JP2008096197A - 偏心測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心測定装置において、像分離レンズ系を付加することなく、被測定レンズ系の被測定面からの反射像のみを的確に分離することで、被測定面の偏心量の測定を効率よく、かつ、高精度に行うことのできるようにする。
【解決手段】偏心測定装置において、光源１と、コリメートレンズ２と、コリメートレンズ２からの平行光束を被測定レンズ系７の被測定面に集束させる対物レンズ５と、光源１の反射像の位置を検出するテレビカメラ１３と、被測定面から反射される反射像をテレビカメラ１３の受光面に結像させる観察光学系１２と、結像した反射像の重心または中心の位置の振れを計測して被測定レンズ系７の偏心量を算出するパソコン１７とを有し、光源１のコリメートレンズ２および対物レンズ５による共役位置と観察光学系１２によるテレビカメラ１３の共役位置の間隔が可変であるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明はレンズの偏心量を測定する偏心測定装置に関し、特に光軸上に複数の反射面を有するレンズ系の各面の偏心量を測定する技術に関する。

従来、被測定レンズ系の偏心測定には、オートコリメーション法が一般的に使用されている。
図６はオートコリメーション法による偏心測定の様子を示し、符号Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４は、被測定レンズ系を構成する各レンズ面を表す。
オートコリメーション法は、各レンズ面Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４のうち、測定しようとする被測定面、例えば光源側（図示左側）から第４面目のレンズ面Ｓ_４の見かけの曲率中心に指標Ｉ_１を投影し、レンズ面Ｓ_４による反射像Ｉ_２のズレを測定するものである。
また、上記オートコリメーション法を利用した技術としては、特許文献１に記載の技術がある。この技術では、図７に示すように、光源１０１の光軸上に、偏光ビームスプリッター１０２、１／４波長板１０３、ズーム光学系１０４、被測定レンズ系１０５が配置されている。また、被測定レンズ系１０５からの反射光の光路上に像分離レンズ系１０６が配置されている。この像分離レンズ系１０６は、測定すべき被測定面であるレンズ面１０５ａとは異なる他の面により形成される反射像の結像位置を、レンズ面１０５ａによる反射像の結像位置から遠ざけるパワーを有している。
像分離レンズ系１０６を透過した反射光は偏光ビームスプリッター１０２で反射され、テレビカメラ１０７に反射像が結像する。この反射像はパソコン１０８で画像処理される。ここで、不要な反射像は像分離レンズ系１０６により分離されているので、モニタ１０９上には測定すべきレンズ面１０５ａによる反射像のみが現れるものである。
特開２００４−３２５３０７号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下のような欠点がある。
偏心測定に一般的に使用されるオートコリメーション法では、被測定レンズ系を構成する各レンズ面の見かけの曲率中心位置が近接していると、測定対象以外の反射像がノイズ光として現れて、偏心測定が不可能になるという問題があった。
また、この問題に対処した提案が特許文献１に記載の発明であるが、この場合、図７に示すように、被測定レンズ系１０５が変わると、その被測定レンズ系１０５に合わせた像分離レンズ系１０６を新たに設定する必要があった。また、像分離レンズ系１０６が有する偏心が、被測定レンズ系１０５の測定結果に影響を及ぼすために、高精度な測定ができないという欠点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を考慮してなされたものであり、像分離レンズ系を付加することなく、被測定面の偏心量の測定を効率よく、かつ、高精度に行うことのできる偏心測定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被測定レンズ系からの反射光により形成される反射像に基づき前記被測定レンズ系の被測定面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、光源と、該光源から射出した光束を平行光束に変換するコリメート光学系と、該コリメート光学系からの平行光束を前記被測定レンズ系の被測定面に集束させる対物レンズ系と、前記被測定面から反射される前記光源の反射像の位置を検出する光検出器と、前記被測定面から反射される前記反射像を光検出器の受光面に結像させる観察光学系と、該観察光学系により光検出器に結像した反射像の重心または中心の位置の振れを計測する計測手段と、該計測手段により計測された振れ量に基づいて前記被測定レンズ系の偏心量を算出する演算手段とを有し、前記光源のコリメート光学系および対物レンズ系による共役位置と、前記観察光学系による光検出器の共役位置との間隔が可変である構成とする。
この発明によれば、光源から射出した光束をコリメート光学系によって平行光束とし、対物レンズ系を通して被測定面に集束させ、観察光学系により被測定面で反射される反射像を光検出器の受光面に結像する。そして、計測手段によりこの反射像の重心または中心の位置の振れを計測し、演算手段によって、この計測された振れ量に基づいて被測定レンズ系の偏心量を算出することで、偏心測定を行うことができる。その際、光源のコリメート光学系および対物レンズ系による共役位置と、観察光学系による光検出器の共役位置との間隔が可変であるので、この間隔を調整することで、反射像の出現する位置を可変することで、他の被測定面からの反射像の影響を受けることなく偏心量を測定することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載された偏心測定装置において、前記計測手段が、前記観察光学系の光軸を回転軸として、前記被測定レンズ系を回転駆動する回転駆動手段と、該回転駆動手段により前記被測定レンズ系を回転させたときに前記光検出器で観察される反射像の回転中心を基準位置として該反射像の振れ量を算出する振れ量算出手段とを備えた構成とする。
この発明によれば、回転駆動手段によって、被測定レンズ系を回転することにより、反射像の光軸からの振れ量を容易かつ精度よく測定することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載された偏心測定装置において、前記対物レンズ系が着脱可能で、前記被測定レンズ系の被測定面に合わせた対物レンズ系に変更可能である構成とする。
この発明によれば、対物レンズ系を被測定面に合わせて変更することができるので、様々なレンズ系の測定に対応することが可能である。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載された偏心測定装置において、前記対物レンズ系の切換え機構を備え、前記被測定レンズ系の被測定面に合わせて前記対物レンズ系が切換え可能である構成とする。
この発明によれば、対物レンズ系の切換え機構を備えるので、被測定レンズ系の被測定面に合わせて対物レンズを換えたい場合に、簡単に対物レンズを変更することができる。

本発明の偏心測定装置によれば、被測定レンズ系の被測定面からの反射像のみを的確に分離できるので、像分離レンズ系を付加することなく、被測定面の偏心量の測定を効率よく、かつ、高精度に行うことができるという効果を奏する。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の偏心測定装置の構成を概略的に示す側面図である。

本実施の形態の偏心測定装置５０は、図１に示すように、例えばレーザダイオードからなる光源１から出射されるレーザ光の進行方向にコリメートレンズ２（コリメート光学系）および偏光ビームスプリッター３が配置されている。
コリメートレンズ２の光軸を光軸Ｊ１と定義すると、この光軸Ｊ１上に光源１および偏光ビームスプリッター３が配置されているとともに、光源１はレーザ光がコリメートレンズ２を通過後に平行光となるように、コリメートレンズ２の焦点位置に位置している。
偏光ビームスプリッター３は、分光面が光軸Ｊ１に対し、例えば４５°の角度をなすように配置されており、Ｐ偏光のレーザ光は透過し、Ｓ偏光の光は分光面で反射するものである。

光軸Ｊ１と偏光ビームスプリッター３の分光面の交点を通過し、光軸Ｊ１と直角をなす光軸を光軸Ｊ２と定義すると、偏光ビームスプリッター３の下方側の光軸Ｊ２上には、１／４波長板４，対物レンズ５（対物レンズ系）が配置されている。
これらの光源１、コリメートレンズ２、偏光ビームスプリッター３、１／４波長板４および対物レンズ５は、投影光学系６を構成している。

対物レンズ５は着脱可能に設けられ、被測定面の見かけの曲率半径や、見かけの曲率中心位置に合わせて、他の対物レンズ５に変更できるようになっている。
対物レンズ５の下方には、被測定レンズ系７が配置されている。
被測定レンズ系７は、本実施の形態では、複数のレンズ面７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを有し、これらレンズ面を対物レンズ５に向けた状態で取付部材８に装着されている。

偏光ビームスプリッター３の上方側の光軸Ｊ２上には、凹レンズである固定レンズ９、凸レンズである移動レンズ１０、結像レンズ１１が配置されている。
移動レンズ１０は、モータ等の移動機構からなるレンズ移動手段３０によって可動に保持され、光軸Ｊ２上で固定レンズ９に対して接近および離反が可能となっている。
これらの対物レンズ５、１／４波長板４、偏光ビームスプリッター３、固定レンズ９、移動レンズ１０および結像レンズ１１は、観察光学系１２を構成している。

結像レンズ１１の集光位置には、撮像面上の光像を光電変換する撮像素子を備えたテレビカメラ１３が配置されている。
投影光学系６，観察光学系１２およびテレビカメラ１３は一体的に保持され、これらから測定部１４が構成されている。
測定部１４は、モータ等の移動機構からなる測定部移動手段３１によって可動に保持され、光軸Ｊ２上で被測定レンズ系７に対して接近、離反可能となっている。
レンズ移動手段３０、測定部移動手段３１は、移動レンズ１０、測定部１４を光軸Ｊ２方向に駆動するために、駆動回路１５に電気的に接続されている。

被測定レンズ系７が装着される取付部材８にはモータ１６の回転軸が連結されており、モータ１６は駆動回路１５に電気的に接続されている。
駆動回路１５は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等を備えるとともにメモリに制御プログラムがロードされたパソコン１７に電気的に接続されており、観察光学系１２内の移動レンズ１０の位置、測定部１４の位置および取付部材８の回転角度をパソコン１７で制御可能となっている。テレビカメラ１３はパソコン１７に電気的に接続され、光電変換した画像データをパソコン１７に送出できるようになっている。
パソコン１７の内部には、画像処理回路が組み込まれており、テレビカメラ１３で取得された被測定レンズ系７からの反射像の画像データを画像処理することにより、この反射像をパソコン１７のモニタ１８上に表示できるようになっている。そのため検査者は、被測定レンズ系７からの反射像などを確認できるようになっている。

次に、本実施の形態の偏心測定装置５０の動作について説明する。
図２は、オートコリメーション法における被測定面近傍での結像関係を示す模式的な光路図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定装置の偏心測定における被測定面近傍での結像関係を示す模式的な光路図である。
まず、以下の説明に用いる座標系について定義する。図２、３で、１点鎖線を光軸とし、被測定面Ｓに向かって光が進む方向（図中の上から下）を基準と考える。距離や長さに関係した量が図の上下方向の量である場合は、上から下へ向かって計る量を正、逆の場合を負とする。
本実施の形態では、被測定レンズ系７を構成する各レンズ面７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの見かけの曲率中心位置が互いに離れている場合は、偏心測定は従来のオートコリメーション法で行う。

図２は、オートコリメーション法での被測定面Ｓの近傍の結像状態を示す。図中の点Ｃは被測定面の曲率中心、Ｒは被測定面Ｓの面頂から曲率中心までの距離を示す。
オートコリメーション法では、コリメート光学系および対物レンズ系による光源の共役位置（集光位置）と、観察光学系による光検出器との共役位置が一致しており、その共役位置を被測定面の曲率中心付近とすることで、被測定面Ｓに垂直に近い光が入射し、その面からの反射光が、観察光学系を介して、光検出器で結像する。

次に被測定レンズ系７を構成する各レンズ面７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの見かけの曲率中心位置が近接している場合の偏心測定方法について説明する。
この場合は、コリメート光学系および対物レンズ系による光源の共役位置と、観察光学系による光検出器の共役位置を一致させずに所定の間隔を設けた状態で測定を行う。
図３は、光源の共役位置と光検出器の共役位置に所定の間隔を設けた時の、見かけの被測定面Ｓの近傍における結像関係を示している。図３で、コリメート光学系および対物レンズ系による光源の共役位置を点Ｏ、観察光学系による光検出器の共役位置を点Ｉ、見かけの被測定面の曲率中心を点Ｃ、見かけの被測定面の面頂から像点までの距離をＸ、見かけの被測定面の面頂から曲率中心までの距離をＲ、また、点Ｏと点Ｉとの間の距離をＬとする。

オートコリメーション法とは異なり、コリメート光学系および対物レンズ系による光源の共役位置と、観察光学系による光検出器の共役位置が一致しない場合でも、図３に示す見かけの被測定面Ｓの近傍における結像関係から得られる下記の式（１）で表される条件を満たすと、光源からの光が被測定面で反射したときに観察光学系による光検出器の共役位置に集光することとなり、被測定面からの反射光が観察でき、偏心量の測定が可能となる。
Ｘ＝｛Ｌ−Ｒ±√（Ｌ^２＋Ｒ^２）｝／２ ・・・（１）
したがって、式（１）のＬの値が可変となると、反射像が結像される位置Ｘを制御することができる。このため、被測定レンズ系の見かけの曲率中心位置が近接していて、オートコリメーション法ではその反射像を分離して測定できない場合でも、Ｌが可変となることで、像を分離して測定することが可能となる。

本実施の形態の動作について、被測定レンズ系７を構成する光学部材が次の＜表１＞に示す数値データである場合を例として説明する。ここで、レンズ面７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄをそれぞれ第１面、第２面、第３面、第４面と称する。また、ｒ_１、ｒ_２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ_１、ｄ_２、…は各レンズ面間の間隔、ｎ_１、ｎ_２、…は各レンズの測定光源波長における屈折率である。曲率半径、間隔の単位はｍｍである（以下同様）。

＜表１＞
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率
第１面 ｒ_１＝ 8.000 ｄ_１＝ 2.000 ｎ_１＝ 1.6683
第２面 ｒ_２＝-25.000 ｄ_２＝ 1.000
第３面 ｒ_３＝ 5.000 ｄ_３＝ 2.000 ｎ_３＝ 1.5150
第４面 ｒ_４＝-20.000

まず、パソコン１７に、＜表１＞に示した被測定レンズ系７の各レンズ面の曲率半径、面間隔、屈折率等のデータを入力する。
パソコン１７は、＜表１＞のデータから、被測定レンズ系７の各レンズ面の見かけの曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２、…、見かけの曲率中心付置Ｃ_１、Ｃ_２、…を自動で計算する（いずれも単位はｍｍ、以下同様）。この結果を＜表２＞に示す。

＜表２＞
面番号 見かけの曲率半径 見かけの曲率中心位置
第１面 Ｒ_１＝ 8.000 Ｃ_１＝ 8.000
第２面 Ｒ_２＝ -7.740 Ｃ_２＝ -6.407
第３面 Ｒ_３＝ 24.817 Ｃ_３＝ 27.552
第４面 Ｒ_４＝ -8.004 Ｃ_４＝ -2.198

＜表２＞の計算結果から、被測定レンズ系７を構成する各レンズ面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの見かけの曲率中心位置が互いに離れており、測定時に別の面からの反射像が現れることはないことがわかる。この被測定レンズ系７のレンズ面７ａを被測定面とし、このレンズ面７ａの偏心量を測定する場合を以下に説明する。

光源１から射出したレーザ光はコリメートレンズ２の屈折作用で平行光となり、偏光ビームスプリッター３に入射する。光源１からのレーザ光のうちＳ偏光成分のみが偏光ビームスプリッター３で下方側に反射され、１／４波長板４によって円偏光となり、対物レンズ５の屈折作用で集光される。
ここで、パソコン１７の制御の下、駆動回路１５により測定部１４の位置を調整し、集光された光源１からのレーザ光の集光位置と、被測定レンズ系７の被測定面７ａの見かけの曲率中心位置が一致するようにする。

被測定レンズ系７の被測定面７ａで反射した光束は、入射時の光路を逆行し、対物レンズ５を通過して平行光となる。平行光となった光束は、その後、１／４波長板４でＰ偏光となって偏光ビームスプリッター３に向かう。そして、偏光ビームスプリッター３を透過し、固定レンズ９に入射する。

固定レンズ９は凹レンズであるため、光束は平行光から発散光となり、移動レンズ１０へ入射する。凸レンズである移動レンズ１０は、パソコン１７の制御の下、駆動回路１５により光軸Ｊ２上の位置を調整し、その焦点が固定レンズ９の焦点と一致するようになっており、このため発散光であった光束は、再び平行光となり、結像レンズ１１に入射する。そして、この結像レンズ１１の屈折作用で集光し、テレビカメラ１３の撮像面（受光面）に結像する。例えば、図４に示すように、撮像面３２上に、スポット像ＳＰ１が結像される。
このテレビカメラ１３の撮像面に結像した反射像は、光電変換されてパソコン１７に送出され、パソコン１７の画像処理回路を通してモニタ１８に表示され、これにより、被測定レンズ系７の被測定面７ａからの反射光による反射像が観察可能となる。

その後、パソコン１７の制御の下、モータ１６を駆動し、被測定レンズ系７を光軸Ｊ２回りに回転させることによって、図４の破線矢印に示すようにスポット像ＳＰ１の位置を撮像面３２上で回転させる。このときのスポット像ＳＰ１の重心または中心の位置の移動軌跡を画像処理して、回転中心Ｐに対する振れ量（ｄｘ，ｄｙ）を計測し、この振れ量（ｄｘ，ｄｙ）に基づき被測定面であるレンズ面７ａの偏心量を算出する。
また、被測定レンズ系７の他のレンズ面７ｂ、７ｃ、７ｄを測定する場合は、同様にして測定部１４の位置を適切な位置へ移動させて行う。必要があれば、対物レンズ５を被測定面に適したものに交換して測定を行う。

このように、本実施の形態では、テレビカメラ１３は、被測定面から反射される光源の反射像の位置を検出する光検出器を構成している。また、パソコン１７、駆動回路１５、モータ１６は、その反射像の重心または中心の位置の振れを計測する計測手段を構成している。この計測手段において、モータ１６は、観察光学系の光軸を回転軸として、被測定レンズ系を回転駆動する回転駆動手段を構成し、パソコン１７は、被測定レンズ系を回転させたときに光検出器で観察される反射像の回転中心を基準位置として反射像の振れ量を算出する振れ量算出手段を構成している。また、パソコン１７は、計測された振れ量に基づいて被測定レンズ系の偏心量を算出する演算手段をも構成している。

次に、見かけの曲率中心位置Ｃが近接する被測定レンズ系７を測定する場合について説明するため、被測定レンズ系７を構成する光学部材が次の＜表３＞の数値データである場合を例とする。

＜表３＞
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率
第１面 ｒ_１＝ 8.000 ｄ_１＝ 2.000 ｎ_１＝ 1.6683
第２面 ｒ_２＝-25.000 ｄ_２＝ 0.500
第３面 ｒ_３＝ 2.800 ｄ_３＝ 2.000 ｎ_３＝ 1.5150
第４面 ｒ_４＝-20.000

次の＜表４＞は、パソコン１７で計算された被測定レンズ系７の各レンズ面の見かけの曲率半径と、見かけの曲率中心位置である。

＜表４＞
面番号 見かけの曲率半径 見かけの曲率中心位置
第１面 Ｒ_１＝ 8.000 Ｃ_１＝ 8.000
第２面 Ｒ_２＝ -7.740 Ｃ_２＝ -6.407
第３面 Ｒ_３＝ 6.075 Ｃ_３＝ 8.064
第４面 Ｒ_４＝ -6.664 Ｃ_４＝ -1.545

＜表４＞の計算結果から、この被測定レンズ系７の第１面と第３面の見かけの曲率中心位置が極めて近いことがわかる。
この場合は、パソコン１７の制御の下、駆動回路１５により移動レンズ１０を光軸Ｊ２上で、固定レンズ９から離れる方向に移動させる。すると、観察光学系１２によるテレビカメラ１３の撮像面の共役位置がテレビカメラ１３の方向に移動する。投影光学系６の集光位置と、この位置が移動した撮像面の共役位置のズレ量Ｌが１０ｍｍになるように、移動レンズ１０を移動させると、前記の式（１）から、第１面の反射像の出現位置Ｘ_１および第３面の反射像の出現位置Ｘ_３は、以下のとおりとなる。
Ｘ_１＝ -7.403（ｍｍ）
Ｘ_３＝ -5.824（ｍｍ）
このようにして、第１面および第３面からの反射像の出現位置を分離して、偏心測定することが可能となる。すなわち、第１面および第３面の一方の偏心測定時に、他方の反射像がノイズ光とならないようにすることができる。
なお、上記の被測定面の見かけの曲率中心位置が近接しているかどうかの判定、および、それらが近接しすぎている場合のズレ量Ｌの設定は、いずれもパソコン１７によって自動的に行われる。

本実施の形態によれば、像分離レンズ系を付加することなく、被測定レンズ系７の被測定面からの反射像のみを的確に分離することで、被測定面の偏心量の測定を効率よく、かつ、高精度に行うことができる。
また、対物レンズ５が被測定面に合わせて交換可能であるため、様々なレンズ系の測定に対応することが可能である。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係る偏心測定装置について説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態の偏心測定装置の構成を概略的に示す側面図である。
なお、図５において、上記第１の実施の形態と同一の要素は同一の番号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の偏心測定装置５１は、図５に示すように、上記第１の実施の形態の測定部移動手段３１を削除し、観察光学系１２の対物レンズ５、固定レンズ９に代えて、レボルバ２１に固定されることで切り換え可能に設けられた対物レンズ５ａ、５ｂ、および凸レンズからなる固定レンズ２２を備えているものである。
また、本実施の形態では、モータ１６はワーク取付部２３に取り付けられている。ワーク取付部２３は、モータ等の移動機構からなるワーク取付部移動手段３３によって可動に保持され、測定部１４に対して、接近、離反可能となっている。
ワーク取付部移動手段３３は、ワーク取付部２３を光軸Ｊ２方向に駆動するために、駆動回路１５に電気的に接続されている。

本実施の形態の構成によれば、光源１から射出したレーザ光は、コリメートレンズ２、偏光ビームスプリッター３および１／４波長板４を透過して平行光として対物レンズ５ａに入射する。被測定レンズ系７の被測定面との作動距離などの関係から対物レンズ５ｂの方が測定に適している場合は、対物レンズ５ｂへと切り換える。
ここで、パソコン１７の制御の下、駆動回路１５によりワーク取付部２３の位置を調整し、対物レンズ５ａまたは５ｂで集光された光源１からのレーザ光の集光位置と、被測定レンズ系７の被測定面の見かけの曲率中心位置が一致するようにする。
被測定レンズ系７の被測定面で反射した光束は、入射時の光路を逆行し、平行光となって固定レンズ２２に入射する。

固定レンズ２２は凸レンズであるため、焦点で集光後に発散光となり、移動レンズ１０へ入射する。移動レンズ１０は、パソコン１７の制御の下、駆動回路１５により、その焦点が固定レンズ２２の焦点と一致するようになっており、このため発散光であった光束は、再び平行光となり、結像レンズ１１に入射する。そして、結像レンズ１１の屈折作用で集光し、テレビカメラ１３の撮像面に結像する。

その後、モータ１６を駆動して被測定レンズ系７を回転させて、このときの回転中心を基準位置としてモニタ上のスポット像の重心または中心位置の振れ量を上記第１の実施の形態と同様にして算出する。
上記はオートコリメーション法による測定方法の説明であるが、被測定レンズ系７の被測定面の見かけの曲率中心位置が近接している場合は、上記第１の実施の形態と同様に移動レンズ１０の移動によって、投影光学系６による光源１の共役位置と観察光学系１２によるテレビカメラ１３の撮像面の共役位置をずらして、測定を行う。

本実施の形態によれば、レボルバ２１で対物レンズ５ａまた５ｂを切り換え可能としたので、被測定レンズ系７の被測定面に合わせて対物レンズを換えたい場合に、簡単に対物レンズを変更することができる。

なお、上記の説明では、計測手段が、観察光学系の光軸を回転軸として、被測定レンズ系を回転駆動する回転駆動手段と、回転駆動手段により被測定レンズ系を回転させたときに光検出器で観察される反射像の回転中心を基準位置として反射像の振れ量を算出する振れ量算出手段とを備えた場合の例で説明したが、例えば、撮像面上で光軸の位置が分かっており、スポット像の静止位置を検出するのみで振れ量が分かる場合には、回転駆動手段を用いない構成とすることができる。

本発明の第１の実施の形態の偏心測定装置の構成を概略的に示す側面図である。 オートコリメーション法における被測定面近傍での結像関係を示す模式的な光路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る偏心測定装置の偏心測定における被測定面近傍での結像関係を示す模式的な光路図である。 測定時の撮像面上のスポット像の様子を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態の偏心測定装置の構成を概略的に示す側面図である。 従来技術に係るオートコリメーション法による偏心測定の測定原理について説明するための模式的な光路図である。 従来技術に係る偏心測定装置の構成を概略的に示す側面図である。

符号の説明

１ 光源
２ コリメートレンズ（コリメート光学系）
５、５ａ、５ｂ 対物レンズ（対物レンズ系）
６ 投影光学系
７ 被測定レンズ系
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ レンズ面
１２ 観察光学系
１３ テレビカメラ（光検出器）
１４ 測定部
１５ 駆動回路
１６ モータ（回転駆動手段）
１７ パソコン
２１ レボルバ（切換え機構）
３０ レンズ移動手段
３１ 測定部移動手段
３２ 撮像面（受光面）
３３ ワーク取付部移動手段
５０、５１ 偏心測定装置
Ｉ_２ 反射像
Ｊ１、Ｊ２ 光軸

Claims (4)

1. 被測定レンズ系からの反射光により形成される反射像に基づき前記被測定レンズ系の被測定面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、
   光源と、
   該光源から射出した光束を平行光束に変換するコリメート光学系と、
   該コリメート光学系からの平行光束を前記被測定レンズ系の被測定面に集束させる対物レンズ系と、
   前記被測定面から反射される前記光源の反射像の位置を検出する光検出器と、
   前記被測定面から反射される前記反射像を光検出器の受光面に結像させる観察光学系と、
   該観察光学系により光検出器に結像した反射像の重心または中心の位置の振れを計測する計測手段と、
   該計測手段により計測された振れ量に基づいて前記被測定レンズ系の偏心量を算出する演算手段とを有し、
   前記光源のコリメート光学系および対物レンズ系による共役位置と、前記観察光学系による光検出器の共役位置との間隔が可変であることを特徴とする偏心測定装置。
2. 前記計測手段が、
   前記観察光学系の光軸を回転軸として、前記被測定レンズ系を回転駆動する回転駆動手段と、
   該回転駆動手段により前記被測定レンズ系を回転させたときに前記光検出器で観察される反射像の回転中心を基準位置として該反射像の振れ量を算出する振れ量算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載された偏心測定装置。
3. 前記対物レンズ系が着脱可能で、前記被測定レンズ系の被測定面に合わせた対物レンズ系に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載された偏心測定装置。
4. 前記対物レンズ系の切換え機構を備え、前記被測定レンズ系の被測定面に合わせて前記対物レンズ系が切換え可能であることを特徴とする請求項１に記載された偏心測定装置。

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