JP2007322220A - レンズ偏心測定方法及びレンズ偏心測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検面の曲率半径に依存しない比例係数によって、反射像高から被検面の傾き偏心を算出することができるレンズ偏心測定方法及びレンズ偏心測定装置を提供すること。
【解決手段】レンズ偏心測定装置１は、光源２の像をレンズ３の被検面３Ａに対して投影する照明光学系５と、被検面３Ａからの反射像を観察する観察光学系６と、照明光学系５による光源２の結像位置（照明位置Ａ）を照明光学系５の光軸Ｃ１に沿って被検面３Ａに対して相対移動させる第一移動部７と、観察光学系６の焦点位置（観察位置Ｂ）を観察光学系６の光軸Ｃ２に沿って被検面３Ａに対して相対移動させる第二移動部８と、第一移動部７及び第二移動部８とを制御する駆動制御部１０と、装置全体を制御する制御部１１と、レンズ３を支持する台部１２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ偏心測定方法及びレンズ偏心測定装置に関する。

光学機器にとってレンズは基幹部品であり、レンズの光軸偏心の大小は、光学系の結像性能を左右する重要な品質項目である。ここで偏心とは、レンズの外径心と光軸とのずれをいう。即ち、レンズは、その外径で保持される場合には、偏心があれば光軸がずれて結像性能が低下する。

偏心を表すには、偏り偏心δと傾き偏心εとの２種類があり、両者は以下に示す関係を有している。
δ＝Ｒｓｉｎε（Ｒ；レンズの被検面の曲率半径）
ここで、一般にεは微少量であるから、前記関係式は、次のように近似できる。
δ＝Ｒε (ε;単位radian)

一般的に、偏り偏心δの結像性能への影響は曲率半径Ｒに依存する。例えば、曲率半径が大きい面では偏心の影響が少なく、反対に小さい面では偏心の影響が多い。従って、同じ基準で偏心の大小を表すには、偏り偏心δを曲率半径Ｒで規格化した傾き偏心εで表すのが妥当といえる。このように、傾き偏心εから偏心を求めるレンズ偏心測定装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような装置として、図１６に示すような装置１００がある。
装置１００は、光源１０１を有する照明部１０２、測定対象となるレンズ１０３の被検面１０３Ａからの後述するターゲット１０８の反射像を、後述する内部光学系１１３を介して焦点板１０５に結像する結像部１０６、焦点板１０５に結像した反射像を撮像する撮像部１０７とを備えている。以下、光源１０１から光の進む順に構成を説明する。

照明部１０２は光源１０１と、光源１０１にて照明されるターゲット１０８と、光軸Ｃ１に沿って移動可能な採光レンズ１１０と、採光レンズ１１０を通過した光の向きを変えるハーフプリズム１１１とを備えている。結像部１０６は、ハーフプリズム１１１を照明部１０２と共有している。撮像部１０７には、撮像面としてＣＣＤ１１２が配されている。

ここで、光源１０１からの照明光は、採光レンズ１１０を通過してハーフプリズム１１１によって向きが変更されてレンズ１０３へと向う。このとき、採光レンズ１１０によって集光されて、光源１０１で照明されたターゲット１０８の像が、レンズ１０３の結像位置Ａに結像する。なお、採光レンズ１１０は、光軸Ｃ１に沿って移動可能にできており、これを移動させることにより、結像位置Ａを変えることができる。

次に結像位置Ａのターゲット像は、被検面１０３Ａで反射して焦点板１０５の共役点である結像位置Ｂに像を結ぶ。このとき、レンズ１０３に偏心εがある場合には、ターゲット像に像高を生ずる。従って、結像部１０６のピントを結像位置Ｂに合わせた際、結像部１０６の内部光学系１１３によって、偏心による像高が拡大されて焦点板１０５に結像する。焦点板１０５には目盛りが配されており、ターゲット像の像高を目盛りで読むことができる。なお、ターゲット像と焦点板１０５の目盛りとが重ね合わされた像は、撮像部１０７の撮像面となるＣＣＤ１１２で観察できるようになっている。

この装置１００におけるレンズ１０３の被検面１０３Ａの偏心εを測定する方法を、測定原理を示す図１７を参照しながら説明する。図１７に示すように、レンズ１０３の被検面１０３Ａ側の外周は、２つのローラー１１５Ａ，１１５Ｂに接するようになっている。即ち、ローラー１１５Ａ，１１５Ｂの回転によってレンズ１０３が、レンズ１０３の外径中心軸（外径心）を軸として回転可能となっている。被検面１０３Ａに対して、ターゲット像が結像位置Ａに結像するように投影されると、被検面１０３Ａにて反射した像は、結像位置Ｂに結像する。このとき、レンズ１０３に傾き偏心εがある場合には、結像位置Ｂにターゲット像の像高ｙを生ずる。このとき、像高ｙと傾き偏心εとは、式（１）の関係を有する。
ｙ＝（１−β）＊Ｒ＊ε・・・（１）

ここで、β：被検面による結像倍率、Ｒ：被検面の曲率半径を示す。なお、レンズ１０３の光軸上での被検面１０３Ａにおける結像位置Ａまでの距離をａ、レンズ１０３の光軸上での被検面１０３Ａにおける結像位置Ｂまでの距離をｂとしたとき、結像倍率βは、―ｂ／ａとなる。ａ，ｂは、曲率半径との間では、式（２）の関係を有する。

一方、レンズ１０３の外周を２つのローラー１１５Ａ，１１５Ｂに当てた状態で、各ローラーそれぞれ回転させ、レンズ１０３の縁を送って外径中心軸周りに回転させた際、図１８に示すように、結像位置Ｂでは、ターゲット像が像高ｙを半径とする円の軌跡を描く。この軌跡を結像部１０６にて拡大観察し、上記軌跡の直径を焦点板１０５の目盛りで読むことにより、像高ｙが計測される。

即ち、結像位置Ａと結像位置Ｂとの距離をＬとしたとき、式（２）から、結像倍率βは式（３）で表される。

得られた式（３）と式（１）とから、像高ｙは、式（４）で表され、傾き偏心εが算出される。

特開平７−２６０６２３号公報

しかしながら、上記従来のレンズ偏心測定方法及びレンズ偏心測定装置によれば、式（４）に示すように、反射像の像高ｙは、傾き偏心εに比例するものの、その比例係数が、Ｌと被検面１０３Ａの曲率半径Ｒとを含んでいる。そのため、像高ｙの測定結果から、傾き偏心εを換算するためには、予めＬと被検面１０３ＡのＲとをその都度求めてから、比例係数を計算によって求めておく必要がある。

また、式（４）に示すように、比例係数がプラス符号とマイナス符号との２つの場合を含んでいる。即ち、反射像として、実像と、虚像との２つが生ずるため、式（３）と式（４）とにおけるプラス符号とマイナス符号とを間違えないように、予め反射像の結像位置Ｂを計算によって求めておく必要がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、被検面の曲率半径に依存しない比例係数によって、反射像高から被検面の傾き偏心を算出することができるレンズ偏心測定方法及びレンズ偏心測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るレンズ偏心測定方法は、照明光学系を介して光源の像をレンズの被検面に対して投影し、該被検面からの反射像を観察光学系により観察して、前記反射像の像高から前記被検面の光軸偏心を求めるレンズ偏心測定方法であって、前記照明光学系を調整して前記光源の結像位置と前記観察光学系の焦点位置とを一致させる第一工程と、前記観察光学系を調整して、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面に対して相対移動させる第二工程と、前記照明光学系を調整して前記被検面からの反射像位置と前記観察光学系の焦点位置とを一致させる第三工程とを備えていることを特徴とする。

この発明は、第二工程における被検面からの移動距離を、例えばｂ＝−ｋ／２（ｋは定数）としたとき、式（２）が、
β＝１＋ｋ／Ｒ・・・式（５）
となるので、式（５）を式（１）に代入したときに、
ｙ＝−ｋε・・・式（６）
とすることができる。即ち、像高と被検面の傾き偏心との比例係数を任意の定数に設定することができる。

また、本発明に係るレンズ偏心測定方法は、前記レンズ偏心測定方法であって、前記被検面の形状が凸面の場合には、前記第三工程における前記被検面からの反射像位置が前側焦点とされ、前記第二工程にて、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面からの前記反射像位置に相対移動することを特徴とする。

また、本発明に係るレンズ偏心測定方法は、前記レンズ偏心測定方法であって、前記被検面の形状が凹面の場合には、前記第三工程における前記被検面からの反射像位置が後側焦点とされ、前記第二工程にて、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面からの前記反射像位置に相対移動することを特徴とする。

これらの発明は、被検面の反射像のうち、実像と虚像とを予め機械的に識別して観察するので、観察時における実像と虚像との間違いを好適に抑えることがそれぞれできる。

本発明に係るレンズ偏心測定装置は、前記レンズ偏心測定装置であって、光源の像をレンズの被検面に対して投影する照明光学系と、該被検面からの反射像を観察する観察光学系とを備えて、前記反射像の像高から前記被検面の光軸偏心を求めるレンズ偏心測定装置であって、前記照明光学系による前記光源の結像位置を前記照明光学系の光軸に沿って前記被検面に対して相対移動させる第一移動部と、前記観察光学系の焦点位置を前記観察光学系の前記光軸に沿って前記被検面に対して相対移動させる第二移動部とを備えていることを特徴とする。

この発明は、第一移動部によって、光源の結像位置を移動して観察光学系の焦点位置と一致させることができる。また、第二移動部によって、光源の結像位置及び観察光学系の焦点位置を観察光学系の光軸に沿って移動して、被検面からの反射像位置を観察光学系の焦点位置と一致させることができる。

本発明によれば、被検面の曲率半径に依存しない比例係数によって、反射像高から被検面の傾き偏心を算出することができる。

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係るレンズ偏心測定装置１は、図１に示すように、光源２の像を測定対象となるレンズ３の被検面３Ａに対して投影する照明光学系５と、被検面３Ａからの反射像を観察する観察光学系６と、照明光学系５による光源２の結像位置（照明位置Ａ）を照明光学系５の光軸Ｃ１に沿って被検面３Ａに対して相対移動させる第一移動部７と、観察光学系６の焦点位置（観察位置Ｂ）を観察光学系６の光軸Ｃ２に沿って被検面３Ａに対して相対移動させる第二移動部８と、第一移動部７及び第二移動部８とを制御する駆動制御部１０と、装置全体を制御する制御部１１と、レンズ３を支持する台部１２とを備えている。

照明光学系５は、光源２の他に、光源２の拡散光束を略平行光束に変換するコリメートレンズ１３と、この略平行光束の向きをレンズ３の方向に変える第一ビームスプリッタ１５と、略平行光束を照明位置Ａに点像として結像させる対物レンズ１６とを備えている。光源２は、例えば、レーザーダイオードを使用する。コリメートレンズ１３と対物レンズ１６との焦点距離は略同一となっており、コリメートレンズ１３と対物レンズ１６の対からなる照明光学系５の縦倍率は等倍となっている。なお、縦倍率が等倍の場合には、投影位置を動かしても点像は理論上無収差となる（ハーシェルの条件）。

観察光学系６は、上記第一ビームスプリッタ１５及び対物レンズ１６を照明光学系５と共有するとともに、第一ビームスプリッタ１５を透過した被検面３Ａからの反射像を集光するリレーレンズ１７と、このリレーレンズ１７によって集光される光束の集光位置に配された低倍率用ＣＣＤ１８を有して反射像を観察する低倍率観察カメラ２０と、視野絞り２１及び像拡大レンズ２２を介して高倍率となった反射像を高倍率用ＣＣＤ２３を介して観察する高倍率観察カメラ２５と、リレーレンズ１７を透過した光束を低倍率観察カメラ２０と高倍率観察カメラ２５とに分光する第二ビームスプリッタ２６と、各観察カメラ２０，２５が有する各ＣＣＤ１８，２３の撮像データを処理する画像処理部２７とを備えている。視野絞り２１は、リレーレンズ１７を透過した光束が集光する位置に配されている。

低倍率観察カメラ２０は、測定開始前に被検面３Ａからの反射像を低倍率用ＣＣＤ１８上で探して高倍率観察カメラ２５の視野内に捕捉するために使用される。
高倍率観察カメラ２５は、像拡大レンズ２２を透過した光束の集光位置に配された高倍率用ＣＣＤ２３上で反射像が拡大された状態で、像高の計測を行うために使用される。

第一移動部７は、コリメートレンズ１３を支持して光軸Ｃ１に沿って直進移動させる第一モータステージ２８と、第一モータステージ２８を駆動する第一パルスモータ３０とを備えている。第一パルスモータ３０は、駆動制御部１０に接続されている。第二移動部８は、装置全体を支持して光軸Ｃ２に沿って装置全体を直進移動させる第二モータステージ３１と、第二モータステージ３１を光軸Ｃ２に沿って駆動する第二パルスモータ３２とを備えている。第二パルスモータ３２は、駆動制御部１０に接続されている。

制御部１１は、画像処理部２７によって処理された反射像のスポット重心位置を表示する表示部３３を備えており、駆動制御部１０を制御している。
測定対象となるレンズ３を観察光学系６の対物レンズ１６に対向させて保持する台部１２は、水平面内で移動可能な図示しないステージ上でレンズ３を回転させるローラー３５Ａ，３５Ｂを備えている。

次に、レンズ３の被検面３Ａが凸状の場合において、本実施形態に係るレンズ偏心測定装置１によるレンズ偏心測定方法、及びレンズ偏心測定装置１の作用について、図２〜図６により説明する。
本実施形態に係るレンズ偏心測定方法は、照明光学系５を調整して照明位置Ａと観察位置Ｂとを被検面３Ａ上で一致させる第一工程と、観察光学系６を調整して、照明位置Ａ及び観察位置Ｂを被検面３Ａに対して相対移動させる第二工程と、照明光学系５を調整して観察位置Ｂと被検面３Ａによる照明位置Ａの反射像位置とを一致させる第三工程と、傾き偏心εの算出工程とを備えている。以下、各工程について詳細に説明する。

第一工程では、まず、光源２から照明光を照射して、駆動制御部１０からの指示により第一パルスモータ３０を駆動して、第一モータステージ２８を光軸Ｃ１に沿って移動して、コリメートレンズ１３の前側焦点を光源２に一致させる。このとき、光源２からの発散光は、コリメートレンズ１３を経て略平行光束となり、第一ビームスプリッタ１５を介して、さらに対物レンズ１６に入射して、被検面３Ａ上の照明位置Ａに点像をつくる。

この際、対物レンズ１６の焦点が観察光学系６のピント面も兼ねているので、照明位置Ａと観察位置Ｂとが一致する。そして、点像を被検面３Ａ上に形成するために、第二パルスモータ３２を駆動して、被検面３Ａから離れた位置から点像が明瞭に観察できる位置まで第二モータステージ３１を光軸Ｃ２に沿って移動して観察光学系６を被検面３Ａ側に近づける。このとき、図２に示すように、被検面３Ａにて照明位置Ａと観察位置Ｂとが一致する。

第二工程では、第二パルスモータ３２を駆動して、照明位置Ａ及び観察位置Ｂが被検面３Ａの前側（被検面３Ａから離れる側）となるように第二モータステージ３１を移動する。ここで光軸Ｃ２上の被検面３Ａから被検面３Ａの前側焦点までの距離をｋ／２としたとき、図３に示すように、照明位置Ａと観察位置Ｂとがともにｋ／２の距離だけ被検面３Ａから離れるように移動することになる。この第二工程の終了後、第二モータステージ３１を停止させて、観察位置Ｂがｋ／２の距離だけ離れた状態を保つ。

第三工程では、第二工程において観察位置Ｂをｋ／２離れた位置に保った状態で、再び第一パルスモータ３０を駆動して、観察位置Ｂにて被検面３Ａからの反射像が結像するように、第一モータステージ２８を光軸Ｃ１に沿って光源２の方向に移動する。即ち、照明位置Ａが観察位置Ｂよりも対物レンズ１６から遠ざかる方向に移動する。これによって、被検面３Ａの反射により照明位置Ａが折り返されて、照明位置Ａが観察位置Ｂ側に配される。この反射像が明瞭に観察できるまで、コリメートレンズ１３を移動する。この際、図４及び図５に示すように、照明位置Ａと観察位置Ｂとの間隔をＬとすると、コリメートレンズ１３の移動量もＬとなる。コリメートレンズ１３は、予めＬを式（２）から算出した値に基づいて移動させても良い。

なお、像拡大レンズ２２による観察倍率はＭ倍であるが、被検面３Ａの結像倍率βが乗算されて、反射像は総合倍率Ｍ×βで拡大されて表示部３３に表示される。結像倍率βは、図６に示すように、レンズ３の曲率半径Ｒが小さくなるほど大きくなり、例えば、曲率半径が１ｍｍを下回るような微小レンズ（近年、携帯電話のカメラモジュールのレンズ等に見られる）の場合には、総合倍率は７０〜８０倍になる。よって、表示部３３の画面上には、点像が大きく写し出される。

続いて、算出工程に移行する。
算出の際に使用する数式について説明する。
被検面３Ａの位置を原点として観察光学系６を被検面３Ａに近づける方向を正の方向とする座標系としたとき、被検面３Ａに対する観察位置Ｂの位置は、ｂ＝−ｋ／２（ｋは定数）となる。このとき、式（２）より、被検面３Ａにおける反射像の結像倍率βは、先述した式（５）となる。この式（５）を式（１）に代入すると、像高ｙは、先述した式（６）となる。

この際、図６に示すように、式（５）は、被検面３Ａの曲率半径ＲがＲ＝−ｋを境にβの符号が入れ替わる。そして、Ｒ＝−ｋのときにはβ＝０となるので、被検面３Ａから照明位置Ａまでの距離が∞となることを意味している。このときには投影光束が平行となるので、図６において、Ｒ＜０における破線は、被検面３Ａに対する光束が、収束から発散まで大きく変化させることが必要であることを示している。そこで、式（５）の代わりに式（７）を適用し、被検面３ＡのＲによらずにβ＞１として、このような必要のない、図６に実線で示すような状態にする。
β＝１＋ｋ／｜Ｒ｜・・・（７）

このように、被検面３Ａに傾き偏心εがある場合には、ｋεの像高を生じ、この像高は、高倍率観察カメラ２５を介して表示部３３にＭ倍に拡大されて表示される。そこで、ローラー３５Ａ，３５Ｂを回転してレンズ３を回転させる。このとき、図７に示すように、高倍率観察カメラ２５に観察された反射像の重心位置が、回転に伴って直径２ｋＭεの円の軌跡を描く。そこで画像処理部２７にてこの軌跡の直径を求める。そして、２ｋＭで割算することによって傾き偏心εを算出する。なお、この測定作業は、制御部１１に内蔵されるプログラムによって自動で実行される。

このレンズ偏心測定装置１及びレンズ偏心測定方法によれば、第二工程における被検面３Ａからの移動距離を、例えばｂ＝−ｋ／２としたとき、像高と被検面３Ａの傾き偏心εとの比例係数ｋを、被検面３Ａの曲率半径Ｒに依存しない定数で表すことができ、反射像高から被検面３Ａの傾き偏心εを算出することができる。

この際、被検面３Ａが凸面の場合には、第三工程における被検面３Ａによる照明位置Ａの反射像位置を前側焦点として、第二工程にて、照明位置Ａ及び観察位置Ｂを被検面３Ａによる照明位置Ａの反射像位置に相対移動することにより、被検面３Ａの反射像のうち、実像と虚像とを予め機械的に識別して実像のみを観察することができる。従って、観察時における実像と虚像との間違いを好適に抑えることができる。

次に、第２の実施形態について図８から図１０を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態ではレンズ４０の被検面４０Ａが凹状であるとした点である。

本実施形態においても、第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置１にて計測を行う。このときのレンズ偏心測定方法及び作用について説明する。
まず、第１の実施形態と同様の第一工程を実施して、被検面４０Ａにて照明位置Ａと観察位置Ｂとを一致させる。

第二工程では、第二パルスモータ３２を駆動して、照明位置Ａ及び観察位置Ｂが被検面４０Ａの後側となるように第二モータステージ３１を移動する。このとき、図８に示すように、照明位置Ａと観察位置Ｂとがともにｋ／２の距離だけ被検面４０Ａから離れるように移動する。この第二工程の終了後、第二モータステージ３１を停止させて、観察位置Ｂをｋ／２の距離に離れた状態を保つ。

第三工程では、第二工程における観察位置Ｂをｋ／２離れた位置に保った状態で、再び第一パルスモータ３０を駆動して、第一モータステージ２８を光軸Ｃ１に沿って光源２から離間する方向に移動する。これによって、照明位置Ａが観察位置Ｂよりも対物レンズ１６に近づく方向に移動して、観察位置Ｂが被検面４０Ａの後側に配される。この反射像が明瞭に観察できるまで、コリメートレンズ１３を移動する。この際、図９及び図１０に示すように、照明位置Ａと観察位置Ｂとの間隔をＬとすると、コリメートレンズ１３の移動量もＬとなる。コリメートレンズ１３は、予めＬを式（２）から算出した値に基づいて移動させても良い。

ここで、被検面４０Ａが凹面の場合、算出工程では、被検面４０Ａに対する観察位置Ｂの位置は、ｂ＝ｋ／２（ｋは定数）となる。このとき、式（２）より、被検面４０Ａにおける反射像の結像倍率βは、式（８）となる。
β＝１―ｋ／Ｒ・・・（８）
この式を式（１）に代入すると、像高ｙは、式（９）となる。
ｙ＝ｋε・・・（９）

被検面４０Ａに傾き偏心εがある場合には、第１の実施形態と同様、ｋεの像高を生じ、この像高は、高倍率観察カメラ２５を介して表示部３３にＭ倍に拡大されて表示される。そこで、第１の実施形態と同様に、ローラー３５Ａ，３５Ｂを回転してレンズ４０を回転させて、反射像の重心位置の円の軌跡から傾き偏心εを算出して終了する。

このレンズ偏心測定装置１及びレンズ偏心測定方法によれば、被検面４０Ａが凹面の場合には、第二工程における被検面４０Ａからの移動距離を、例えばｂ＝ｋ／２としたとき、像高と被検面４０Ａの傾き偏心εとの比例係数ｋを、被検面４０Ａの曲率半径Ｒに依存しない定数で表すことができ、第１の実施形態と同様に、反射像高から被検面４０Ａの傾き偏心εを算出することができる。

この際、被検面４０Ａが凹面の場合には、第三工程における被検面４０Ａによる照明位置Ａの反射像位置を後側焦点として、第二工程にて、照明位置Ａ及び観察位置Ｂを被検面４０Ａによる照明位置Ａの反射像位置に相対移動することにより、被検面４０Ａの反射像のうち、実像と虚像とを予め機械的に識別して虚像のみを観察することができる。従って、観察時における実像と虚像との間違いを好適に抑えることができる。

次に、第３の実施形態について図１１から図１５を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るレンズ偏心測定装置５０の第二移動部５１が、対物レンズ１６と被検面３Ａとの距離を変化させるレボルバ５２をさらに備えているとした点である。

図１１に示すように、照明光学系５３は、高輝度の測定用ＬＥＤ（光源）５５と、測定用ＬＥＤ５５によって照明される第一ピンホール５６と、コリメートレンズ１３と、コリメートレンズ１３からの略平行光束の向きをそれぞれ略９０度変更する第一ハーフミラー５７及び第二ハーフミラー５８と、対物レンズ１６と、レンズ位置出し用ＬＥＤ６０と、レンズ位置出し用ＬＥＤ６０に照明される第二ピンホール６１と、視野絞り２１及び第二ピンホール６１を共焦点とする結像レンズ６２と、結像レンズ６２からの光束を視野絞り２１及びレンズ位置出し用ＬＥＤ６０の方向にそれぞれ分光するビームスプリッタ６３とを備えている。

対物レンズ１６は、レボルバ５２の取り付け位置から被検面３Ａまでの距離が互いに異なる第一対物鏡筒６５及び第二対物鏡筒６６にそれぞれ配されている。第一対物鏡筒６５よりも第二対物鏡筒６６のほうが、観察位置Ｂを被検面３Ａからｋ／２の距離だけレボルバ５２側に移動させるようになっている。

結像レンズ６２の近傍には、ターゲット板６７が設けられている。ターゲット板６７は、図１２に示すように、一面上に半円状のフッ化マグネシウム（MgF₂）の蒸着膜６８が設けられた一対のガラス基板７０Ａ，７０Ｂを備えている。蒸着膜６８の光学膜厚は、λ/２（λ；測定用ＬＥＤ５５の中心波長）とされている。一対のガラス基板７０Ａ，７０Ｂは、互いの蒸着膜６８の境界線が直交するように２枚重ねられて配置されている。

観察光学系７１は、上記第一ハーフミラー５７、第二ハーフミラー５８、ビームスプリッタ６３、対物レンズ１６、及び結像レンズ６２を照明光学系５３と共有するとともに、第二ハーフミラー５８を透過した被検面３Ａからの反射像を観察する観察部接眼鏡筒７２と、第一ハーフミラー５７を通過した被検面３Ａからの反射像を像拡大レンズ２２にて拡大して観察するための高倍率用ＣＣＤ２３を有する高倍率観察カメラ２５とを備えている。

第一移動部７３は、第１の実施形態における第一パルスモータ３０の代わりに、マイクロメータ７５を備えている。
表示部３３には電子ライン発生部７６が接続され、電子ライン発生部７６による電子ラインが、反射像と重ねて表示部３３に表示されるようになっている。電子ラインは、位置情報を表示するものとして画面上の任意の位置に引くことができ、これを利用して反射像の像高を計測する。

次に、本実施形態に係るレンズ偏心測定装置５０によるレンズ偏心測定方法、及びレンズ偏心測定装置５０の作用について説明する。
第一工程では、まず、第一対物鏡筒６５が光軸Ｃ１，Ｃ２上に配されるように、レボルバ５２の位置を調整する。

続いて、レンズ位置出し用ＬＥＤ６０から照明光を照射して、対物レンズ１６の焦点に点像を投影する。対物レンズ１６の焦点は、観察光学系７１のピントも兼ねているので、この点像が観察位置Ｂに配される。この状態で、図示省略した第二モータステージ３１を移動して、対物レンズ１６を被検面３Ａに近づけ、点像が明瞭に観察できる位置にする。この作業により、図１３の左側に示すように、観察位置Ｂを被検面３Ａに一致させる。

第二工程では、レボルバ５２を回転して第二対物鏡筒６６を光軸Ｃ１，Ｃ２と一致させる。このとき、図１３の右側に示すように、観察位置Ｂが被検面３Ａから一定の距離だけ離間する。この位置を方向も含めて、−ｋ/２とする。

第三工程では、レンズ位置出し用ＬＥＤ６０を消灯し、代わりに測定用ＬＥＤ５５を点灯し、測定用ＬＥＤ５５による点像を被検面３Ａに投影する。このとき、マイクロメータ７５を操作してコリメートレンズ１３を光軸Ｃ１に沿って移動して、点像の照明位置Ａを移動する。

観察部接眼鏡筒７２で点像を観察しつつ、点像が明瞭に見える位置にコリメートレンズ１３を移動した際に、被検面３Ａからの反射像が観察される。このとき、図１４に示すように、照明位置Ａと観察位置Ｂとの間隔をＬとすると、コリメートレンズ１３の移動量もＬとなる。コリメートレンズ１３は、予めＬを式（２）から算出した値に基づいて移動させても良い。

なお、ターゲット板６７によって点像には、図１５に示すように、十文字の暗線が入る（参考文献：「O plus E 2003年６月号 p.673 第７光の鉛筆」（株）新技術コミニュケーションズ）ので、点像の中心位置を正確に知ることができる。
こうして、第１の実施形態に係る算出工程に移行して、傾き偏心εを算出して終了する。

このレンズ偏心測定装置５０及びレンズ偏心測定方法によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第３の実施形態において、被検面が凹面の場合には、最初に第二対物鏡筒６６を光軸Ｃ１，Ｃ２に合わせて被検面の位置出しを行い、続いてレボルバ５２を操作して第一対物鏡筒６５を光軸Ｃ１，Ｃ２に合わせることによって、観察位置Ｂを被検面の後側焦点に配置することができる。

また、第３の実施形態において、レボルバ５２を第二モータステージ３１に取り付けて、パルスモータにより移動制御する代わりに、レボルバ５２を顕微鏡の上下動用ダイヤルにて上下動するステージに取り付け、手動により移動制御してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置を示す全体概要構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 被検面の曲率半径と結像倍率との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ偏心測定装置を示す全体構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ偏心測定装置におけるターゲット板を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るレンズ偏心測定装置によるターゲット板のスポット像を示す図である。 従来のレンズ偏心測定装置を示す全体概要構成図である。 従来のレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。 従来のレンズ偏心測定装置によるレンズ偏心測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１，５０ レンズ偏心測定装置
２ 光源
３，４０ レンズ
３Ａ，４０Ａ 被検面
５，５３ 照明光学系
６，７１ 観察光学系
７，７３ 第一移動部
８，５１ 第二移動部
５５ 測定用ＬＥＤ（光源）
Ｃ１，Ｃ２ 光軸

Claims (4)

1. 照明光学系を介して光源の像をレンズの被検面に対して投影し、該被検面からの反射像を観察光学系により観察して、前記反射像の像高から前記被検面の光軸偏心を求めるレンズ偏心測定方法であって、
   前記照明光学系を調整して前記光源の結像位置と前記観察光学系の焦点位置とを一致させる第一工程と、
   前記観察光学系を調整して、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面に対して相対移動させる第二工程と、
   前記照明光学系を調整して前記被検面からの反射像位置と前記観察光学系の焦点位置とを一致させる第三工程とを備えていることを特徴とするレンズ偏心測定方法。
2. 前記被検面の形状が凸面の場合には、前記第三工程における前記被検面からの反射像位置が前側焦点とされ、
   前記第二工程にて、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面からの前記反射像位置に相対移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ偏心測定方法。
3. 前記被検面の形状が凹面の場合には、前記第三工程における前記被検面からの反射像位置が後側焦点とされ、
   前記第二工程にて、前記光源の結像位置及び前記観察光学系の焦点位置を前記被検面からの前記反射像位置に相対移動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ偏心測定方法。
4. 光源の像をレンズの被検面に対して投影する照明光学系と、該被検面からの反射像を観察する観察光学系とを備えて、前記反射像の像高から前記被検面の光軸偏心を求めるレンズ偏心測定装置であって、
   前記照明光学系による前記光源の結像位置を前記照明光学系の光軸に沿って前記被検面に対して相対移動させる第一移動部と、
   前記観察光学系の焦点位置を前記観察光学系の前記光軸に沿って前記被検面に対して相対移動させる第二移動部とを備えていることを特徴とするレンズ偏心測定装置。
   

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