JP2010249543A - Eccentricity measuring device - Google Patents
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Abstract
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する。 The present invention relates to an eccentricity measuring device that measures the amount of eccentricity of a lens.
従来、レンズの偏心測定装置は、被検面に対して、偏心のない状態での被検面の球心位置に集光する検査光束を照射し、その反射光束による反射像を取得し、被検面を光軸回りに回転させたときに反射像が描く回転軌跡の回転半径を測定光学系の光学倍率で換算して、偏心量を測定していた。偏心のない状態での被検面の球心位置に集光する検査光束の各光線は、被検面に垂直入射するため、その反射像は測定光学系によって像面でスポット状に結像される。
例えば、組レンズなど、被検レンズが複数の被検面を有する場合には、同様の偏心量測定を各被検面ごとに行う必要があるが、複数の被検面に同時に検査光束を照射し、それぞれの反射像を同時並行的に取得して、偏心量の測定効率を向上する偏心測定装置が提案されている。
このような偏心測定装置として、特許文献1には、光源から出射された光線を分岐し被検レンズの複数の被検面に同時に照射し、各被検面の反射像を1つの撮像素子に取り込むことにより、各被検面の偏心量を同時に測定するレンズ偏芯測定装置が記載されている。
Conventionally, a lens eccentricity measuring device irradiates a test light beam focused on a spherical position of a test surface with no eccentricity on a test surface, acquires a reflected image by the reflected light beam, The amount of eccentricity was measured by converting the rotation radius of the rotation locus drawn by the reflected image when the inspection surface was rotated around the optical axis with the optical magnification of the measurement optical system. Since each light beam of the inspection light beam that is focused on the spherical center of the test surface without any eccentricity is perpendicularly incident on the test surface, the reflected image is formed in a spot shape on the image surface by the measurement optical system. The
For example, when the test lens has multiple test surfaces, such as a combination lens, it is necessary to perform the same eccentricity measurement for each test surface. There has been proposed an eccentricity measuring apparatus that acquires the respective reflected images simultaneously and improves the measurement efficiency of the eccentricity.
As such an eccentricity measuring apparatus,
しかしながら、上記のような従来の偏心測定装置には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、各被検面の偏心量を求める際には、検査光束の各光線を被検面に垂直入射させているので、被検面における反射倍率は、被検面の曲率半径によらず等倍となり一定している。このため各被検面の偏心検出感度は互いに等しくなっている。
したがって、同時並行的に測定する被検面の偏心量に大きな差があると、偏心量の小さい方の被検面の測定精度が低下してしまうという問題がある。このため、偏心量が小さい方の被検面の偏心量を正確に測定するには、検出感度を変えて再測定する必要が生じるため、測定効率が悪化してしまうという問題がある。
However, the conventional eccentricity measuring apparatus as described above has the following problems.
In the technique described in
Therefore, if there is a large difference in the amount of eccentricity of the test surface measured in parallel, there is a problem that the measurement accuracy of the test surface having the smaller eccentricity is lowered. For this reason, in order to accurately measure the amount of eccentricity of the test surface with the smaller amount of eccentricity, it is necessary to change the detection sensitivity and perform remeasurement, and thus there is a problem that the measurement efficiency deteriorates.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を被検面ごとに個別に変えることができる偏心測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when measuring a plurality of test surfaces simultaneously, the detection sensitivity of the eccentricity can be individually changed for each test surface. An object of the present invention is to provide an eccentricity measuring device.
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、光源と、複数の被検面を有する被検レンズを回転可能に保持する回転保持部とを有し、前記回転保持部により回転された前記被検レンズに前記光源で発生された検査光束を照射し、前記検査光束の反射光束による反射像の回転軌跡を取得して、前記複数の被検面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、前記光源からの前記検査光束の光路を複数の光路に分岐する検査光束分岐部と、該検査光束分岐部で分岐された前記複数の光路上でそれぞれ光軸に沿う方向に移動可能に設けられた複数の移動レンズと、該複数の移動レンズをそれぞれ透過した前記各検査光束の光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部と、該検査光束合成部によって合成された前記各検査光束を、前記回転保持部に保持された前記被検レンズに向けて集光する固定レンズとを有する検査光束照射光学系と、前記複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部と、該反射光束分岐部によって光路分岐された前記複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、該反射像取得光学系における前記共通の像面に撮像面が配置された撮像部と、前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率を前記検査光束または前記反射光束の光路ごとに変更する変倍機構と、該変倍機構による倍率変更情報を取得し該倍率変更情報に基づいて、前記撮像部で取得された前記各反射像の回転軌跡から前記複数の被検面の偏心量を算出する演算処理部とを備える構成とする。
In order to solve the above-described problem, in the invention described in
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の偏心測定装置において、前記反射像取得光学系は、倍率変更可能な結像光学系を備え、前記変倍機構は、前記結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなる構成とする。 According to a second aspect of the present invention, in the eccentricity measuring apparatus according to the first aspect, the reflected image acquisition optical system includes an imaging optical system capable of changing a magnification, and the zooming mechanism includes the imaging optical system. The optical magnification is changed, and the changed optical magnification information is used as the magnification change information, and the imaging magnification changing mechanism is sent to the arithmetic processing unit.
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の偏心測定装置において、前記反射像取得光学系は、焦点位置調整可能に設けられた結像光学系を備え、前記変倍機構は、前記検査光束照射光学系の前記各移動レンズを光軸に沿う方向に移動させて前記固定レンズを透過した各検査光束の集光位置を、前記複数の被検面の光学的な各球心位置から前記光軸に沿う方向にずらし、前記各集光位置のずらし量の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する集光位置調整機構からなる構成とする。 According to a third aspect of the present invention, in the eccentricity measuring apparatus according to the first aspect, the reflected image acquisition optical system includes an imaging optical system provided so that a focal position can be adjusted, The converging position of each inspection light beam transmitted through the fixed lens by moving each moving lens of the inspection light beam irradiation optical system in the direction along the optical axis is determined from the optical ball center positions of the plurality of test surfaces. The light source is shifted in a direction along the optical axis, and a condensing position adjusting mechanism that sends information on the shift amount of each condensing position as the magnification change information to the arithmetic processing unit.
請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれかに記載の偏心測定装置において、前記被検レンズの光学データから、前記検査光束を前記複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の前記各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率をそれぞれ算出し、該光学倍率に応じて、前記変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を備える構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the decentration measuring apparatus according to any one of the first to third aspects, the inspection light flux is optically reflected on the plurality of test surfaces from the optical data of the test lens. Calculating the rotation radius of the rotation trajectory of each reflected image when condensed toward the center position, and changing the rotation radius to a size within a predetermined range, and It is configured to include a zooming mechanism control unit that calculates at least one optical magnification of the reflected image acquisition optical system and controls the zooming operation of the zooming mechanism according to the optical magnification.
本発明の偏心測定装置によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができるという効果を奏する。 According to the eccentricity measuring apparatus of the present invention, the rotation radius of the rotation trajectory of each reflected image on the test surface can be changed by the zoom mechanism, so that a plurality of test surfaces are measured simultaneously. In this case, there is an effect that the detection sensitivity of the amount of eccentricity can be individually changed for each test surface.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施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の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
[First Embodiment]
An eccentricity measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an eccentricity measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit of the eccentricity measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の偏心測定装置50は、図1に示すように、複数の被検面を備えた光学素子である被検レンズ1などの光学素子の反射偏心測定を行うものである。
被検レンズ1の被検面の枚数や形状は、特に限定されないが、以下では、一例として、レンズ1A、1Bとが貼り合わされて、凸面からなる被検面1a、凹面からなる被検面1b、および平面からなる被検面1cがこの順に設けられ、略円筒状のレンズ枠2に、配置もしくは固定されている場合の例で説明する。
レンズ枠2の外周面には、レンズ枠2の中心軸の位置出しを行うための基準面2aが設けられている。また、レンズ枠2の被検面1cが配置された側の端面には、レンズ枠2の中心軸に沿う方向の位置決めを行う位置決め面2bが設けられている。レンズ枠2の内周面には、被検レンズ1をレンズ枠2の中心軸と同軸に取り付けるための不図示のレンズ取付部が設けられている。
被検レンズ1の被検面1a、1b、1cは、一般には、それぞれレンズ1A、1Bの製作誤差や貼り付け誤差、あるいはレンズ枠2に対する配置誤差などによって、レンズ枠2の中心軸に対して、ある程度偏心しており偏心量もそれぞれ異なる。
As shown in FIG. 1, the
The number and shape of the test surfaces of the
A
The
偏心測定装置50の概略構成は、スピンドル3(回転保持部)、光源4、光路分岐部5(検査光束分岐部)、移動レンズ6A、6B、6C、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、固定レンズ7、変倍部10A、10B、10C、チョッパー15、ビームスプリッタ12A、12B、ミラー11、カメラ13(撮像部)、および制御ユニット14Aを備える。
制御ユニット14Aには、偏心測定に必要な操作入力や偏心測定に用いる情報の入力を行うため、例えばキーボード、マウス等からなる操作部14bと、カメラ13によって取得された映像や偏心測定結果などを表示するモニタ14aとが電気的に接続されている。
The schematic configuration of the
In order to input operation input necessary for the eccentricity measurement and information used for the eccentricity measurement to the
スピンドル3は、レンズ枠2を位置決めして保持する保持台部3aを、一定の回転軸線O回りに回転させるものである。レンズ枠2は、位置決め面2bが保持台部3a上に密着され、レンズ枠2の径方向の位置は、例えば、適宜のチャック機構などを用いて、基準面2aから決まるレンズ枠2の中心軸が保持台部3aの回転軸線Oと一致するように保持されている。
本実施形態のスピンドル3は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、回転速度、回転量などの回転動作が制御されるようになっている。
The
The
光源4は、偏心測定を行うため、被検レンズ1の被検面に照射する検査光束を発生するもので、本実施形態では発散光を発生するレーザーダイオードを採用している。光源4の発振波長は、例えば、適宜の可視波長域の波長を採用することができるが、後述するカメラ13で撮像可能な波長であれば、可視波長域に限定されるものではない。
The
光路分岐部5は、光源4からの検査光束の光路を複数の光路に分岐するもので、本実施形態では、光源4の光軸上に、ビームスプリッタ5A、5B、5Cがこの順に配列されてなる。
ビームスプリッタ5Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして側方(図1の左側)に反射させるとともに、検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5aを備えている。
ビームスプリッタ5Bは、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5bを備えている。
ビームスプリッタ5Cは、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LCとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5cを備えている。
The optical
Beam splitter. 5B, as the inspection light beam L B a part of the inspection light beam transmitted through the
移動レンズ6Aは、検査光束LAの光路上で、検査光束LAが進む光軸に沿う方向に移動可能に設けられた、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。これにより、検査光束LAの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
同様に、移動レンズ6B(6C)は、検査光束LB(LC)の光路上で、検査光束LB(LC)が進む光軸に沿う方向に移動可能に設けられた、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。これにより、検査光束LB(LC)の光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LB、LCの集光位置は、移動レンズ6A、6B、6Cを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
Moving the
Similarly, the
Therefore, the condensing position of the inspection light beam L A, L B, L C is
なお、移動レンズ6A、6B、6Cは、検査光束LA、LB、LCの集光位置をそれぞれ変更できれば、各レンズ群の一部が移動可能に設けられた構成としてもよい。
また、移動レンズ6A、6B、6Cは、それぞれ単レンズからなる構成としてもよい。
The moving
Moreover, the moving
ミラー8は、移動レンズ6Aによって集光された検査光束LAの光路上に配置され、検査光束LAの光軸を反射し、反射された光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするものである。
ビームスプリッタ9Bは、移動レンズ6Bによって集光された検査光束LBの光路上に配置され、検査光束LBの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ミラー8で反射された検査光束LAを透過させるビームスプリッタ面9bを備えるものである。
ビームスプリッタ9Cは、移動レンズ6Cによって集光された検査光束LCの光路上に配置され、検査光束LCの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ビームスプリッタ9Bを透過した検査光束LAおよびビームスプリッタ9Bで反射された検査光束LBを透過させるビームスプリッタ面9cを備えるものである。
このように、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9Cは、複数の移動レンズ6A、6B、6Cをそれぞれ透過した検査光束LA、LB、LCの光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部を構成している。
As described above, the
固定レンズ7は、レンズ光軸がミラー8、ビームスプリッタ9B、9Cによって合成された検査光束LA、LB、LCの光軸と同軸に合わせて配置され、スピンドル3にレンズ枠2を介して保持された被検レンズ1に向けて集光する単レンズまたはレンズ群である。
The fixed
以上に説明した移動レンズ6A、6B、6C、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、および固定レンズ7は、検査光束照射光学系を構成している。
また、本実施形態のミラー8、およびビームスプリッタ9B、9Cは、被検レンズ1の被検面1a、1b、1cでのそれぞれの反射光束La、Lb、Lcが、固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が、検査光束LA、LB、LCの光路を逆方向に進んで、それぞれ移動レンズ6A、6B、6Cに入射するため、複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部を構成している。
The moving
Further, the
変倍部10Aは、移動レンズ6Aに入射して、ビームスプリッタ5Aを透過した反射光束Laによる被検面1aの反射像を一定の像面に結像させるものである。本実施形態では、一例として、光学倍率の異なる結像レンズA1、A2が、それぞれを光軸に直交する方向に移動可能に保持する切替手段10aに保持されてなる。
変倍部10Aの切替手段10aは、結像レンズA1、A2のいずれかを、ビームスプリッタ5Aを挟んで移動レンズ6Aと対向する位置で、移動レンズ6Aの光軸と同軸となる位置(以下、進出位置と称する)に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
切替手段10aの具体的構成は、例えば、ターレット機構やスライド機構などの切替移動機構を採用することができる。
本実施形態の切替手段10aは、制御ユニット14Aと電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、切替手段10aに保持された結像レンズのいずれかを進出位置に移動させる切替動作を行うとともに、進出位置に移動されている結像レンズの光学倍率によって変更された反射像の倍率変更情報を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
The
The switching means 10a of the
As a specific configuration of the
The
また、変倍部10B(10C)は、移動レンズ6B(6C)に入射して、ビームスプリッタ5B(5C)を透過した反射光束Lb(Lc)による被検面1b(1c)の反射像を変倍部10Aと共通の像面に結像させるものである。
変倍部10B(10C)の構成は、それぞれ、互いに光学倍率が異なる結像レンズB1、B2(C1、C2)および切替手段10aからなる。
変倍部10B(10C)の配置位置は、結像レンズB1、B2(C1、C2)のいずれかを、ビームスプリッタ5B(5C)を挟んで移動レンズ6B(6C)と対向する位置で、移動レンズ6B(6C)の光軸と同軸となる進出位置に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
Further, the
The configuration of the
The arrangement position of the
なお、変倍部10A、10B、10Cが、それぞれ、2つの結像レンズを備えるとしたのは、一例であって、3つ以上の結像レンズを備えていてもよい。
Note that the
チョッパー15は、変倍部10A、10B、10Cを透過して、共通の像面に向けて集光される反射光束La、Lb、Lcのいずれか1つが共通の像面に導かれるように、互いに透過と遮光とのタイミングを切り替えるものである。例えば、反射光束La、Lb、Lcの透過および遮光を行う回転シャッターなどの機構を採用することができる。
チョッパー15は、複数の透過開口を有する1つの機構で構成されていてもよいが、以下では、反射光束La、Lb、Lcの各光路上にそれぞれ独立に設けられ、制御ユニット14Aの制御信号によって透過および遮光のタイミングがずらされる場合の例で説明する。
The
The
ビームスプリッタ12Aは、変倍部10Aによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Laの光路上に配置され、反射光束Laを反射して、反射光束Laの一部を一定の像面に導くビームスプリッタ面12aを備えるものである。
ビームスプリッタ12Bは、変倍部10Bによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lbの光路上に配置され、反射光束Lbの一部をビームスプリッタ12Aを介して一定の像面に導くビームスプリッタ面12bを備えるものである。
ミラー11は、変倍部10Cによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lcの光路上に配置され、反射光束Lcの一部をビームスプリッタ12A、12Bを介して一定の像面に導くものである。
本実施形態のビームスプリッタ面12a、12b、ミラー11の位置関係は、それぞれ、変倍部10A、10B、10Cによって、移動レンズ6A、6B、6Cの光軸上に配置された結像レンズの光軸が反射された後、同軸となるように配置されている。
The positional relationship between the beam splitter surfaces 12a and 12b and the
このような構成により、変倍部10A、10B、10C、ビームスプリッタ12A、12B、およびミラー11は、反射光束分岐部によって光路分岐された複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系を構成している。
With such a configuration, the zooming
カメラ13は、ビームスプリッタ面12a、12b、ミラー11でそれぞれ反射された反射光束La、Lb、Lcの共通の像面に配置された撮像面を有し、これらの反射光束による反射像を撮像するものである。
カメラ13は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、撮像した映像信号を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
The
The
制御ユニット14Aの機能ブロック構成は、図2に示すように、信号変換部30、記憶部31、測定制御部33、演算処理部32、および表示制御部34からなる。
The functional block configuration of the
信号変換部30は、カメラ13から送出される映像信号を輝度データに変換し、適宜タイミングの画像フレームごとに2次元の画像データとして記憶部31に記憶するとともに、表示制御部34に送出するものである。
The
記憶部31は、信号変換部30から送出された2次元の画像データを記憶するとともに、操作部14b等によって入力された偏心測定に用いる情報を記憶するものである。
The
測定制御部33は、操作部14b、スピンドル3、各チョッパー15、および各切替手段10aに電気的に接続され、操作部14bから入力された操作入力に基づいて偏心測定装置50の偏心測定動作を制御するものである。
また、測定制御部33は、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶された被検レンズ1の光学データに基づいて、進出位置に移動する結像レンズを選択し、それらの結像レンズが進出位置に移動するように変倍部10A、10B、10Cの各切替手段10aを駆動する。各切替手段10aからは、進出位置に移動された結像レンズの情報あるいは進出位置に移動された結像レンズの倍率の情報を、倍率変更情報として測定制御部33に送出し、測定制御部33は、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。以下では、倍率変更情報は進出位置に移動された結像レンズを特定する情報であるとして説明する。
The
In addition, the
演算処理部32は、測定制御部33から送出された変倍部10A、10B、10Cによる倍率変更情報を取得し、この倍率変更情報に基づいて、カメラ13で取得された反射光束La、Lb、Lcによる各反射像の回転軌跡から被検面1a、1b、1cの偏心量を算出するものである。
Processing
このような構成において、変倍部10A、10B、10Cは、反射像取得光学系の光学倍率を反射光束の光路ごとに変更する変倍機構を構成している。
また、変倍部10A、10B、10Cは、反射像取得光学系が倍率変更可能な結像光学系を備え、結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を倍率変更情報として、演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなる場合の例となっている。
In such a configuration, the
The
表示制御部34は、信号変換部30から送出される画像データを、例えば、NTSC信号などに変換しモニタ14aに送出して、モニタ14aにカメラ13が取得した反射像およびその回転軌跡を表示したり、演算処理部32によって算出される各被検面の偏心量をモニタ14aに表示させたりするものである。
The
制御ユニット14Aの装置構成は、上記各機能を専用のハードウェアを用いて実現してもよいが、本実施形態では、CPU、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータで構成され、このコンピュータにより適宜の制御プログラム、演算プログラムを実行することでこれらの機能を実現している。
The device configuration of the
次に、偏心測定装置50の動作について説明する。
まず、偏心測定装置50における光路について簡単に説明する。
光源4で発生された発散光束は、ビームスプリッタ5A、5B、5Cを順次透過して進む。そして、ビームスプリッタ5Aのビームスプリッタ面5aで反射された光束が検査光束LAとして移動レンズ6Aに入射し、ビームスプリッタ5Aを透過してビームスプリッタ5Bのビームスプリッタ面5bで反射された光束が検査光束LBとして移動レンズ6Bに入射し、ビームスプリッタ5A、5Bを透過してビームスプリッタ5Cのビームスプリッタ面5cで反射された光束が検査光束LCとして移動レンズ6Cに入射する。
移動レンズ6A、6B、6Cの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LB、LCの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1b、1cの光学的な球心位置となる位置に設定される。
Next, the operation of the
First, the optical path in the
The divergent light beam generated by the
The positions of the moving
ここで、「光学的な球心位置」とは、被検面1aのように検査光束の入射側の最外面にある被検面はその球心位置を表し、被検面1b、1cのように検査光束の入射側に空気以外の光学媒質および屈折面がある場合には、これらを介して入射方向から見た見かけ上の球心位置を表すものとする。
このような移動レンズ6A、6B、6Cの配置位置は、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、固定レンズ7、被検レンズ1の各光学面の曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて予め算出しておく。
Here, the “optical ball center position” indicates the position of the ball center on the outermost surface on the incident side of the inspection light beam such as the
The arrangement positions of the moving
移動レンズ6A、6B、6Cを透過した検査光束LA、LB、LCは、ミラー8、およびビームスプリッタ9B、9Cで構成される検査光束合成部によって、スピンドル3の回転軸線O上に合成されて、固定レンズ7を軸上光束として透過し、固定レンズ7によってそれぞれ被検面1a、1b、1cの光学的な各球心位置に向かって集光される。
このため、検査光束LA、LB、LCの各光線は、被検面1a、1b、1cに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1b、1cに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lb、Lcは光路を逆進する。被検面に偏心がある場合には、偏心量に応じて入射方向とわずかに異なる方向に反射されて、固定レンズ7で集光され、検査光束合成部を入射方向と逆方向に進んでいく。
The inspection light beams L A , L B , and L C that have passed through the moving
Therefore, inspection light beam L A, L B, each ray of L C is the
反射光束La、Lb、Lcは、その一部が、それぞれミラー8、ビームスプリッタ面9b、9cで反射され、移動レンズ6A、6B、6Cに入射して集光され、さらに、それらの一部がそれぞれビームスプリッタ5A、5B、5Cを透過して、被検面1a、1b、1cの光学的な各球心位置と共役な像面に実像が形成される。すなわち、それぞれスポット状の反射像FA、FB、FCが形成される。
この状態で、操作部14bから操作入力を行って、測定制御部33を介してスピンドル3を回転させると、被検面1a、1b、1cの偏心量に応じて、これら反射像FA、FB、FCが、回転軸線Oと同軸に設けられた固定レンズ7および移動レンズ6A、6B、6Cの光軸に対して回転することになる。
Part of the reflected light beams L a , L b , and L c are reflected by the
In this state, when an operation input is performed from the
像形成後の反射光束La、Lb、Lcは、それぞれ切替手段10aによって光軸上にそれぞれ配置された結像レンズ、図1の例では結像レンズA1、B1、C1を透過し、ビームスプリッタ12A、12B、ミラー11によって、それぞれの一部が反射されて、カメラ13の撮像面上に像を結ぶ。
その際、チョッパー15は、測定制御部33によってタイミング制御され、カメラ13の撮像面には、反射光束La、Lb、Lcのうちのいずれかの像が交替で到達し、それぞれスポット像Sa、Sb、Scを形成する。
The reflected luminous fluxes L a , L b , and L c after the image formation are formed by the imaging lenses A 1 , B 1 , and C 1 in the example of FIG. The light is transmitted, and part of each is reflected by the beam splitters 12 </ b> A and 12 </ b> B and the
At that time, the timing of the
次に、偏心測定装置50における偏心測定について説明する。
制御ユニット14Aは、スピンドル3を回転させつつ、カメラ13による撮像を行う。これにより、検査光束照射光学系によって被検レンズ1に照射された光束による反射像FA、FB、FCが、反射像取得光学系によって形成され、スピンドル3の回転中、被検面1a、1b、1cの偏心量の大きさに応じて、例えば、光軸回りに回転半径rA、rB、rCの円軌跡を描いて回転する。
変倍部10A、10B、10Cの光学倍率をそれぞれMA、MB、MCとすると、結像レンズA1、B1、C1が進出位置にある場合、MA=MA1、MB=MB1、MC=MC1である。これにより、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCは、それぞれMA、MB、MC倍の回転半径に変換される。このため、カメラ13の撮像面上には、円を描いて回転するスポット像Sa、Sb、Scが形成される。
Next, the eccentricity measurement in the
The control unit 14 </ b> A performs imaging by the
Assuming that the optical magnifications of the zooming
これらのスポット像Sa、Sb、Scは、チョッパー15によって、一定のタイミングで順次交替に撮像されるので、カメラ13から信号変換部30によって取得された画像データを、適宜並べ替えることで、スポット像Sa、Sb、Scごとの、回転軌跡を容易に取得することができる。このため、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡に重なりが生じても、複雑な画像処理などを行うことなく、容易に軌跡が分離されるので、それぞれの回転半径が容易かつ正確に算出される。
スポット像Sa、Sb、Scは、制御ユニット14Aの信号変換部30、表示制御部34を通して、モニタ14a上に表示される(図1参照)。
Since these spot images S a , S b , and S c are alternately picked up at a certain timing by the
The spot images S a , S b , and S c are displayed on the
演算処理部32は、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を画像処理によって取得し、例えば円フィッティング等の演算処理を行って、スポット像Sa、Sb、Scの回転半径RA、RB、RCを算出する。なお、図1に示す例では、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡の中心Oa、Ob、Ocは近接しているため、互いに重なるように描かれているが、演算処理で算出される各中心位置が一致することを意味するわけではない。
そして、演算処理部32は、次式(1)〜(3)によって、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCを算出する。
The
Then, the
rA=RA/MA ・・・(1)
rB=RB/MB ・・・(2)
rC=RC/MC ・・・(3)
r A = R A / M A (1)
r B = R B / M B (2)
r C = R C / M C (3)
ここで、演算処理部32は、変倍部10A、10B、10Cからの倍率変更情報によって進出位置にそれぞれ結像レンズA1、B1、C1が配置されていることを特定し、記憶部31に記憶された結像レンズA1、B1、C1の光学倍率の情報から、上記式(1)〜(3)において、MA=MA1、MB=MB1、MC=MC1を代入した計算を行う。
Here, the
次に、演算処理部32は、上記式(1)から算出された回転半径rAを、反射光束Laが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Aを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1aの偏心量εAを算出する。
また、演算処理部32は、上記式(2)から算出された回転半径rBを、反射光束Lbが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Bを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1bの見かけ上の偏心量εB’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εB’、偏心量εA、および被検レンズ1の光学データから、被検面1bの偏心量εBを算出する。
また、演算処理部32は、上記式(3)から算出された回転半径rCを、反射光束Lcが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Cを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1cの見かけ上の偏心量εC’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εC’、偏心量εA、εB、および被検レンズ1の光学データから、被検面1cの偏心量εcを算出する。
演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εB、εcの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1b、1cに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置50によれば、隣接する3面の被検面を有する被検レンズ1の被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
Next, the
Further, the
Further, the
The
Thereby, the measurement of the eccentric amount regarding the
Thus, according to the
本実施形態では、変倍部10A、10B、10Cの光学倍率MA、MB、MCは、被検面1a、1b、1cがある一定の偏心量εを有すると仮定した場合に、それぞれの回転半径MA・rA、MB・rB、MC・rCの差が最小となり、かつ、最大の回転半径が、カメラ13の撮像面の範囲にちょうど収まるように設定する。
この設定は、操作部14bから入力された被検レンズ1の情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33が自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33を含む制御ユニット14Aは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、反射像取得光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
In this embodiment, if the
This setting is calculated by the
このように設定することで、変倍部10A、10B、10Cの光学倍率の切替範囲において、偏心量εに対する検出感度を最大化するとともに、各被検面の間での見かけ上の偏心量の検出感度の差を最小化することができる。
このため、変倍部10A、10B、10Cに種々の光学倍率の結像レンズを備え、光学倍率MA、MB、MCの切替範囲を十分広くとることで、被検レンズ1のレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
By setting in this way, the detection sensitivity with respect to the eccentricity ε is maximized in the optical magnification switching range of the zooming
Therefore, the
なお、実際の測定に当たっては、被検面の最大の偏心量が、上記の偏心量εを上回る場合や下回る場合がある。このような場合、測定者は、モニタ14aに表示された回転軌跡の大きさを見ながら、必要に応じて、操作部14bから各変倍部の光学倍率を切り替える操作入力を行い、偏心量の検出感度を調整することもできる。
In actual measurement, the maximum eccentricity of the surface to be measured may be larger or smaller than the eccentricity ε. In such a case, the measurer performs an operation input for switching the optical magnification of each zooming unit from the
以上に説明したように、偏心測定装置50によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができる。
As described above, according to the
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。
Next, a modification of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic schematic configuration diagram of an eccentricity measuring apparatus according to a modification of the first embodiment of the present invention.
本変形例の偏心測定装置51は、図3に示すように、上記第1の実施形態の偏心測定装置50からチョッパー15を削除し、制御ユニット14Aに代えて制御ユニット14Bを備えるとともに、カメラ13に対する反射光束La、Lb、Lcの入射位置を変更したものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 3, the
制御ユニット14Bは、チョッパー15を削除したことにより、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aにおいてチョッパー15の制御機能を削除したものであり、その他は、制御ユニット14Aと同様の機能構成および装置構成を有する。
カメラ13に対する反射光束La、Lb、Lcの入射位置は、撮像面を、互いに重ならない矩形領域GA、GB、GCに分割し、これら各矩形領域GA、GB、GCの中心に、それぞれ反射像取得光学系の光軸が入射するように設定している。
例えば、変倍部10Aによる光路と変倍部10Bによる光路とが、図3の紙面内で並列され、変倍部10Bによる光路と変倍部10Cによる光路とが、図3の紙面奥行き方向に重なる位置に並列され、これにより、モニタ14aの画面を4分割する矩形領域の3つに撮像面の矩形領域GA、GB、GCの画像が表示されるようにした配置を挙げることができる。
The
The incident positions of the reflected light beams L a , L b , and L c with respect to the
For example, the optical path by the
本変形例によれば、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を、互いに位置が異なる中心Oa、Ob、Ocを中心とした矩形領域GA、GB、GC内の回転軌跡として取得することができる。このため、信号変換部30によって取得され記憶部31に記憶された画像を、演算処理部32によって矩形領域GA、GB、GCごとにマスクして画像処理することで、各スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を取得し、それぞれの回転半径を算出することができる。
したがって、チョッパー15を用いることなく上記第1の実施形態と同様な偏心量測定を行うことができる。
本変形例によれば、チョッパー15を用いないため、偏心測定装置51の装置構成や制御ユニット14Bの制御機能を簡素化することができる。
According to this modification, the rotation trajectories of the spot images S a , S b , and S c are included in the rectangular areas G A , G B , and G C with the centers O a , O b , and O c being different from each other. Can be acquired as a rotation trajectory. Therefore, the image stored in the
Therefore, the eccentricity measurement similar to that of the first embodiment can be performed without using the
According to this modification, since the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置52について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図5は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
[Second Embodiment]
An
FIG. 4 is a schematic schematic configuration diagram of an eccentricity measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a functional block diagram of a control unit of the eccentricity measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic principle explanatory diagram of the operation of the eccentricity measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
上記第1の実施形態の偏心測定装置50は、変倍機構が反射像取得光学系の結像光学系の光学倍率を変更するものであるのに対して、図4、5に示す本実施形態の偏心測定装置52は、変倍機構が検査光束照射光学系の光学倍率を変更するものである。このように検査光束照射光学系の倍率を変えることで、検査光束の集光位置を変え、反射像の回転軌跡の回転半径を変倍するものである。
偏心測定装置52は、上記第1の実施形態と同様に、被検レンズ1の3面の被検面を同時並行的に偏心測定する構成とすることもできるが、図示を簡略化するために、以下では、被検レンズとして、被検レンズ1からレンズ1Bを削除し、2面の被検面1a、1bを有するレンズ1Aの偏心量測定を行う場合の例で説明する。
In the
As in the first embodiment, the
偏心測定装置52の概略構成は、スピンドル3(回転保持部)、光源4、光路分岐部16(検査光束分岐部)、移動レンズ6A、6B、集光位置調整機構17A、17B、ビームスプリッタ22A、9B、固定レンズ7、ビームスプリッタ20、ミラー8、フォーカスレンズ19A、集光レンズ18A、ビームスプリッタ21、チョッパー15、カメラ13(撮像部)、フォーカスレンズ19B、集光レンズ18B、ミラー24、および制御ユニット14Cを備える。
制御ユニット14Cには、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様の操作部14bと、モニタ14aとが電気的に接続されている。
以下、上記第1の実施形態の偏心測定装置50と異なる点を中心に説明する。
The schematic configuration of the
The control unit 14C is electrically connected with an
Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the
光路分岐部16は、光源4からの検査光束の光路を複数の光路に分岐するもので、本実施形態では、光源4の光軸上に配置されたビームスプリッタ16Aと、ビームスプリッタ16Aの側方に配置されたミラー16Bとからなる。
ビームスプリッタ16Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして透過させ、検査光束のうちの他を側方(図4の下側)に反射させるビームスプリッタ面16aを備えている。
ミラー16Bは、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16aによって反射された検査光束を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるものである。
The optical
移動レンズ6Aは、集光位置調整機構17Aによって、検査光束LAの光路上で検査光束LAが進む光軸に沿って移動可能に保持され、これにより、検査光束LAの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
同様に、移動レンズ6Bは、集光位置調整機構17Bによって、検査光束LBの光路上で検査光束LBが進む光軸に沿う方向に移動可能に保持され、これにより、検査光束LBの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LBの集光位置は、移動レンズ6A、6Bを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
Moving the
Similarly, moving the
Therefore, the condensing positions of the inspection light beams L A and L B can be individually changed by moving the moving
集光位置調整機構17A(17B)は、検査光束LA(LB)の集光位置を変化させるため、例えば適宜のエンコーダを有するステッピングモータなどを駆動源として、移動レンズ6A(6B)のうち少なくとも1つのレンズを光軸に沿って移動させるレンズ移動機構である。
また、集光位置調整機構17A(17B)は、図5に示すように、制御ユニット14Cに電気的に接続され、制御ユニット14Cからの制御信号によって、移動動作が制御されるとともに、集光位置調整機構17A(17B)のエンコーダ等の位置検出手段によって、移動レンズ6A(6B)の位置情報を制御ユニット14Cに送出するものである。
The condensing
Further, as shown in FIG. 5, the condensing
ビームスプリッタ22Aは、移動レンズ6Aによって集光された検査光束LAの光路上に配置され、検査光束LAの光軸を反射するとともに、反射された光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするビームスプリッタ面22aを備えるものである。
ビームスプリッタ9Bは、上記第1の実施形態と同様のものが、ビームスプリッタ22Aと固定レンズ7との間に配置されている。
The beam splitter 22 </ b> A is disposed on the optical path of the inspection light beam LA collected by the moving lens 6 </ b> A , reflects the optical axis of the inspection light beam LA, and the reflected optical axis is coaxial with the rotation axis O of the
The
このように、ビームスプリッタ22A、9Bは、複数の移動レンズ6A、6Bをそれぞれ透過した検査光束LA、LBの光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部を構成している。
As described above, the
固定レンズ7は、上記第1の実施形態と同様の構成を有し、そのレンズ光軸がビームスプリッタ22A、9Bによって合成された検査光束LA、LBの光軸と同軸に合わせて配置され、検査光束LA、LBを、スピンドル3にレンズ枠2を介して保持されたレンズ1Aに向けて集光できるようになっている。
以上に説明した移動レンズ6A、6B、ビームスプリッタ22A、9B、および固定レンズ7は、検査光束照射光学系を構成している。
また、本実施形態のビームスプリッタ22A、9Bは、レンズ1Aの被検面1a、1bでのそれぞれの反射光束La、Lbが固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が検査光束LA、LBの光路を逆方向に進んで透過するようになっている。
The moving
In addition, the
ビームスプリッタ20は、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過した反射光束Lbの光路上に配置され、反射光束Lbの一部を側方(図4の右側)に反射するビームスプリッタ面20aを備えるものである。
ミラー8は、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過した反射光束Laの光路上に配置され、反射光束Laの一部をビームスプリッタ20で反射された反射光束Lbと略同方向に反射するものである。
ミラー8で反射された反射光束Laの光路上には、ミラー8で反射された光軸と同軸に配置され、この光軸に沿う方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズ19Aと、フォーカスレンズ19Aによって集光された反射光束Laをカメラ13の撮像面が配置された一定の像面上に集光させる集光レンズ18Aと、チョッパー15と、このチョッパー15を透過した反射光束Laを透過させるとともに後述のミラー24で反射された反射光束Lbを同軸上に合成するビームスプリッタ面21aを有するビームスプリッタ21と、カメラ13とが、この順に配置されている。
The optical path of the reflected light beam L a by the
また、ビームスプリッタ20のビームスプリッタ面20aで反射された反射光束Lbの光路上には、ビームスプリッタ面20aで反射された光軸と同軸に配置され、この光軸に沿う方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズ19Bと、フォーカスレンズ19Bによって集光された反射光束Lbを反射光束Laと共通の像面上に集光させる集光レンズ18Bと、チョッパー15と、このチョッパー15を透過した反射光束Lbをビームスプリッタ21のビームスプリッタ面21aに向けて反射するミラー24とが、この順に配置されている。
Further, on the optical path of the reflected light beam L b which is reflected by the
本実施形態のチョッパー15は、集光レンズ18A、18Bを透過して、共通の像面に向けて集光される反射光束La、Lbのいずれか1つが共通の像面に導かれるように、互いの間に透過と遮光とのタイミングを切り替えるものであり、上記第1の実施形態と同様の構成を備え、制御ユニット14Cの制御信号によって透過および遮光のタイミングがずらされるものである。
The
このような構成により、フォーカスレンズ19A、19B、集光レンズ18A、18B、ビームスプリッタ21、およびミラー24は、反射光束分岐部によって光路分岐された複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系を構成している。
With such a configuration, the
本実施形態のカメラ13は、上記第1の実施形態と同様の構成からなり、制御ユニット14Cに電気的に接続され、撮像した映像信号を制御ユニット14Cに送出できるようになっている。また、撮像面は、ビームスプリッタ面21a、ミラー24でそれぞれ反射された反射光束La、Lbの共通の像面に配置されている。
The
制御ユニット14Cの機能ブロック構成は、図5に示すように、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aの測定制御部33を、測定制御部33Cに代えたものである。また、制御ユニット14Cの装置構成は、制御ユニット14Aと同様の構成からなる。
As shown in FIG. 5, the functional block configuration of the control unit 14C is obtained by replacing the
測定制御部33Cは、上記第1の実施形態の各切替手段10aに代えて、集光位置調整機構17A、17Bが電気的に接続され、各切替手段10aに代えて集光位置調整機構17A、17Bの動作を制御するようになっている点のみが測定制御部33と異なる。
すなわち、測定制御部33Cは、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶されたレンズ1Aの光学データに基づいて、集光位置調整機構17A、17Bによって移動レンズ6A、6Bの位置を移動し、固定レンズ7を透過した検査光束LA、LBの集光位置を、それぞれ被検面1a、1bの光学的な各球心位置から光軸に沿う方向にずらすことができるようになっている。
また、集光位置調整機構17A、17Bは、移動レンズ6A、6Bの移動位置の情報を、倍率変更情報として測定制御部33Cに送出し、測定制御部33Cは、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。
The measurement control unit 33C is electrically connected to the condensing
That is, the measurement control unit 33C moves the positions of the moving
Further, the condensing
このような構成において、集光位置調整機構17A、17Bは、検査光束照射光学系の光学倍率を検査光束の光路ごとに変更する変倍機構を構成している。
In such a configuration, the condensing
次に、偏心測定装置52の動作について上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
Next, the operation of the
FIG. 6 is a schematic principle explanatory diagram of the operation of the eccentricity measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
まず、偏心測定装置52における光路について簡単に説明する。
光源4で発生された発散光束は、光路分岐部16によって、ビームスプリッタ16Aを透過し、移動レンズ6Aに入射する検査光束LAと、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16a、ミラー16Bで反射され移動レンズ6Bに入射する検査光束LBとに分岐される。
移動レンズ6A、6Bの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LBの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1bの光学的な球心位置を中心として適宜のずらし量(ずらし量=0も含む)だけずらされる位置に移動される。
これは、移動レンズ6A、6Bを移動することによって、移動レンズ6Aおよび固定レンズ7、また移動レンズ6Bおよび固定レンズ7からなる各検査光束照射光学系の各光学倍率を検査光束の光路ごとに変更したことに相当する。
First, the optical path in the
A divergent light flux generated by the
The positions of the moving
This is because, by moving the moving
移動レンズ6A、6Bを透過した検査光束LA、LBは、ビームスプリッタ22A、9Bで構成される検査光束合成部によってスピンドル3の回転軸線O上に合成され、固定レンズ7を軸上光束として透過し、それぞれ被検面1a、1bに照射される。
このとき、検査光束LA、LBの各光線は、集光位置が光学的な球心位置であり、かつ被検面1a、1bに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1bに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lbは光路を逆進する。このような反射光束は被検面の光学的な球心位置から発する光束と同等である。
The inspection light beams L A and L B that have passed through the moving
At this time, the light beams of the inspection light beams L A and L B are perpendicular to the
一方、集光位置が光学的な球心位置からずらされていて、かつ被検面1a、1bに偏心がない場合、検査光束LA、LBの各光線は、ずらし量に応じてそれぞれ被検面1a、1bに斜め入射する光線となる。この場合、例えば、図6に破線で示すように、反射光束La、Lbは、固定レンズ7とレンズ1Aとの間の光路上で、それぞれ実像である反射像FA、FBを形成した後に発散して固定レンズ7側に向かう光束となる。
On the other hand, when the condensing position is shifted from the optical ball center position and the
固定レンズ7に入射した反射光束La、Lbは、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過して、ビームスプリッタ20、ミラー8に到達する。
ビームスプリッタ20では、反射光束Lbの一部がビームスプリッタ面20aで反射され、フォーカスレンズ19B、集光レンズ18B、チョッパー15を順次透過して集光され、ミラー24によって反射された後、ビームスプリッタ面21aで、カメラ13側に反射される。
測定者は、フォーカスレンズ19Bを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19B、および集光レンズ18Bを含む光学系の焦点位置を、反射像FB(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1bの反射像FBを、集光レンズ18Bを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Sbとして結像させることができる。
The reflected light beams L a and L b incident on the fixed
In the
The measurer moves the
また、ミラー8では、ビームスプリッタ20を透過した反射光束Laが反射され、フォーカスレンズ19A、集光レンズ18A、チョッパー15、ビームスプリッタ21を順次透過してカメラ13側に集光される。
測定者は、フォーカスレンズ19Aを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19A、および集光レンズ18Aを含む光学系の焦点位置を、反射像FA(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1aの反射像FAを、集光レンズ18Aを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Saとして結像させることができる。
Further, the
The measurer moves the
被検面1a、1bに偏心がある場合は、偏心量に応じて、反射像FA、FBが光軸に直交する面上で回転軸線Oから離間した位置に形成され、スピンドル3の回転とともに円状の回転軌跡を描く。
これらの回転軌跡の回転半径は、検査光束LA、LBを被検面1a、1bの光学的な球心位置に向けて集光した場合に比べて、検査光束照射光学系の光学倍率が変化しているため、回転半径の大きさが変化する。反射像FA、FBが光学的な球心位置よりも像側に形成される場合、回転半径は拡大されることになる。したがって、図6に示すように、レンズ1Aと固定レンズ7との間の光路上に形成された反射像FA、FBの回転半径は、上記第1の実施形態と同様の偏心量εA、εBを有する場合でも、回転半径rA、rBに比べて増大されている。
このような移動レンズ6A、6Bの集光位置のずらし量に応じた回転半径の変倍率は、移動レンズ6A、6B、ビームスプリッタ22A、9B、固定レンズ7、およびレンズ1Aの曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて演算処理部32によって算出することができる。
反射像FA、FBの回転軌跡は、カメラ13の撮像面上では、スポット像Sa、Sbの回転軌跡となり、第1の実施形態と同様にして、モニタ14aに表示される。
When the
The rotation radii of these rotation trajectories are such that the optical magnification of the inspection light beam irradiation optical system is larger than that in the case where the inspection light beams L A and L B are focused toward the optical spherical center of the
The magnification of the rotation radius according to the shift amount of the condensing position of the moving
The rotation trajectories of the reflected images F A and F B are the rotation trajectories of the spot images S a and S b on the imaging surface of the
次に、偏心測定装置52における偏心測定について説明する。
制御ユニット14Cは、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様にして、カメラ13によりスポット像Sa、Sbを撮像し、演算処理部32によって、スポット像Sa、Sbの回転軌跡の回転半径RA’、RB’を算出する。
次に、演算処理部32は、予め算出され記憶部31に記憶されている反射像FAとスポット像Saとの間の光学系の倍率mA、および反射像FBとスポット像Sbとの間の光学系の倍率mBに基づいて、反射像FA、FBの回転半径rA’、rB’を算出する。
次に、演算処理部32は、記憶部31に記憶された、被検面1a、1b、固定レンズ7、移動レンズ6A、6B等の光学データ、および集光位置調整機構17A、17Bから倍率変更情報として取得された移動レンズ6A、6Bの位置の情報に基づいて、回転半径rA’から被検面1aの偏心量εAを算出する。
次に、演算処理部32は同様の情報に加えて、このように計算された偏心量εAの値に基づいて、回転半径rB’から被検面1bの偏心量εBを算出する。
次に、演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εBの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1bに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置52によれば、隣接する2面の被検面を有するレンズ1Aの被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
Next, the eccentricity measurement in the
The control unit 14C captures the spot images S a and S b by the
Next, the
Next, the
Next, in addition to the same information, the
Next, the
Thereby, the measurement of the eccentric amount regarding the
Thus, according to the
本実施形態では、検査光束LA、LBの集光位置は、被検面1a、1bがある一定の偏心量εを有すると仮定した場合に、それぞれのスポット像Sa、Sbの回転半径RA’、RB’が、一定の大きさ、好ましくは等しい大きさになるようにし、かつ大きい方の回転半径がカメラ13の撮像面の範囲にちょうど収まるように設定する。
この設定は、操作部14bから入力されたレンズ1Aの情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33Cが自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33Cを含む制御ユニット14Cは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、検査光束照射光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
In this embodiment, when it is assumed that the condensing positions of the inspection light beams L A and L B have a certain amount of eccentricity ε, the rotation of the respective spot images S a and S b The radii R A ′ and R B ′ are set to have a constant size, preferably the same size, and the larger radius of rotation is set so as to be just within the range of the imaging surface of the
This setting is calculated by the
このように設定することで、偏心量εに対する検出感度を最大化するとともに、各被検面の間での見かけ上の偏心量の検出感度の差を一定範囲以下に低減することができる。
このため、レンズ1Aのレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
By setting in this way, the detection sensitivity with respect to the eccentricity ε can be maximized, and the difference in the apparent eccentricity detection sensitivity between the test surfaces can be reduced to a certain range or less.
For this reason, even when the variation in the apparent amount of eccentricity increases due to the lens configuration of the
なお、実際の測定に当たっては、被検面の最大の偏心量が、上記の偏心量εを上回る場合や下回る場合がある。このような場合、測定者は、モニタ14aに表示された回転軌跡の大きさを見ながら、必要に応じて、操作部14bから集光位置調整機構17A、17Bによって、移動レンズ6A、6Bの位置を変更する操作入力を行い、偏心量の検出感度を調整することもできる。
また、本実施形態における偏心量の検出感度は、移動レンズ6A、6Bの移動量に応じて連続的かつ無段階的に変化させることができる。
In actual measurement, the maximum eccentricity of the surface to be measured may be larger or smaller than the eccentricity ε. In such a case, the measurer observes the size of the rotation trajectory displayed on the
Further, the detection sensitivity of the eccentric amount in the present embodiment can be changed continuously and steplessly according to the moving amount of the moving
以上に説明したように、偏心測定装置52によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができる。
As described above, according to the
なお、上記の説明では、一例として、3つの被検面を有する被検レンズ1に対応して検査光束照射光学系および反射光束取得光学系が3系統設けられた場合、また、2つの被検面を有するレンズ1Aに対応して検査光束照射光学系および反射光束取得光学系が2系統設けられた場合の例で説明したが、被検面の数がさらに多い場合でもすべての被測定面を同時並行的に測定できるように、検査光束照射光学系、および反射光束取得光学系の系統を4系統以上に増やしてもよい。
ただし、被検面の面数と、検査光束照射光学系および反射光束取得光学系の系統数は、必ずしも合致させる必要はない。例えば、被検面が3面以上ある場合に偏心測定装置50の構成を採用しても、上記に測定を隣接する3面の被検面ごとに行うことによって、1面ごとに被検面の偏心測定を行う場合に比べて、迅速な偏心量測定を行うことができる。
In the above description, as an example, when three systems of the inspection light beam irradiation optical system and the reflected light beam acquisition optical system are provided corresponding to the
However, the number of surfaces to be inspected and the number of systems of the inspection light beam irradiation optical system and the reflected light beam acquisition optical system are not necessarily matched. For example, even if the configuration of the
また、上記第1の実施形態の説明では、変倍部10A等では、それぞれ光学倍率の異なるそれぞれ2つの結像レンズA1、A2等を備える場合の例で説明したが、これは一例であって、各変倍部の備える結像レンズの数は必要に応じて設定すればよく2つには限定されない。
In the description of the first embodiment, the
また、上記第1の実施形態の説明では、結像倍率変更機構が、光学倍率の異なる結像レンズを切り替えて段階的に光学倍率を切り替える場合の例で説明したが、連続的に倍率と切り替える機構を採用してもよい。 In the description of the first embodiment, the example in which the imaging magnification changing mechanism changes the optical magnification step by step by switching the imaging lenses having different optical magnifications has been described. A mechanism may be employed.
また、上記の各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、偏心測定装置52の反射像取得光学系に、その光学倍率を変更する結像倍率変更機構を追加してもよい。
In addition, all the components described in the above embodiments can be implemented in appropriate combination within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, an imaging magnification changing mechanism for changing the optical magnification may be added to the reflected image acquisition optical system of the
1 被検レンズ
1A レンズ(被検レンズ)
1a、1b、1c 被検面
3 スピンドル(回転保持部)
4 光源
5 光路分岐部(検査光束分岐部)
6A、6B、6C 移動レンズ
7 固定レンズ
8、11、24 ミラー
9B、9C、12A、12B、20、21 ビームスプリッタ
10A、10B、10C 変倍部
10a 切替手段
13 カメラ(撮像部)
14A、14B、14C 制御ユニット
14a モニタ
14b 操作部
15 チョッパー
16 光路分岐部
17A、17B 集光位置調整機構
18A、18B 集光レンズ
19A、19B フォーカスレンズ
31 記憶部
32 演算処理部
33、33C 測定制御部
50、51、52 偏心測定装置
A1、A2、B1、B2、C1、C2 結像レンズ
FA、FB、FC 反射像
LA、LB、LC 検査光束
La、Lb、Lc 反射光束
MA、MB、MC 光学倍率
RA、RB、RC、RA’、RB’ 回転半径
rA、rB、rC、rA’、rB’ 回転半径(反射像の回転半径)
Sa、Sb、Sc スポット像
O 回転軸線
1
1a, 1b,
4
6A, 6B,
14A, 14B,
S a , S b , S c Spot image O Rotation axis
Claims (4)
前記光源からの前記検査光束の光路を複数の光路に分岐する検査光束分岐部と、
該検査光束分岐部で分岐された前記複数の光路上でそれぞれ光軸に沿う方向に移動可能に設けられた複数の移動レンズと、該複数の移動レンズをそれぞれ透過した前記各検査光束の光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部と、該検査光束合成部によって合成された前記各検査光束を、前記回転保持部に保持された前記被検レンズに向けて集光する固定レンズとを有する検査光束照射光学系と、
前記複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部と、
該反射光束分岐部によって光路分岐された前記複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、
該反射像取得光学系における前記共通の像面に撮像面が配置された撮像部と、
前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率を前記検査光束または前記反射光束の光路ごとに変更する変倍機構と、
該変倍機構による倍率変更情報を取得し該倍率変更情報に基づいて、前記撮像部で取得された前記各反射像の回転軌跡から前記複数の被検面の偏心量を算出する演算処理部とを備えることを特徴とする偏心測定装置。 A light source and a rotation holding unit that rotatably holds a test lens having a plurality of test surfaces, and irradiating the test lens generated by the light source onto the test lens rotated by the rotation holding unit An eccentricity measuring device that acquires a rotation trajectory of a reflected image by a reflected light beam of the inspection light beam and measures an eccentricity amount of the plurality of test surfaces,
An inspection light beam branching portion for branching the optical path of the inspection light beam from the light source into a plurality of optical paths;
A plurality of moving lenses provided so as to be movable in a direction along the optical axis on the plurality of optical paths branched by the inspection light beam branching section, and optical paths of the inspection light beams respectively transmitted through the plurality of moving lenses. An inspection light beam combining unit that combines the light beams so as to travel on the same optical axis, and the inspection light beams combined by the inspection light beam combining unit are condensed toward the test lens held by the rotation holding unit. An inspection light beam irradiation optical system having a fixed lens that
A reflected light beam branching portion for branching an optical path of each reflected light beam on the plurality of test surfaces into a plurality of optical paths;
A reflected image acquisition optical system that forms a reflected image by the reflected light beam for each of the plurality of test surfaces branched by the reflected light beam branching unit on a common image plane;
An imaging unit in which an imaging surface is arranged on the common image plane in the reflected image acquisition optical system;
A magnification changing mechanism that changes the optical magnification of at least one of the inspection light beam irradiation optical system and the reflected image acquisition optical system for each optical path of the inspection light beam or the reflected light beam;
An arithmetic processing unit that obtains magnification change information by the magnification change mechanism and calculates eccentric amounts of the plurality of test surfaces from the rotation trajectories of the reflected images obtained by the imaging unit based on the magnification change information; An eccentricity measuring device comprising:
倍率変更可能な結像光学系を備え、
前記変倍機構は、
前記結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなることを特徴とする請求項1に記載の偏心測定装置。 The reflected image acquisition optical system includes:
It has an imaging optical system that can change magnification,
The zoom mechanism is
2. The imaging magnification changing mechanism according to claim 1, further comprising an imaging magnification changing mechanism that changes an optical magnification of the imaging optical system and sends the changed optical magnification information as the magnification change information to the arithmetic processing unit. Eccentricity measuring device.
焦点位置調整可能に設けられた結像光学系を備え、
前記変倍機構は、
前記検査光束照射光学系の前記各移動レンズを光軸に沿う方向に移動させて前記固定レンズを透過した各検査光束の集光位置を、前記複数の被検面の光学的な各球心位置から前記光軸に沿う方向にずらし、前記各集光位置のずらし量の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する集光位置調整機構からなることを特徴とする請求項1に記載の偏心測定装置。 The reflected image acquisition optical system includes:
It has an imaging optical system that can adjust the focal position,
The zoom mechanism is
The converging position of each inspection light beam transmitted through the fixed lens by moving each moving lens of the inspection light beam irradiating optical system in the direction along the optical axis, and the optical ball center position of the plurality of test surfaces 2. A condensing position adjustment mechanism that shifts from a position along the optical axis to a direction along the optical axis and sends information on a shift amount of each condensing position as the magnification change information to the arithmetic processing unit. The eccentricity measuring apparatus as described.
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JP2021096131A (en) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | キヤノン株式会社 | Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device |
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