JP2010197197A

JP2010197197A - 被検光学素子の回転保持装置

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Publication number: JP2010197197A
Application number: JP2009042085A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Oi; 重徳大井
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-09
Also published as: CN101813468A

Abstract

【課題】被検光学素子を吸引保持する回転保持部材に吸引チューブが巻き付くことなく吸引通路を接続し、回転保持部材の滑らかな回転を確保するとともに測定精度を維持する。
【解決手段】回転機構７に搭載された円筒状の回転保持部材３の外周に遊嵌された管状のハウジング４の貫通孔41に吸引圧導入部材５を接続し、回転保持部材３は吸引孔34と素子保持部35を有し、内部空間による負圧室36から放射方向に貫通する複数の通気孔38を有し、回転保持部材３の外周面またはハウジング４の内周面に摺接面積を低減する凹溝部43および複数の通気孔38と貫通孔41とを連通する吸引通路溝42を備えてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ等の被検光学素子の偏芯量を測定する偏芯量測定装置などにおいて、被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に吸引保持する被検光学素子の回転保持装置に関する。

光学測定装置の一例としての偏芯量測定装置は、レンズ等の被検光学素子の表面の曲率中心と外径の中心軸とのずれ量を測定するものであって、このような偏芯量測定装置においては、測定用光学系に対して被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持するための回転保持機構が必要とされる。下記特許文献１には、被検光学素子を吸引保持した状態で回転可能な回転保持部材を備えた回転保持装置が記載されている。

特開２００５−５５２０２号公報

特許文献１の被検光学素子の回転保持装置は、レンズなどの被検光学素子を保持する筒状の保持部材のみが基台に対して回転自在に嵌装されたもので、その筒状保持部材の内部を減圧する吸引通路は、回転保持部材の端部に対応する固定基台に形成された吸引通路に連通接続されるように形成されている。

しかしながら、上記特許文献１の回転保持装置における回転保持部材は、単に固定基台の保持孔部に摺動回転するように嵌挿されているだけであり、回転中心の位置精度確保が困難である問題を有している。

一方、回転する部材の筒内部に被検光学素子を吸引保持するための吸引通路を接続する際、回転中心に接続すれば回転許容構造とシール構造とが簡易に構成できるものであるが、例えば、前述のような偏芯量測定装置の場合には、回転中心は測定光学系の中心であって、特に吸引保持した面が被検面となる場合には、測定のための必須領域を隠蔽することが許容されないことから、回転保持部材の中心位置に吸引通路（吸引チューブ）を接続することはできない。

上記の回転保持部材の中心位置以外の例えば側面部分に吸引チューブを接続した場合に、回転保持部材の回転に伴って吸引チューブが回転保持部材に巻き付くことになり、この吸引チューブの巻き付きに伴う負荷の作用は測定精度に影響を与えるとともに、次の測定においては吸引チューブを巻き戻す工程が必要となり、作業効率の低下を招く問題がある。

本発明は上記点に鑑みなされたもので、被検光学素子を吸引保持する回転保持部材に吸引チューブが巻き付くことなく吸引通路を接続し得る被検光学素子の回転保持装置を提供することを目的とする。

本発明に係る被検光学素子の回転保持装置は、測定装置の光学系に対し被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持する被検光学素子の回転保持装置であって、
回転機構に搭載された円筒状の回転保持部材と、前記回転保持部材の外周に遊嵌された管状のハウジングと、前記ハウジングの内周面に開口する貫通孔に外部より接続された吸引圧導入部材とを備え、
前記回転保持部材は、回転中心の一端部に開口する吸引孔と、該吸引孔の外周部に被検光学素子を保持する素子保持部と、内部空間による負圧室と、該負圧室の他端部を閉塞するとともに前記測定装置の光学系に対向する透明部材と、放射方向に貫通する複数の通気孔と、を有し、
前記回転保持部材の外周面または前記ハウジングの内周面には、両者の摺接面積を低減する凹溝部、および、前記回転保持部材の複数の通気孔の外周側開口部と前記ハウジングの貫通孔の内周側開口部とを連通する吸引通路溝を備えてなることを特徴とする。

本発明に係る被検光学素子の回転保持装置においては、前記回転保持部材の通気孔が円周上に２つ以上等間隔に形成され、前記ハウジングの内周面に、前記貫通孔の内周側開口部を含み、前記通気孔の外周側開口部に対向して該外周側開口部を相互に連通する円環状の吸引通路溝が形成されてなるように構成するのが好適である。

また、前記回転保持部材は、前記吸引孔および前記素子保持部を有するサンプル台が筒状本体部から分離可能に形成されていることが好ましい。

また、前記回転保持部材が金属製であり、前記ハウジングが樹脂製であることが好ましい。

また、前記回転保持部材は、調整ステージを介して前記回転機構に搭載されていることが好ましい。その際、前記調整ステージは、回転軸と直交する面における位置が調整可能なＸＹステージと、回転軸の傾きが調整可能なチルトステージを備えることが好ましい。

前記回転機構がエアベアリングで構成されてなることが好適である。

本発明に係る被検光学素子の回転保持装置によれば、回転機構に搭載された円筒状の回転保持部材の外周に遊嵌された管状のハウジングの貫通孔に吸引圧導入部材を接続し、回転保持部材は吸引孔と素子保持部を有し、内部空間による負圧室から放射方向に貫通する複数の通気孔を有し、回転保持部材の外周面またはハウジングの内周面に摺接面積を低減する凹溝部および複数の通気孔と貫通孔とを連通する吸引通路溝を備えてなることにより、被検光学素子吸引用の負圧がハウジングの貫通孔から吸引通路溝を経て、回転保持部材の複数の通気孔より内部の負圧室に導入され、吸引孔からの吸引によって回転保持部材の素子保持部に被検光学素子を保持するものであり、回転保持部材が回転移動している際には、回転保持部材の外周面とハウジングの内周面は、凹溝部によって両者の摺接面積が低減されて回転抵抗が少なく、かつ、ハウジングが回転することなく接続された吸引圧導入部材が巻き付くことによる弊害を未然に防止して、被検光学素子の精度のよい回転作動を行うことによって偏芯量測定装置等の測定装置の高い測定精度を確保することができるものである。

一実施形態に係る被検光学素子の回転保持装置の要部正面図である。図１の要部を示す縦断面図である。偏芯量測定装置の測定用光学系の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図３に基づいて、オートコリメーション機能を用いて被検光学素子２（被検レンズ）の偏芯量を測定する偏芯量測定装置の測定用光学系１０の構成について概略的に説明する。

被検光学素子２は後述の回転保持装置１における回転保持部材３に保持され、回転機構７によりその中心軸を中心として回転可能である。測定用光学系１０は、被検光学素子２の被検面に光を照射する光源１５と、光源１５からの光束を通過させる、十字形状のスリットを有するレチクル板１６（指標板）と、レチクル板１６からの光を略直角に反射するビームスプリッタ１７と、入射された光を平行光束とするコリメータレンズ１８と、平行光束を所定位置（光収束点）Ｐに収束する対物レンズ１２とを備えている。

また、被検光学素子２の被検面からの反射光が、対物レンズ１２、コリメータレンズ１８およびビームスプリッタ１７を介して入射され、レチクル板１６のレチクルの像を撮像するＣＣＤカメラ１９を有している。上記測定用光学系１０は、一体的に光軸の方向に移動して対物レンズ１２が被検光学素子２に接離移動するように構成されている。さらに、ＣＣＤカメラ１９で得られた像情報を解析し、演算する解析演算部（不図示）が設けられている。

偏芯量測定を行う際には、レチクル板１６を通過した光源１５からの光を被検光学素子２に照射する。このとき、対物レンズ１２の光収束位置Ｐを移動することにより、被検面の曲率中心に光収束位置Ｐを一致させ、被検光学素子２の被検面に入射した光は、被検面の曲率中心から発せられた光と同等とみなせるから、被検面から入射経路を逆進するように反射される。この反射光が、ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤカメラ１９に入射する。この後、回転保持部材３を回転させながら被検光学素子２からの反射像を観測すると、偏芯がある場合には、レチクルの像の軌跡が円を描き、この円の半径を計測することで被検光学素子２の偏芯量を求めるものである。

次に、図１、図２に基づいて、一実施形態の被検光学素子の回転保持装置１について説明する。

回転保持装置１は、鏡筒１１の先端に対物レンズ１２（図２参照）を備えた偏芯量測定装置の測定用光学系１０に対し、被検光学素子２（被検レンズ）を所定軸Ｃの周りに回転可能に保持するために用いられるものであって、円筒状の回転保持部材３、管状のハウジング４、吸引圧導入部材５、調整ステージ６、および回転機構７を備えてなる。

前記回転保持部材３は、回転機構７に調整ステージ６を介して搭載され、上部のサンプル台３１と下部の筒状本体部３２とで構成されている。この回転保持部材３は、回転中心の一端部（上端部）に開口する吸引孔３４と、該吸引孔３４の外周部に被検光学素子２を保持する素子保持部３５と、内部空間による負圧室３６と、該負圧室３６の他端部（下端部）を閉塞するとともに前記測定用光学系１０の対物レンズ１２と対向する透明部材３７（ガラス板）と、放射方向に貫通する複数（図示の場合４個）の通気孔３８とを有する。なお、透明部材３７は、反射光が正反射光となって測定に影響を与えることのないように傾斜配置されている。

また、前記回転保持部材３における、前記吸引孔３４および前記素子保持部３５を有するサンプル台３１と筒状本体部３２との分離構造を説明する。サンプル台３１に保持する被検光学素子２の形状等が変更された場合には、新たな被検光学素子２の形状に対応したサンプル台３１に交換するものである。

上記サンプル台３１はキャップ状に形成され、平板中心部に前記吸引孔３４が貫通開口され、その外側に被検光学素子２の外周縁部を保持する段状に形成された素子保持部３５を有し、底面に環状に突出する締結ネジ部３１ａを有する。また、筒状本体部３２の上端部には内外周にねじ部を有する締結部３２ａが形成され、底部には調整ステージ６（後述のチルトステージ６２）に対する取付用のフランジ３３が形成され、上記締結部３２ａの内周部に上記サンプル台３１の締結ネジ部３１ａが結合されている。そして、筒状本体部３２の高さ方向の中央位置の円周上に、放射方向に貫通する４つの前記通気孔３８が９０度毎に形成されている。なお、上記筒状本体部３２の締結部３２ａの外周には、前記ハウジング４の上方への抜け止め用に止めナット３９が締結されている。

次に、前記ハウジング４は、前記回転保持部材３の筒状本体部３２の外径に相当する内径を有し、その内周面が筒状本体部３２の外周面に所定のクリアランスをもって遊嵌されて摺動可能であり、筒状本体部３２の回転移動を許容する。このハウジング４の内周下端部が、上記筒状本体部３２の外周下端部の段部３２ｂに当接支持され、上方への移動が上記止めナット３９によって規制される。

また、ハウジング４には上下方向の略中央で前記筒状本体部３２の通気孔３８と対応する位置に、外周面から半径方向に貫通して内周面に開口する貫通孔４１を有する。また、この貫通孔４１が開口するハウジング４の内周面の中央には、貫通孔４１の内周側開口部を含んで円環状に吸引通路溝４２が凹設されている。この吸引通路溝４２は、上記筒状本体部３２に形成されている複数の通気孔３８の外周側開口部に対向して形成されており、４つの通気孔３８とハウジング４の貫通孔４１とを相互に連通している。

さらに、上記ハウジング４の内周面には、前記吸引通路溝４２の上下にそれぞれ円環状に凹溝部４３，４３が凹設され、この凹溝部４３，４３の上下の４つの円環突条部分が筒状本体部３２の外周面に対する摺接部分となり、その摺接面積の低減により摺動抵抗を軽減し、回転保持部材３の回転移動に対し、ハウジング４が静止状態を保持するようにしている。

上記実施形態においては、前記回転保持部材３が金属製（例えば、アルミニウム製）であり、前記ハウジング４がポリアセタール樹脂等の樹脂製（例えば、ポリオキシメチレン樹脂製）であり、前記吸引通路溝４２および凹溝部４３は成形によって構成される。

前記吸引圧導入部材５は、外部より前記ハウジング４の外周面に開口した貫通孔４１に挿入接続された接続パイプ５１と、該接続パイプ５１に連結された吸引チューブ５２とからなり、吸引チューブ５２は不図示のエア吸引源（真空ポンプ等）に接続され、吸引用の負圧が導入される。この吸引圧導入部材５の接続により、貫通孔４１、吸引通路溝４２、通気孔３８を経て、前記回転保持部材３の負圧室３６のエアを吸引排出し、この負圧室３６を外気圧（大気圧）より低い圧力として、吸引孔３４に作用する吸引力によって素子保持部３５に載置された被検光学素子２を保持するものである。

なお、上記吸引負圧の導入においては、吸引通路溝４２から筒状本体部３２の外周面とハウジング４の内周面との間の摺動隙間による漏れ通路があり、外気を吸引して負圧室３６の吸引負圧が弱くなるが、この漏れ量はクリアランスの設定により規制されるとともに、この漏れ量を加味して吸引圧導入部材５による吸引エア量を設定するものである。また、図１に示すように、被検光学素子２は小さく、軽量であることにより、必要とされる吸引力も小さく、十分に対応可能である。

また、前記吸引通路溝４２および凹溝部４３，４３は、前記回転保持部材３の筒状本体部３２の外周面に形成するようにしてもよく、また、ハウジング4の内周面と筒状本体３２の外周面との両側に形成してもよい。

前記通気孔３８の設置数は、１つでも負圧室３６に対して吸引負圧を導入することは可能であるが、筒状本体部３２の外周においてハウジング４の内周面との間に均等に負圧が分布してハウジング４が偏らないように、回転保持部材３の安定した回転を許容するためには、通気孔３８の設置数を複数とし、しかも等間隔に配置することが好ましい。その際、吸引通路溝４２の通路断面積を大きくして、吸引抵抗を低減し、複数の通気孔３８から均等にエアを吸引するように構成することが好ましい。

次に、前記調整ステージ６はＸＹステージ６１とチルトステージ６２を備える。ＸＹステージ６１はＸ方向調整つまみ６３とＹ方向調整つまみ６４とにより、取付台６５が二軸方向に位置調整可能である。チルトステージ６２は、チルト調整つまみ６６により傾斜角度が調整可能であり、このチルトステージ６２に取り付けられた前記回転保持部材３は、被検光学素子２の保持位置を測定用光学系１０の光軸に対して調整可能となっている。

また、前記回転機構７は本実施形態においてはエアベアリングによって構成され、エアベアリング取付台７２に固定されたエアベアリング本体７１の上に、エアベアリング回転部７３が回転自在に設置されてなり、このエアベアリング回転部７３に前記調整ステージ６のＸＹステージ６１が取り付けられて、回転操作されるように構成されている。

なお、前記測定用光学系１０の鏡筒１１は、回転保持装置１の中心軸Ｃに開口されている中心孔１３に挿通され、必要に応じて昇降移動可能に設置されてなる。

以下、上記のように構成された本実施形態の回転保持装置１の作用および調整方法について説明する。

まず、上記被検光学素子２を、自動搬送機構等によって上記回転保持部材３の素子保持部３５に載置し、これを吸引保持する。その際、吸引圧導入部材５によって前記回転保持部材３の負圧室３６からエアが吸引排出され、その吸引孔３４に作用する吸引負圧により素子保持部３５に載置された被検光学素子２を保持するものであるが、上記負圧室３６のエアは、４つの通気孔３８から外周の吸引通路溝４２に略均等に排出され、ハウジング４の貫通孔４１より接続パイプ５１、吸引チューブ５２を経て排出されるものである。

初期設定として、上記測定用光学系１０の光軸と上記回転保持部材３の中心軸との軸合わせ調整を行う。この軸合わせ調整は、上記調整ステージ６を用いてＸＹ方向位置調整および傾き調整を行い、上記測定用光学系１０の光軸の傾きと上記回転保持部材３の中心軸との傾きが互いに一致するように行われる。

次に、上記回転保持部材３に保持された被検光学素子２を、上記回転機構７（エアベアリング）を操作してそのエアベアリング回転部７３を回転させることによって、回転保持部材３の中心軸Ｃを中心に回転させながら偏芯量の測定を行う。その際、回転保持部材３の筒状本体部３２の回転に対して、外周に遊嵌されたハウジング４は一体に回転することなく、吸引通路溝４２および凹溝部４３の形成によって摺接面積が小さいことにより、および負圧室３６からの均等なエア排出による筒状本体部３２の外周における略均等な圧力分布に応じた均等なクリアランスを保持することにより、片当たりすることなく小さな回転抵抗で筒状本体部３２の摺動を許容しつつ、吸引チューブ５２がハウジング４に巻き付くことなくエアの吸引を維持して被検光学素子２の吸引保持を継続するものである。

そして、偏芯量測定後、回転保持部材３を介して行われる吸引が解除されて被検光学素子２が回転保持部材３より取り除かれる。

このように上記回転保持装置１においては、ハウジング４の静止状態を保持しつつ、回転保持部材３の回転作動を滑らかに行って、回転保持部材３の中心軸の傾きや位置が変化することはない。したがって、被検光学素子２の偏芯量の測定に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

１回転保持装置
２被検光学素子
３回転保持部材
４ハウジング
５吸引圧導入部材
６調整ステージ
７回転機構
１０測定用光学系
１１鏡筒
１２対物レンズ
１３中心孔
１５光源
１６レチクル板
１７ビームスプリッタ
１８コリメータレンズ
１９ＣＣＤカメラ
３１サンプル台
３１ａ締結ネジ部
３２筒状本体部
３２ａ締結部
３２ｂ段部
３３フランジ
３４吸引孔
３５素子保持部
３６負圧室
３７透明部材
３８通気孔
３９止めナット
４１貫通孔
４２吸引通路溝
４３凹溝部
５１接続パイプ
５２吸引チューブ
６１ＸＹステージ
６２チルトステージ
６３Ｘ方向調整整つまみ
６４Ｙ方向調整整つまみ
６５取付台
６６チルト調整つまみ
７１エアベアリング本体
７２エアベアリング取付台
７３エアベアリング回転部

Claims

測定装置の光学系に対し被検光学素子を所定の軸周りに回転可能に保持する被検光学素子の回転保持装置であって、
回転機構に搭載された円筒状の回転保持部材と、前記回転保持部材の外周に遊嵌された管状のハウジングと、前記ハウジングの内周面に開口する貫通孔に外部より接続された吸引圧導入部材とを備え、
前記回転保持部材は、回転中心の一端部に開口する吸引孔と、該吸引孔の外周部に被検光学素子を保持する素子保持部と、内部空間による負圧室と、該負圧室の他端部を閉塞するとともに前記測定装置の光学系に対向する透明部材と、放射方向に貫通する複数の通気孔と、を有し、
前記回転保持部材の外周面または前記ハウジングの内周面には、両者の摺接面積を低減する凹溝部、および、前記回転保持部材の複数の通気孔の外周側開口部と前記ハウジングの貫通孔の内周側開口部とを連通する吸引通路溝を備えてなることを特徴とする被検光学素子の回転保持装置。
前記回転保持部材の通気孔が円周上に２つ以上等間隔に形成され、前記ハウジングの内周面に、前記貫通孔の内周側開口部を含み、前記通気孔の外周側開口部に対向して該外周側開口部を相互に連通する円環状の吸引通路溝が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の被検光学素子の回転保持装置。
前記回転保持部材は、前記吸引孔および前記素子保持部を有するサンプル台が筒状本体部から分離可能に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の被検光学素子の回転保持装置。
前記回転保持部材が金属製であり、前記ハウジングが樹脂製であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の被検光学素子の回転保持装置。
前記回転保持部材は、調整ステージを介して前記回転機構に搭載されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の被検光学素子の回転保持装置。
前記調整ステージは、回転軸と直交する面における位置が調整可能なＸＹステージと、回転軸の傾きが調整可能なチルトステージとを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の被検光学素子の回転保持装置。
前記回転機構がエアベアリングで構成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の被検光学素子の回転保持装置。