回転中心とレンズ枠９２０の中心線Ｌ２とを目合わせで調心するとしているが、このような目分量の調心（心出し）では、誤差を完全に解消するのは不可能である。

本発明の目的は、従来の問題を解消し、レンズ枠中心線に対する被検レンズの光軸偏心を正確に測定する偏心測定方法および偏心測定装置を提供することにある。

本発明の偏心測定方法は、被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、前記心ずれ量算出工程で算出されたずれ量に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とを調心する調心工程と、記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、レンズ枠測定工程において、回転テーブルで回転されるときのレンズ枠の外周面が測定され、この測定結果に基づいて回転テーブルの回転軸とレンズ枠中心線とのずれ量が算出される（心ずれ量算出工程）。そして、算出された心ずれ量に基づいてレンズ枠中心線と回転テーブルの回転軸とを一致させるように調心が行われる（調心工程）。このように調心が行われた状態において、被検レンズがマウントされたレンズ枠が回転テーブルで回転され、被検レンズの検心が行われる（レンズ検心工程）。

回転テーブルでレンズ枠を回転させながら被検レンズからの光学像を観察した場合、光学像の偏心量には、被検レンズがレンズ枠中心線に対して有する光軸偏心の他、回転テーブルとレンズ枠との心ずれが含まれていると考えられる。
この点、本発明では、調心工程により、回転テーブルの回転中心とレンズ枠の中心線とを調心するので、回転テーブルでレンズ枠を回転させてもレンズ枠中心線がぶれることがなく、レンズ検心工程での検心結果がレンズ枠中心線に対する被検レンズの光学偏心量そのものとなる。
また、調心工程で回転テーブルの回転軸とレンズ枠の中心線との調心を行うにあたっては、レンズ枠測定工程での測定に基づいて算出される心ずれ量に基づくので、例えば目分量で調心する場合に比べて格段に容易であり、かつ、高精度な調心を行うことができる。
このような高精度の調心の結果、回転テーブルの回転軸とレンズ枠の中心線とのずれを略完全に解消できるので、レンズ検心工程においてレンズ枠中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量そのものを正確に測定することができる。

本発明の偏心測定装置は、被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定装置であって、前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定手段と、前記レンズ枠測定手段による測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出手段と、前記心ずれ量算出手段で算出されたずれ量に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とを調心する調心手段と、前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の偏心測定方法は、被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、前記レンズ検心工程における検心結果から前記心ずれ量算出工程にて算出された心ずれ量を減算する心ずれ量減算工程と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、回転テーブルでレンズ枠を回転させながら被検レンズからの光学像を観察した場合（レンズ検心工程）、測定される偏心量には、被検レンズがレンズ枠中心線に対して有する光軸偏心の他、回転テーブルとレンズ枠との心ずれ分が含まれていると考えられる。
この点、本発明では、心ずれ量減算工程により、回転テーブルの回転中心とレンズ枠の中心線とのずれ分をレンズ検心工程での検心結果から減算するので、レンズ枠に対する被検レンズの光軸偏心量を正確に求めることができる。
この構成によれば、回転テーブルの回転軸とレンズ枠の中心線とのずれ分は演算処理（心ずれ量減算工程）により補正されるので、例えば調心する作業を行うことに比べて測定作業が非常に簡便となり、測定効率を向上させることができる。

本発明の偏心測定装置は、被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定装置であって、前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定手段と、前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出手段と、前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心手段と、前記レンズ検心手段による検心結果から前記心ずれ量算出手段にて算出された心ずれ量を減算する心ずれ量減算手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。

本発明では、前記回転テーブルは、真円度測定機の回転テーブルにより構成されることが好ましい。

このような構成によれば、真円度測定機の回転テーブルは回転精度が高いので、回転テーブルの回転による誤差を排除することができる。すなわち、回転テーブルでレンズ枠を回転させながら被検レンズからの光学像を観察した場合、測定される偏心量には、回転テーブルの回転誤差分が含まれていると考えられるが、本発明により回転テーブルの回転誤差を排除することができる。
そして、この偏心測定装置は、レンズ枠測定手段でもレンズ検心手段でもレンズ枠を回転テーブルで回転させる必要があるところ、真円度測定機の回転テーブルを用いることにより新たな設計や製造を必要とせず、かつ高精度の回転テーブルを用意することができる。

本発明の偏心測定方法は、被検レンズがマウントされたレンズ枠の外周面を固定体に押し付けて前記レンズ枠の位置決めをしつつ前記レンズ枠を回転させるとともに、前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、前記レンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて、前記レンズ枠の外周面を前記固定体に押し付けて前記レンズ枠を回転させたときの回転誤差を算出する回転誤差算出工程と、前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠の外周面を前記固定体に押し付けて前記レンズ枠の位置決めをしつつ前記レンズ枠を回転させるとともに前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、前記レンズ検心工程における検心結果から前記回転誤差算出工程で算出された回転誤差を減算する回転誤差減算工程と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、レンズ枠測定工程において、回転テーブルでレンズ枠を回転させながらレンズ枠の外周面を測定し、この測定結果から、レンズ枠の外周面を固定体に押し付けた状態でレンズ枠の外径を基準としてレンズ枠を回転させたときのレンズ枠中心線の回転量（回転誤差）が算出される（回転誤差算出工程）。
そして、実際に、被検レンズがマウントされたレンズ枠の外周面を固定体に押し付けながらレンズ枠を回転させて、被検レンズからの光学像を観察して被検レンズの偏心量を測定する（レンズ検心工程）。レンズ検心工程で得られた検心結果からレンズ枠基準の回転誤差分を減算して（回転誤差減算工程）、レンズ枠に対する被検レンズの光軸偏心が求められる。

この構成によれば、レンズ枠を固定体に押し付けながら回転させるので、例えば、回転テーブルのように回転軸とレンズ枠中心線とを一致させる調整など必要がなく、作業効率を格段に向上させることができる。そして、レンズ枠を固定体に押し付けながら回転させる場合、レンズ枠外径の真円度が回転誤差として現れるところ、予めレンズ枠測定工程による測定結果に基づいてレンズ枠の回転誤差を算出しておき、レンズ検心の結果からレンズ枠回転誤差を減算するので、被検レンズの光軸偏心を正確に求めることができる。

本発明では、前記レンズ枠測定工程は、レンズ枠のロットから抜き取ったサンプルについて測定を行い、前記回転誤差算出工程は、前記レンズ枠測定工程における結果から代表値を求めることが好ましい。

この構成において、同一の加工機で加工されたレンズ枠のロットでは同様の真円度傾向を有すると考えられるところ、レンズ枠測定工程は、レンズ枠のロットから抜き取ったサンプルについて測定を行う。そして、回転誤差算出工程で回転誤差の代表値を求める。
この構成によれば、レンズ枠測定工程における測定回数が格段に少なくなることから、作業効率を格段に向上させることができる。
なお、代表値を求める場合には、ロット（例えば１００個）のなかからいくつか（例えば１０個）のレンズ枠を測定して、その平均を代表値とすることが例として挙げられるが、抜き取るサンプルとしては一つであってもよい。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、偏心測定装置の全体外観図であり、図２は、偏心測定装置の内部構成図である。
この偏心測定装置１００は、図１３に示されるように、レンズ枠９２０にマウントされた被検レンズ９１０について、レンズ枠９２０の中心線Ｌ２に対して被検レンズ９１０の光軸Ｌ１が有する光軸偏心を測定する装置である。なお、被検レンズ９１０とこの被検レンズ９１０がマウントされるレンズ枠９２０とで構成されるユニット（例えば対物レンズ）をレンズユニット体９００と称する。

偏心測定装置１００は、ベース２００と、レンズユニット体９００を回転させる回転テーブルユニット３００と、レンズユニット体９００を回転テーブルユニット３００で回転させながらレンズ枠９２０の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定部（レンズ枠測定手段）４００と、被検レンズ９１０からの光学像を観察するレンズ検心部（レンズ検心手段）５００と、レンズ枠測定部４００およびレンズ検心部５００による測定結果に基づいた演算処理を行う演算処理部６００と、を備えている。

回転テーブルユニット３００は、ベース２００上に設置された台座部３１０と、台座部３１０の上に設けられた回転駆動部３２０と、回転駆動部３２０により回転可能に支持された回転テーブル３３０と、回転テーブル３３０の位置および姿勢を調整する調心つまみ（調心手段）３４０と、を備える。

回転駆動部３２０は、上端開口が回転テーブル３３０で塞がれる円筒状の側壁３２１の内部に姿勢調整機構（不図示）、モータ（不図示）、ロータリーエンコーダ（不図示）およびエアベアリング（不図示）を備える。
姿勢調整機構は、回転テーブル３３０を下から支持しているとともに調心つまみ３４０による操作によって回転テーブル３３０の水平位置および傾斜角度を任意に調整する機構である。
そして、モータの回転駆動力により回転テーブル３３０が回転され、回転テーブル３３０の回転量はロータリーエンコーダで検出されて演算処理部６００に出力される。
また、回転テーブル３３０は、エアベアリングにより回転駆動部３２０に軸受けされている。
エアベアリングにはエアコンプレッサ３２２からエアが供給されている。
調心つまみ３４０は、回転テーブル３３０の側面において手動操作可能に設けられている。なお、調心つまみとしては、４つ設けられているところ、２つは回転テーブルをＸ方向およびＹ方向にずらすように移動させて偏心量を調整する心出し用つまみであり、残りの２つは回転テーブルの傾きを調整する水平出し用つまみである。

なお、このような回転テーブルユニット３００としては、真円度測定機の回転テーブルユニットを用いることができる。

レンズ枠測定部４００は、ベース２００に立設されたＺ軸コラム４１０と、Ｚ軸コラム４１０に摺動可能に設けられたＺ軸スライダ４２０と、水平方向へスライド移動可能にＺ軸スライダ４２０に設けられたＸ軸アーム４３０と、Ｘ軸アーム４３０の先端に設けられレンズ枠９２０の外周面を検出する検出プローブ４４０と、を備える。
検出プローブ４４０は、回転テーブル３３０にてレンズユニット体９００が回転される状態においてレンズ枠９２０の外周面に当接して、レンズ枠外周の径方向変化を検出する。検出プローブ４４０による検出結果は、演算処理部６００に出力される。
なお、このようなレンズ枠測定部４００としては、真円度測定機の測定機本体部分を用いることができ、回転テーブルユニット３００とレンズ枠測定部４００とをあわせて真円度測定機をそのまま用いることができる。

レンズ検心部５００は、ベース２００に立設されたユニット搭載コラム５１０と、回転テーブル３３０上の被検レンズ９１０に向けて光を照射するとともに被検レンズ９１０からの反射光学像を観測する光学系ユニット５２０と、光学系ユニット５２０での観測結果を出力する出力部５９０と、を備える。

光学系ユニット５２０は、図２に示されるように、被検レンズ９１０に向けて光を照射する照明光学系５３０と、被検レンズ９１０からの反射光学像を観測する観測光学系５８０と、を備える。
照明光学系５３０は、光源５４０と、光源５４０からの光を平行光として反射するリフレクタ５４１と、ターゲット５５２を通しつつ光を平行光にするコリメータレンズ系５５０と、ターゲット５５２の像を被検レンズ９１０の焦点位置に合焦させる焦点調整手段５６０と、被検レンズ９１０に向けて光路を曲げるビームスプリッタ５７０と、を備える。
コリメータレンズ系５５０は、光を集光するレンズ５５１と、レンズ５５１の焦点位置に配設されたターゲット５５２と、ターゲット５５２に焦点位置を合わせて配設されたレンズ５５３と、を備えて構成されている。
焦点調整手段５６０は、アフォーカルレンズ系５６１と、アフォーカルレンズ系５６１を搭載したスライダ５６２と、スライダ５６２を光軸に沿ってガイドするガイド部材５６３と、を備えている。スライダ５６２が移動することによって、結像位置が調整され、光が被検レンズ９１０の焦点位置に結像される。

観測光学系５８０は、被検レンズ９１０からの反射光の光路を曲げるミラー５８１と、ミラー５８１からの光を集光するレンズ５８２と、レンズ５８２からの光を二光束に分割するビームスプリッタ５８３と、分割された一方の光を撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）５８４と、分割された他方の光の位置を検出する位置検出素子５８５と、を備える。
位置検出素子５８５は、受光した光の位置を中心点からのずれに応じた電圧信号に変換して出力する。
ＣＣＤカメラ５８４および位置検出素子５８５は、レンズ５８２の焦点位置に配設されている。

出力部５９０は、ＣＣＤカメラ５８４で撮像された画像を表示するモニタ５９１と、位置検出素子５８５からの信号波形を表示するオシロスコープ５９２と、を備える。

演算処理部６００は、レンズ枠測定部４００による測定結果からレンズ枠中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸との心ずれ量を算出する心ずれ量算出部６１０と、レンズ検心部５００による検心結果から被検レンズ９１０の光軸偏心量を算出する光軸偏心量算出部６２０と、を備える。
心ずれ量算出部６１０には、回転テーブルユニット３００からロータリーエンコーダで検出された回転テーブル３３０の回転量情報が入力されるとともに、レンズ枠測定部４００の検出プローブ４４０からレンズ枠９２０の外周面を検出した結果が入力される。すると、例えば、図３に示されるようなレンズ枠９２０の真円度データが得られる。
心ずれ量算出部６１０は、真円度データからレンズ枠９２０の外径を基準とする平均円および中心線Ｌ２を算出し、レンズ枠中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸とのずれ量（中心位置ずれ、角度ずれ）を算出する。なお、測定者は、このずれ量を参照して調心つまみ３４０を操作し、レンズ枠中心線Ｌ２を回転テーブル３３０の回転軸に一致させるように調心することになる。
光軸偏心量算出部６２０は、レンズ検心部５００の位置検出素子５８５から入力される電気信号に基づいて被検レンズ９１０の光学像（ターゲット５５２の像）が描くリサージュ図形を求め、このリサージュ図形から光軸偏心量を算出する。

このような構成を備える偏心測定装置１００により被検レンズ９１０の光軸偏心量を測定する偏心測定方法について図４〜図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、ＳＴ１００において、レンズ枠９２０の測定を行う（レンズ枠測定工程）。このとき、回転テーブル３３０上にレンズユニット体９００を載置して検出プローブ４４０をレンズ枠９２０の外周面に当接させる。この状態において、回転駆動部３２０のモータで回転テーブル３３０を回転させる。すると、回転テーブル３３０とともにレンズユニット体９００が回転され、検出プローブ４４０によりレンズ枠外周の径方向変化が検出される。この検出結果は演算処理部６００の心ずれ量算出部６１０に出力される。

次に、ＳＴ１１０において、レンズ枠測定（ＳＴ１００）の結果に基づいて心ずれ量算出部６１０によりレンズ枠中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸とのずれ量が算出される（心ずれ量算出工程）。
心ずれ量算出工程ＳＴ１１０について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、ＳＴ１１１において、レンズ枠外径の平均円が算出され、ＳＴ１１２において平均円の中心と回転テーブル３３０の回転中心とのずれ（中心位置ずれ）が算出される。
また、ＳＴ１１３において、レンズ枠９２０の中心線Ｌ２が算出され、ＳＴ１１４において、レンズ枠中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸との角度ずれが算出される。

次に、ＳＴ１２０において、レンズ枠９２０の中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸とを一致させるように調心を行う。
これは、調心つまみ３４０を操作し、心ずれ量算出部６１０で算出された心ずれ量（中心位置ずれ、角度ずれ）を補正するように回転テーブル３３０の水平位置および傾斜角度を調整して行う。
調心つまみ３４０によりレンズ枠９２０の中心線Ｌ２と回転テーブル３３０の回転軸とが一致したところで、ＳＴ１３０におけるレンズ検心を行う（レンズ検心工程）

レンズ検心（ＳＴ１３０）について、図６のフローチャートを参照して説明する。
レンズ検心にあっては、まず、ＳＴ１３１において、照明光学系５３０から光を発射して被検レンズ９１０に光を照射する。次に、ＳＴ１３２において、被検レンズ９１０の焦点（具体的には曲率中心）にターゲット５５２の像が結像するように焦点合わせを行う。このとき、焦点調整手段５６０のスライダ５６２を移動させることにより焦点位置を動かして調整する。
ＳＴ１３３において、被検レンズ９１０の焦点にターゲット像が結像されているか確認する。
これは、被検レンズ９１０からの反射光が観測光学系５８０においてレンズ５８２およびビームスプリッタ５８３を介してＣＣＤカメラ５８４で撮像されるところ、この撮像された画像をモニタ５９１に表示して確認する。
このとき、照明光学系５３０からの光が被検レンズ９１０の焦点にて結像するように照射されていれば、被検レンズ９１０からの反射光は、あたかも焦点から発射された光のように被検レンズ９１０から平行光として反射される。そして、レンズ５８２の焦点位置にＣＣＤカメラ５８４が配設されているので、ＣＣＤカメラ５８４でターゲット５５２の像が撮像されることになる。モニタ５９１でＣＣＤカメラ５８４の画像を確認しながら、ターゲット５５２の像に焦点が合うように焦点調整手段５６０のスライダ位置を調整する。

被検レンズ９１０の焦点にターゲット像が結像したところで（ＳＴ１３３：ＹＥＳ）、ＳＴ１３４において回転テーブル３３０を回転させ、ＳＴ１３５においてレンズ検心を行う。
被検レンズ９１０からの反射光像は、レンズ５８２およびビームスプリッタ５８３を介して位置検出素子５８５で受光されている。被検レンズ９１０からの光学像は、被検レンズ９１０が回転されることに伴って回転テーブル３３０の回転軸を中心にして回転し、この光学像の回転は、位置検出素子５８５の受光位置変化によって検出される。位置検出素子５８５の中心点から受光位置までの距離に応じた電圧信号が光軸偏心量算出部６２０に出力される。

ＳＴ１３６において、位置検出素子５８５から入力された信号に基づいて光軸偏心量算出部６２０により被検レンズ９１０の光軸偏心量が算出される。
ここで、レンズ枠９２０の中心線Ｌ２に対して被検レンズ９１０の光軸Ｌ１が有する偏心量を求めたいところ、回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２とが調心されているので、回転テーブル３３０の回転軸を中心とした光学像の回転量がそのまま被検レンズ９１０の光軸偏心量として求められる。
このように光軸偏心量算出部６２０で得られた光軸偏心量は、所定の出力手段に出力される。

このような構成を備える第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）調心工程ＳＴ１２０により、回転テーブル３３０の回転中心とレンズ枠９２０の中心線Ｌ２とを調心するので、回転テーブル３３０でレンズ枠９２０を回転させてもレンズ枠中心線Ｌ２がぶれることがなく、レンズ検心工程ＳＴ１３０での検心結果がレンズ枠中心線Ｌ２に対する被検レンズ９１０の光学偏心量そのものとなる。
すなわち、回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠９２０の中心線Ｌ２とのずれを略完全に解消して、レンズ枠中心線Ｌ２に対して被検レンズ９１０の光軸が有する光軸偏心量そのものを正確に測定することができる。

（２）調心工程ＳＴ１２０で回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠９２０の中心線Ｌ２との調心を行うにあたっては、レンズ枠測定工程ＳＴ１００での測定に基づいて算出される心ずれ量に基づくので、例えば目分量で調心する場合に比べて格段に高精度な調心を行うことができる。

（３）回転テーブルユニット３００としては、真円度測定機の回転テーブルユニットを用いることができるところ、真円度測定機の回転テーブルは回転精度が高いので、回転テーブル３３０の回転による測定誤差を排除することができる。そして、この偏心測定装置は、レンズ枠測定工程でもレンズ検心工程でもレンズ枠９２０を回転テーブル３３０で回転させる必要があるところ、真円度測定機の回転テーブルを用いることにより新たな設計や製造を必要とせず、かつ高精度の回転テーブル３３０を用意することができる。

（変形例１）
次に、本発明の偏心測定装置、偏心測定方法の変形例１について図７、図８を参照して説明する。
変形例１の基本的構成は、第１実施形態に同様であるが、調心を行わず、演算処理による補正によって被検レンズ９１０の光軸偏心量を求める点に特徴を有する。

変形例１に係る偏心測定装置１１０の構成について図７を参照して説明する。
図７において、偏心測定装置１１０は、回転テーブルユニット３００を備えているところ、回転テーブルユニット３００は調心つまみを備えておらず、回転テーブル３３０は回転駆動部３２０に対して水平移動や傾斜変化などはしないで、その回転軸が固定されている。

図７において、演算処理部６００は、心ずれ量算出部６１０と、光軸偏心量算出部６２０と、を備えているところ、光軸偏心量算出部６２０は、心ずれ量減算部６２１を備えている。
心ずれ量減算部６２１には、心ずれ量算出部６１０で算出された回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２との心ずれ量が入力されるとともにレンズ検心部５００で得られた光学像の偏心量が入力される。
心ずれ量減算部６２１は、まず、回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２とのずれ量に基づいて回転テーブル３３０が回転した際のレンズ枠中心線Ｌ２の偏心量を算出する。そして、心ずれ量減算部６２１は、被検レンズ９１０の光学像の偏心量からレンズ枠中心線Ｌ２の偏心量を減算して、レンズ枠中心線Ｌ２に対して被検レンズ９１０の光軸が有する光軸偏心量を求める。

次に、図８のフローチャートを参照して、変形例１の偏心測定方法について説明する。
ＳＴ２００のレンズ枠測定およびＳＴ２１０の心ずれ量算出は、第１実施形態（図４）のレンズ枠測定工程（ＳＴ１００）および心ずれ量算出工程（ＳＴ１１０）と同様である。
すなわち、回転テーブル３３０でレンズユニット体９００が回転されるときのレンズ枠外周が検出プローブ４４０で検出されて、検出結果が心ずれ量算出部６１０に出力され、心ずれ量算出部６１０により回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２との心ずれが算出される。
このようにＳＴ２１０で回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠中心線Ｌ２との心ずれが算出されたところで、調心を行うことなく、ＳＴ２２０においてレンズ検心工程が行われる。
このレンズ検心工程（ＳＴ２２０）は、第１実施形態（図４）のレンズ検心工程（ＳＴ１３０）に同様であり、位置検出素子５８５で受光位置の中心からのずれが検出されて、被検レンズ９１０の光学像の偏心が光軸偏心量算出部６２０に出力される。

ＳＴ２３０において、心ずれ量減算部６２１により、被検レンズ９１０の光学像の偏心量からレンズ枠中心線Ｌ２の偏心量が減算され（心ずれ量減算工程）、レンズ枠中心線Ｌ２に対して被検レンズ９１０の光軸が有する光軸偏心量が求められる。

このような構成を備える変形例１によれば、次の効果を奏することができる。
（４）心ずれ量減算工程（ＳＴ２３０）により、回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠９２０の中心線とのずれ分をレンズ検心工程ＳＴ２２０での検心結果から減算するので、レンズ枠９２０に対する被検レンズ９１０の光軸偏心量を正確に求めることができる。

（５）回転テーブル３３０の回転軸とレンズ枠９２０の中心線Ｌ２とのずれ分は演算処理（心ずれ量減算工程ＳＴ２３０）により補正するので、例えば調心する作業を行うことに比べて測定作業が非常に簡便となり、測定効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
従来、被検レンズ９１０の光軸偏心量を測定するにあたってレンズ枠９２０を回転させるのに、レンズ枠９２０の外周面を固定体に押し付けてレンズ枠９２０の位置決めをしつつレンズ枠９２０を回転させる構成が知られている。
まず、従来の偏心測定装置とその動作について説明する。
図９に示される偏心測定装置７００は、レンズユニット体９００を回転可能に保持する回転保持手段７１０と、被検レンズ９１０からの光学像を観察して被検レンズ９１０の光軸偏心量を測定するレンズ検心部５００と、を備える。

回転保持手段７１０は、回転可能に設けられた回転テーブル７２０と、回転時におけるレンズユニット体９００の位置決めをする支持部材７３０と、レンズユニット体９００を回転させる回転駆動機構７４０と、を備えている。
回転テーブル７２０は、基台７２１の略中央において基台７２１に対して回転可能に設けられている。
支持部材７３０は、回転テーブル７２０の回転軸方向に略直交して設けられ先端が回転テーブル７２０の近傍に位置する。支持部材７３０は、長手状の部材であって、その先端は凹状に凹まされて形成されており回転テーブル７２０に載置されたレンズユニット体９００を挟み込む挟部７３１となっている（図１０参照）。なお、支持部材７３０の基端は、スライド機構７３２に接続され、基台７２１に対して位置調整可能となっている。
回転駆動機構７４０は、回転テーブル７２０に載置されたレンズユニット体９００を支持部材７３０とは反対側から挟むととともに回転テーブル７２０の回転軸と平行な軸を回転軸として回転する回転ローラ７４１と、回転ローラ７４１を回転させる駆動モータ７４２と、駆動モータ７４２の駆動力を回転ローラ７４１に伝達するベルト７４３と、を備えている。

レンズ検心部７５０は、第１実施形態（図２）で説明したレンズ検心部５００の構成と略同様であり、被検レンズ９１０からの光学像を観察して被検レンズ９１０の光軸偏心を測定する構成である。

この構成において、レンズユニット体９００を回転テーブル７２０に載置した状態で、支持部材７３０の先端（挟部７３１）と回転ローラ７４１の周端面とにてレンズ枠９２０を挟む。
そして、駆動モータ７４２によって回転ローラ７４１を回転させて回転テーブル７２０とともにレンズユニット体９００を回転させる。このとき、レンズ検心部７５０から被検レンズ９１０に光を照射するとともに被検レンズ９１０からの反射光像を観察して、被検レンズ９１０の光軸偏心を測定する。
支持部材７３０の位置を一旦調整しておけば、レンズユニット体９００を交換する際にレンズユニット体９００を支持部材７３０と回転ローラ７４１とで挟み込むだけなので交換作業が簡便であり、測定効率が非常によいという利点がある。

しかしながら、上述の偏心測定装置７００では次のような問題があった。
支持部材７３０の挟部７３１と回転ローラ７４１とで挟んでレンズユニット体９００を回転させるので、レンズ枠９２０の位置は支持部材７３０の挟部７３１に押し付けられることによって決められており、レンズ枠９２０の回転精度は、レンズ枠外周面の真円度に影響される。被検レンズ９１０の光軸偏心量として、レンズ枠中心線Ｌ２に対する被検レンズ９１０の光軸偏心量を測定したいところ、レンズ枠９２０の回転誤差の分だけレンズ検心誤差が生じることになる。

そこで、第２実施形態では、レンズ枠９２０の回転誤差に関わらず、被検レンズ９１０の光軸偏心量を正確に求める偏心測定方法を提供することを目的とする。

本第２実施形態は、予め真円度測定機によって測定されたレンズ枠外周面の真円度に基づいてレンズ枠９２０の回転誤差を算出しておき、レンズ検心の結果からレンズ枠９２０の回転誤差分を減算して被検レンズ９１０の光軸偏心量を求めることに特徴がある。
以下、図１１のフローチャートを参照して、第２実施形態に係る偏心測定方法について説明する。

まず、ＳＴ３００において、図１２に示される真円度測定機８００によりレンズ枠９２０の外周を測定してレンズ枠９２０の真円度を求める。このとき、レンズ枠９２０のロットのうちからいくつかの代表的なレンズ枠９２０について測定を行う。代表値を求める場合には、ロット（例えば１００個）のなかからいくつか（例えば１０個）のレンズ枠９２０を測定して、その平均を代表値とすることが例として挙げられる。
そして、ＳＴ３１０において、レンズ枠外周の真円度に基づいて、支持部材７３０の挟部７３１と回転ローラ７４１とでレンズユニット体９００を挟持してレンズユニット体９００を回転させたときのレンズ枠中心線Ｌ２の回転誤差を算出する。

次に、ＳＴ３２０において、図９にて説明した偏心測定装置によりレンズ検心を行う。この工程は、基本的に第１実施形態で説明したレンズ検心工程（ＳＴ１３０、ＳＴ１３１〜ＳＴ１３６）と同様である。
つまり、レンズユニット体９００を支持部材７３０と回転ローラ７４１とで挟持しながら回転させ、被検レンズ９１０からの反射光学像を観察する。そして、反射光学像を位置検出素子５８５で受光して反射光学像の偏心量を求める。
ＳＴ３３０において、レンズ検心（ＳＴ３２０）で得られた検心結果からレンズ枠９２０の回転誤差分（ＳＴ３１０）を減算する。
すると、ＳＴ３４０において、レンズ枠中心線Ｌ２に対する被検レンズ９１０の光軸偏心量が求められる。

このような構成によれば、次の効果を奏することができる。
（６）レンズ枠９２０を支持部材７３０と回転ローラ７４１とで挟持しながら回転させる場合、レンズ枠外径の偏心量が回転誤差として現れるところ、予めレンズ枠測定工程（ＳＴ３００）による測定結果に基づいてレンズ枠９２０の回転誤差を算出しておき、レンズ検心（ＳＴ３２０）の結果からレンズ枠回転誤差を減算するので、被検レンズ９１０の光軸偏心を正確に求めることができる。

（７）レンズ枠９２０を固定体に押し付けながら回転させる場合、例えば、回転テーブルの回転軸とレンズ枠中心線とを一致させる調芯作業など必要としないので、作業効率を格段に向上させることができる。

（８）同一の加工機で加工されたレンズ枠９２０のロットでは同様の偏心傾向を有すると考えられるところ、レンズ枠測定工程（ＳＴ３００）は、レンズ枠９２０のロットのうちからいくつかのレンズ枠９２０について測定を行う。その結果、レンズ枠測定工程（ＳＴ３００）における測定回数が格段に少なくなることから、作業効率を格段に向上させることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
第１実施形態において、調心工程ＳＴ１２０は、心ずれ量算出部６１０で算出された心ずれ量に基づいて調心つまみ３４０により行う場合を例に説明したが、算出された心ずれ量に基づいて回転テーブル３３０を自動的に変位するようにし、自動的に調心が行われるようにしてもよいことはもちろんである。

また、調心工程ＳＴ１２０においては、中心位置ずれおよび角度ずれの両方を調心するとして説明したが、たとえば、中心位置ずれ（偏心）のみを調心するとしてもよい。例えば、レンズ枠の中心線Ｌ２が回転テーブル３３０の回転軸と平行になっているか、あるいは傾いていても無視できる範囲の傾きとみなせる場合には傾きの調整を行わなくてもよい。
また、レンズ枠９２０を回転テーブル３３０にセットするにあたってワークホルダ（治具）を使用する場合がある。この際、ワークホルダを回転テーブル３３０にセットしたうえで、このワークホルダにレンズ枠をセットする。ここで、ワークホルダを回転テーブルにセットするにあたって、ワークホルダと回転テーブルとの中心位置を合わせておき、さらに、ワークホルダにレンズ枠をセットする際にレンズ枠に傾きが生じないように調整しておくことができる。例えば、レンズ枠を製品に組み込む際の基準に従ってレンズ枠をワークホルダにセットすれば、レンズ枠の傾きを非常に小さくすることができる。このような場合にはレンズ枠の傾斜については調心する必要がない。また、レンズ枠をワークホルダにセットする際に製品に組み込む際の基準に従っていれば、レンズ枠の傾きを調整しないことにより、製品段階での偏心量を測定することが可能となる。

上記実施形態において、観測光学系５８０は、分割された一方の光を撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）５８４と、分割された他方の光の位置を検出する位置検出素子５８５と、を備えるとして説明したが、位置検出素子５８５を使用せずに、ＣＣＤカメラ５８４のみを備え、ＣＣＤカメラ５８４による撮像データから光学像の回転量を算出することもできる。

反射型の偏心測定装置、および、反射光による光学像を観察して被検レンズ９１０を検心する偏心測定方法を例にして説明したが、透過型の偏心測定装置および偏心測定方法にも本発明を適用できることはもちろんである。

本発明は、レンズ枠にマウントされた被検レンズの光軸偏心量を測定する装置および方法に利用できる。

本発明の偏心測定装置に係る第１実施形態の全体外観図である。 前記第１実施形態において、レンズ検心部の構成を示す図である。 前記第１実施形態において、レンズ枠の外周面を検出した結果を示す図である。 前記第１実施形態において、偏心測定方法のフローチャート。 前記第１実施形態において、心ずれ量算出工程のフローチャート。 前記第１実施形態において、レンズ検心工程のフローチャート。 本発明の偏心測定装置に係る変形例１の構成を示す図。 前記変形例１において、偏心測定方法のフローチャート。 本発明の偏心測定装置に係る第２実施形態の正面図。 前記第２実施形態において、レンズユニット体を支持部材と回転ローラとで挟持して回転させる様子を示す図。 前記第２実施形態において、偏心測定方法のフローチャート。 前記第２実施形態で使用する真円度測定機を示す図。 被検レンズがレンズ枠にマウントされた状態を示す図。

符号の説明

１００、１１０…偏心測定装置、２００…ベース、３００…回転テーブルユニット、３１０…台座部、３２０…回転駆動部、３２１…側壁、３２２…エアコンプレッサ、３３０…回転テーブル、４００…レンズ枠測定部、４１０…Ｚ軸コラム、４２０…Ｚ軸スライダ、４３０…Ｘ軸アーム、４４０…検出プローブ、５００…レンズ検心部、５１０…ユニット搭載コラム、５２０…光学系ユニット、５３０…照明光学系、５４０…光源、５４１…リフレクタ、５５０…コリメータレンズ系、５５１…レンズ、５５２…ターゲット、５５３…レンズ、５６０…焦点調整手段、５６１…アフォーカルレンズ系、５６２…スライダ、５６３…ガイド部材、５７０…ビームスプリッタ、５８０…観測光学系、５８１…ミラー、５８２…レンズ、５８３…ビームスプリッタ、５８４…ＣＣＤカメラ、５８５…位置検出素子、５９０…出力部、５９１…モニタ、５９２…オシロスコープ、６００…演算処理部、６１０…心ずれ量算出部、６２０…光軸偏心量算出部、６２１…心ずれ量減算部、７００…偏心測定装置、７１０…回転保持手段、７２０…回転テーブル、７２１…基台、７３０…支持部材、７３１…挟部、７３２…スライド機構、７４０…回転駆動機構、７４１…回転ローラ、７４２…駆動モータ、７４３…ベルト、７５０…レンズ検心部、９００…レンズユニット体、９１０…被検レンズ、９２０…レンズ枠、Ｌ１…レンズ光軸、Ｌ２…レンズ枠中心線。

Claims (7)

1. 被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、
   前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、
   前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、
   前記心ずれ量算出工程で算出されたずれ量に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とを調心する調心工程と、
   前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、を備えた
   ことを特徴とする偏心測定方法。
2. 被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定装置であって、
   前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定手段と、
   前記レンズ枠測定手段による測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出手段と、
   前記心ずれ量算出手段で算出されたずれ量に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とを調心する調心手段と、
   前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心手段と、を備えた
   ことを特徴とする偏心測定装置。
3. 被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、
   前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、
   前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、
   前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、
   前記レンズ検心工程における検心結果から前記心ずれ量算出工程にて算出された心ずれ量を減算する心ずれ量減算工程と、を備えた
   ことを特徴とする偏心測定方法。
4. 被検レンズがマウントされたレンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定装置であって、
   前記レンズ枠を前記回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定手段と、
   前記レンズ枠測定手段における測定結果に基づいて前記回転テーブルの回転軸と前記レンズ枠の中心線とのずれ量を算出する心ずれ量算出手段と、
   前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠を前記回転テーブルにより回転させつつ前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心手段と、
   前記レンズ検心手段による検心結果から前記心ずれ量算出手段にて算出された心ずれ量を減算する心ずれ量減算手段と、を備えた
   ことを特徴とする偏心測定装置。
5. 請求項２または請求項４に記載の偏心測定装置において、
   前記回転テーブルは、真円度測定機の回転テーブルにより構成される
   ことを特徴とする偏心測定装置。
6. 被検レンズがマウントされたレンズ枠の外周面を固定体に押し付けて前記レンズ枠の位置決めをしつつ前記レンズ枠を回転させるとともに、前記被検レンズからの光学像を観察して、前記レンズ枠の中心線に対して被検レンズの光軸が有する光軸偏心量を測定する偏心測定方法であって、
   前記レンズ枠を回転テーブルで回転させながら前記レンズ枠の外周面の径方向変位を測定するレンズ枠測定工程と、
   前記レンズ枠測定工程における測定結果に基づいて、前記レンズ枠の外周面を前記固定体に押し付けて前記レンズ枠を回転させたときの回転誤差を算出する回転誤差算出工程と、
   前記被検レンズがマウントされた前記レンズ枠の外周面を前記固定体に押し付けて前記レンズ枠の位置決めをしつつ前記レンズ枠を回転させるとともに前記被検レンズからの光学像を観察するレンズ検心工程と、
   前記レンズ検心工程における検心結果から前記回転誤差算出工程で算出された回転誤差を減算する回転誤差減算工程と、を備えた
   ことを特徴とする偏心測定方法。
7. 請求項６に記載の偏心測定方法において、
   前記レンズ枠測定工程は、レンズ枠のロットから抜き取ったサンプルについて測定を行い、
   前記回転誤差算出工程は、前記レンズ枠測定工程における結果から代表値を求める
   ことを特徴とする偏心測定方法。

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