JP2013050319A

JP2013050319A - レンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法

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Publication number: JP2013050319A
Application number: JP2011186943A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Katsura; 伸一桂
Original assignee: KATSURA OPTO SYSTEMS KK
Current assignee: KATSURA OPTO SYSTEMS KK
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】被検レンズを治具の所定の位置に設置するだけで高精度の測定ができ、かつシンプルな構成で装置を安価に製造できるレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法を提供する。
【解決手段】治具１８に設置される被検レンズ１５の光軸ずれを検出する第１光学系１０と、治具における被検レンズの設置角度を検出する第２光学系２０と、治具における被検レンズの設置位置を検出する第３光学系３０を具備し、第２光学系及び第３光学系により治具の被検レンズ設置角度及び位置を設定しておき、測定に際し被検レンズを治具に設置して第１光学系により当該被検レンズの光軸ずれを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明はレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法に関し、さらに詳細には、レンズの光学系の偏心量すなわち光軸ずれ量を簡単な装置で高精度に測定可能としたレンズ偏心測定装置及びその装置を用いたレンズ偏心測定方法に関する。

光学装置を構成するレンズに偏心すなわち光軸ずれがあると、光学系全体の光学性能が低下してしまうため、光学系の偏心量を高精度に測定することが重要である。

従来、このようなレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法の大部分は、例えば特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、測定の対象である被検レンズを回転軸周りに回転させ、この軸に対する被検レンズの外形変位（ぶれ）を計測し被検レンズの偏心を求めるものであった。

しかしながら、このようなレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法においては、少なくとも被検レンズを回転させる回転手段を始め、回転角を検出する手段、あるいは外形変位を測定する手段等、数多くの手段が必要となるため、装置構成が複雑かつ大型化してしまい、この結果、レンズ偏心測定装置の製造コストが大幅にアップするという問題があった。また、最近、例えば小型の撮影レンズ等に対し、極めて高い分解能が要求され、これに対応するために当該レンズの偏心量に０．１μｍ以下の精度が要求される場合があるが、このように被検レンズを回転させる方式では、測定対象物が動くために、かかる高精度の測定は困難であった。

特開２０１０−２４３４３３号公報特開平１１−１０８７９３号公報

本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被検レンズを所定の治具に設置するだけで高精度の測定ができ、かつシンプルな構成で安価に製造できるレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備して構成されたことを特徴とするレンズ偏心測定装置を提供することにより、達成される。

また、本発明の上記目的は、測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備し、前記第２光学系及び第３光学系により前記治具の設置角度及び位置を前記被検レンズの形状に応じて予め設定しておき、測定に際し、前記被検レンズを前記治具に設置して当該被検レンズの光軸ずれを前記第１光学系により検出することを特徴とするレンズ偏心測定方法を提供することにより、達成される。

さらにまた、本発明の上記目的は、測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備し、前記治具に前記被検レンズを設置して前記第２光学系による当該被検レンズへの入射角を該レンズ面に対し９０度となるように前記治具の位置を調整して、当該被検レンズの光軸ずれを前記第１光学系により検出することを特徴とするレンズ偏心測定方法を提供することにより、達成される。

上記のとおり、本発明に係るレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法によれば、構成が極めてシンプルな光学系から成るため、装置を安価に製造することができる。また、測定対象のレンズすなわち被検レンズを所定の位置に設けられた治具に設置するだけで偏心量を静的に測定できるので、被検レンズを回転させる従来の動的なレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法に較べ、極めて高精度な測定ができる。

本発明の一実施形態に係るレンズ偏心測定装置の構成を示す平面図である。本発明の実施例１に係るレンズ偏心測定方法の測定原理を説明する図である。偏心測定要素実験における被検レンズの移動方向を示す図である。（Ａ）（Ｂ）偏心測定要素実験における被検レンズの動きとスポットとの関係を示す表（Ａ）と線図（Ｂ）である。偏心測定要素実験におけるスポットの移動状態を示す図である。成形レンズの成形方法を説明する図である。本発明の実施例２に係るレンズ偏心測定方法の測定原理を説明する図である。

以下、本発明の内容を実施例を示す図面に基づき説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、その構成を種々に変更し得ることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ偏心測定装置の構成を示す図である。図示するように、本実施形態に係るレンズ偏心測定装置１は、主として、第１光学系１０、第２光学系２０、第３光学系３０によって構成されている。

第１光学系１０は、後述するように、被検レンズ１５の偏心量（光軸ずれ量ｄ）を検出するもので、その構成は、測定用光を出射する光源１１と、光源１１が出射する光をコリメートするコリメータレンズ１２と、コリメータレンズ１２からの光を絞るピンホール１３と、焦点距離ｆ１を有しピンホール１２からの透過光を集光する第１レンズ１４と、第１レンズ１４の結像位置（光源１１の焦点位置）に設けられ被検レンズ１５を設置する治具１８と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ被検レンズ１５からの透過光を集光する第２レンズ１６と、第２レンズ１６の結像位置に設けられ第２レンズ１６からの透過光を受光する第１受光部１７とを第１光軸Ｘ１上に配設して成っている。

一方、第２光学系２０は、治具１８の設置角度、換言すれば治具１８に設置される被検レンズ１５の設置角度を検出するもので、その構成は、第１光軸Ｘ１上の第１レンズ１４と被検レンズ１５との間に設けられた第１ハーフミラー２１と、焦点距離ｆ３を有し第１ハーフミラー２１により得られる被検レンズ１５の光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズ２２と、第３レンズ２２からの透過光を受光する第２受光部２３とを第２光軸Ｘ２上に配設して成っている。

また、第３光学系３０は、治具１８の設置位置、換言すれば治具１８に設置される被検レンズ１５の設置位置を検出するもので、その構成は、第１光軸Ｘ１上のピンホール１３と第１レンズ１４との間に設けられた第２ハーフミラー３１と、焦点距離ｆ４を有し第２ハーフミラー３１により得られる被検レンズ１５の光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズ３２と、第４レンズ３２からの透過光を受光する第３受光部３３とを第３光軸Ｘ３上に配設して成っている。

ここに、第１光学系１０における光源１１には、輝度の高い点光源である半導体レーザーが用いられるが、この形態に限定されるものではなく、他の媒体、例えば個体レーザーあるいは液体レーザー等を用いたレーザー光源であってもよく、また、レーザー以外の、例えばタングステンランプあるいはハロゲンランプ等の光源を使用することもできる。

ピンホール１３は直径が１ｍｍ程度の透孔を有する光不透過性の板によって形成され、透孔の中心が第１光軸Ｘ１と一致するようにして配設されている。

被検レンズ１５は、上述したように、光源１１からの光が結像する位置、すなわち第１レンズ１４の焦点距離ｆ１位置に配置され、所定形状に形成された治具１８に設置される。

また、上述したように、第１受光部１７は、被検レンズ１５からの透過光が結像する位置、すなわち第２レンズ１６の焦点距離ｆ２位置に配設されている。この第１受光部１７は、２次元の受光面１７ａを有する例えばＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサ等の２次元撮像素子で構成され、この受光面１７ａは第２レンズ１６の焦点面に位置し、その中心は第１光軸Ｘ１と一致するようにして設けられている。被検レンズ１５の偏心量（光軸ずれ量）はこの第１受光部１７によって検出される。

すなわち、以上のとおり構成された第１光学系１０においては、図１に進行方向を矢印で示すように、光源１１から出射した光は第１レンズ１２により平行とされ、ピンホール１３によって絞られた後、第２レンズ１４を介して被検レンズ１５の前面光軸近傍に集光され、さらにこの透過光は、第２レンズ１６によって集光され、第１受光部１７の受光面１７ａで受光される。この第１受光部１７によって、治具１８の所定の位置に設置される被検レンズ１５の偏心量（光軸ずれ量）が検出される。

第２光学系２０を構成するハーフミラー２１は、第１光軸Ｘ１に対し４５度傾斜して第１レンズ１４と被検レンズ１５の間に配設されている。なお、このハーフミラー２１の傾斜角は４５度に限定されるものではないが、設計上この角度に設定することが好ましい。

被検レンズ１５の前面光軸近傍からの反射光は第１ハーフミラー２１を介して第１光軸Ｘ１と直交する第２光軸Ｘ２方向に反射される。この反射光は、第３レンズ２２を透過した後、第３レンズ２２の焦点距離ｆ３位置に受光面２３ａがあり、その中心が第２光軸Ｘ２と一致するようにして配設された第２受光部２３に結像される。なお、この第２受光部２３は前述した第１受光部１７と実質的に同一の構成及び機能を有している。

ここに、第２光学系においては、被検レンズ１５の前面光軸近傍の形状は殆どフラットな形状となっていることから、この被検レンズ１５の前面光軸近傍から反射される光は平行光に近いものとなっている。

以上のとおり構成された第２光学系２０においては、被検レンズ１５の前面光軸近傍で反射された光は、第１ハーフミラー２１を介して第２光軸Ｘ２方向に反射され、この反射光は第３レンズ２２によって第２受光部２３の受光面２３ａで受光される。この第２受光部２３によって治具１８における設置角度、換言すれば治具１８に設置される被検レンズ１５の設置角度が理論的に検出される。

第３光学系３０を構成するハーフミラー３１は、第１光軸Ｘ１に対し４５度傾斜してピンホール１３と第１レンズ１４との間に配設されている。なお、このハーフミラー３１の傾斜角が４５度に限定されるものではないことは上述したとおりである。

被検レンズ１５の前面光軸近傍からの反射光はハーフミラー３１を介して第１光軸Ｘ１と直交し、第２光軸Ｘ２と平行する第３光軸Ｘ３方向に反射される。この反射光は、第４レンズ３２を透過した後、第４レンズ３２の焦点距離ｆ４位置に受光面２３ａがあり、その中心が第２光軸Ｘ２と一致するようにして配設された第３受光部３３に結像される。なお、この第３受光部３３もまた、前述した第２受光部２３と同様に、第１受光部１７と実質的に同一の構造及び機能を有している。

以上とおり構成された第３光学系３０においては、被検レンズ１５の前面光軸近傍で反射された光は、第１レンズ１４、ハーフミラーを介して第２光軸Ｘ２方向に反射され、この反射光は、図１において点Ｐで示される第１レンズ１４の焦点位置（焦点距離ｆ１位置）に集光された後、第４レンズ３２を介して第３受光部３３の受光面３３ａで受光される。この第３受光部３３によって治具１８の設置位置、換言すれば治具１８に設置される被検レンズ１５の設置位置が理論的に検出される。

ここに、治具１８は、上述したように構成された第２光学系２０及び第３光学系３０を介し、測定対象の被検レンズ１５の種類及び形状に応じた所定の設置位置及び設置角度に形成、設定されている。この治具１８は、後述するｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ移動可能なテーブルの上面に、被検レンズ１５を前面側及び後面側からバネにより付勢して保持する保持枠(図示せず)により構成されている。なお、この治具１８の構造はかかる形態に限定されるものではない。

次に、以上のとおり構成された本レンズ偏心測定装置１を用いて被検レンズ１５の偏心量を測定する第１の実施例に係るレンズ偏心測定方法を説明する。なお、本実施例１は、被検レンズ１５が図示するような１枚の凸レンズ(通常の球面レンズ)であるが、この測定対象のレンズは、例えば凹レンズであってもよく、また、凹凸レンズを複数枚組合せたものでもよく、種類や形状に限定されるものではない。

まず、測定に際し、被検レンズ１５の種類及び形状に応じた所定の設置位置及び設置角度を有する治具１８を選定し、第１光学系１０の所定の位置に設置する。

ここに、このように、治具１８に被検レンズ１５の種類及び形状に応じた所定の設置位置及び設置角度を形成する方法として、例えばボールレンズを用いて次のように行うことができる。

すなわち、この方法とは、先ず、治具なしの状態で受光部１７のビーム位置を記録しておく。次に、治具１８に被検レンズ１５と同径のボールレンズを設置し、治具１８を所定の測定位置に配置する。その後、治具１８の位置を受光部１７のビーム位置が治具なしの状態と同じ位置になるように調整する。また、このとき、受光部２３による角度測定、及び、受光部３３によるレンズ位置の原点も決定する。なお、この治具１８は、測定対象のレンズ毎に予め準備されており、測定時に測定対象のレンズと適合するものが上述のように選ばれる。

本レンズ偏心測定装置１では、治具１８がこのように形成、設定されているので、被検レンズ１５を治具１８に設置するだけで所定の測定姿勢が保持される。かくして、本レンズ偏心測定装置１により測定が開始される。

次に、上述した第１の実施例に係るレンズ偏心測定方法により被検レンズ１５の偏心量（光軸ずれ量）を測定する原理について説明する。

図２は、本発明により偏心量（光軸ずれ量）を測定する原理を説明する図で、とくに第１光学系１０における被検レンズ１５と第２レンズ１６との光学上の関係を示したものである。

図示するように、いま、測定基準軸(観察光学系光軸)をＸｏ、被検レンズ１５の焦点位置ｆｓを通り測定基準軸Ｘｏと平行な軸をＸｐ、測定基準軸Ｘｏと軸Ｘｐとの距離（偏心量）をｄ、被検レンズ１５の焦点距離をｆｓ、第２レンズ１６（観測系レンズ）の焦点距離を（前述したとおり）ｆ２、被検レンズ１５により光源の通過位置がオフセットした距離（測定値）をＬ、また、被検レンズ１５から出て第２レンズ１６へ入射する光の角度をθとすると次式が成立する。

ｔａｎθ＝ｄ／ｆｓ＝Ｌ／ｆ２・・・・（１）
よって、θ＝ｔａｎ^−１（Ｌ／ｆ２）・・・・（２）
但し、被検レンズ１５が凹レンズの場合は符号が反転する。

または、ｄ＝Ｌ×ｆｓ／ｆ２・・・・・・・・（３）
但し、被検レンズ１５が凹レンズの場合はｆｓに負の数を入れる。

ここに、式（２）は角度で表示したもの、式（３）は測定基準軸をＸｏと軸Ｘｐとの距離、すなわち被検レンズ１５の光軸ずれ量を表示したものである。これらの式から、角度θが０であれば、または距離Ｌが０であれば、被検レンズ１５には偏心がない、すなわち光軸ずれが無いことを知ることができる。これらの角度θ、あるいは距離Ｌの値は第１受光部１７に連結された画像処理・制御装置（図示せず）により求められる。なお、第２受光部２３、及び第３受光部３３についても同様であり、この技術は一般によく知られているのものであるので、説明は省略する。
［実験例］

ここで、上述したレンズ偏心測定の原理に基づく要素実験を、図１に示すレンズ偏心測定装置１と実質的に同一の構成から成る実験装置を用いて次のとおり実施した。なお、この要素実験とは、測定対象のレンズ（すなわち被検レンズ１５）を動かしたとき、ＣＣＤカメラの撮像面（すなわち第１受光部１７の受光面１７ａ）でそのスポット（結像）がどのように動くかを見ると共に、実測値（上述した距離Ｌの値）が理論値に対しどの程度なものとなるかを確認するものである。ここに、理論値とは、実験に使用するＣＣＤカメラの画素ピッチ×被検レンズの焦点距離ｆｓ／第２レンズの焦点距離ｆ２（ｕｍ／ｐｉｘｅｌ）を、また、実測値とは、前記ＣＣＤカメラの１画素当りの被検レンズ移動量（ｕｍ／ｐｉｘｅｌ）をいう。

本要素実験では、被検レンズ１５にアクロマートレンズ（焦点距離ｆｓ＝１００ｍｍ）を選び、曲率半径のきつい方を光源１１側にして所定の治具１８に設置した後、この被検レンズ１５を図１の紙面方向、すなわち図３（図１のIII−III断面矢視図）のｙ軸方向に一定距離ずつ移動させたとき、第２レンズ１６（焦点距離ｆ２＝５００ｍｍ）の結像位置にあるＣＣＤカメラ（画素ピッチが７．４μｍ）の撮像面でスポットがどのように変化するかを観測したところ、図４（Ａ）に示すような数値、及び、図４（Ｂ）に示すような線図が得られた。

また、図５は、このときＣＣＤカメラで撮像されたスポット画像を図示したものである。図５において、（Ａ）はスポットが光軸Ｘｏより負の位置にある場合、（Ｂ）は光軸Ｘｏの中心近傍にある場合、（Ｃ）は光軸Ｘｏより正の位置にある場合を示している。被検レンズ１５に光軸ずれが全くない場合には、図５（Ｂ）において、スポットの中心が光軸Ｘｏと完全に一致する。

本要素実験によれば、理論値の１．４８０（ｕｍ／ｐｉｘｅｌ）に対し、実測値は１．４１４（ｕｍ／ｐｉｘｅｌ）で、実測値／理論値が０．９５５となり、理論値より若干低い変化量となっているが、この要素実験により測定対象の被検レンズ１５は殆ど光軸ずれがないことが判明した。

次に、以上のとおり構成された本レンズ偏心測定装置１を用いた第２の実施例に係るレンズ偏心測定方法を説明する。本実施例２は、前述した被検レンズ１５が成形レンズ（非球面レンズ）である場合であり、以下、これを被検レンズ１５ａと呼称する。

従来、このような被検レンズ１５ａ、すなわち成形レンズ（非球面レンズ）の加工方法の一つに精密ガラスモールドと呼ばれる方法が知られている。この方法によれば、例えば、図６に断面図で示すようなレンズ成形装置４０が用いられ、被検レンズ１５ａの表面側を形成する曲率半径Ｒ１の表枠４１と、被検レンズ１５ａの裏面側を形成する曲率半径Ｒ２の裏枠４２の中空部に軟化させた光学ガラス４３を注入し、精密に型押することにより被検レンズ１５ａが成形される。

しかしながら、このようにして作られる被検レンズ１５ａにおいては、曲率の相違に起因し、被検レンズ１５ａの表面側の光軸と、裏面側の光軸とを完全に一致させることが難しく、両者の軸位置は微小なりともずれているのが実情である。このずれ量が極めて僅かなものであってもレンズの分解能が影響されることは前述したとおりである。

この第２の実施例に係るレンズ偏心測定方法によれば、以下のとおりにして、被検レンズ１５ａの表面側の光軸と裏面側の光軸とのずれ量を測定することができ、この結果を成形装置４０（具体的には表枠４１及び裏枠４２）の設計にフィードバックして所望形状の成形レンズ１５ａを作ることができる。

まず、測定に際し、被検レンズ１５ａを、実施例１と同様に第１光学系１０の治具１８に設置する。

次に、第２光学系２０による被検レンズ１５ａへの入射角を当該レンズ面に対して９０度となるように、治具１８の位置をＸ、Ｙ方向（図３参照）に調整する。

しかる後、第１受光部１７により光軸のずれ量を測定し、その値から被検レンズ１５ａの中心位置ずれ量を計算する。なお、この第１受光部１７での処理方法は実施例１の場合と同様である。

次に、上述した第２の実施例に係るレンズ偏心測定方法により被検レンズ１５ａの偏心量（光軸ずれ量）を測定する原理について図７に基づき説明する。

図示するように、いま、測定基準軸（観測光学系光軸）をＸｏ、被検レンズ１５ａの光軸をＸｒ、被検レンズ１５ａの中心ずれ量をＤＳ、被検レンズ１５ａの厚さをＤ、被検レンズ１５ａの焦点距離をＰ１、軸Ｘｒと軸Ｘｏとの角度をα、測定用光の透過光と軸Ｘｏとの角度（測定値）をθとすると、次式が成立する。

ｔａｎα＝（Ｐ１・α＋Ｐ１・θ）／（Ｄ＋Ｐ１）・・・・（４）
αは小さいのでα＝（Ｐ１・α＋Ｐ１・θ）／（Ｄ＋Ｐ１）・・・・（５）
（Ｄ＋Ｐ１）・α＝Ｐ１・α＋Ｐ１・θ・・・・（６）
∴α＝Ｐ１・θ／Ｄ・・・・（７）
また、ＤＳ＝Ｄ・α＝Ｐ１・θ・・・・（８）
ここに、角度αは、Ｐ１、Ｄが既知で、かつ角度θは測定値であるので求めることができる。被検レンズ１５ａの中心ずれ量ＤＳは求めた角度αから算出することができる。

以上に説明したように、本発明に係るレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法によれば、構成が極めてシンプルな光学系から成るため、装置自体を安価に製造することができる。また、被検レンズを所定の治具に設置するだけで偏心量を静的に測定できるので、被検レンズを回転させる従来の動的なレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法に較べ、高精度な測定ができる。

１本発明の実施形態に係るレンズ偏心測定装置
１０第１光学系
１１光源
１２コリメータレンズ
１３ピンホール
１４第１レンズ
１５被検レンズ
１６第２レンズ
１７第１受光部
１８治具
２０第２光学系
２１第１ハーフミラー
２２第３レンズ
２３第２受光部
３０第３光学系
３１第２ハーフミラー
３２第４レンズ
３３第３受光部
４０レンズ成形装置
Ｘ１第１光軸
Ｘ２第２光軸
Ｘ３第３光軸

Claims

測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備して構成されたことを特徴とするレンズ偏心測定装置。
測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備し、前記第２光学系及び第３光学系により前記治具の設置角度及び位置を前記被検レンズの形状に応じて予め設定しておき、測定に際し、前記被検レンズを前記治具に設置して当該被検レンズの光軸ずれを前記第１光学系により検出することを特徴とするレンズ偏心測定方法。
測定用光を出射する光源と、前記光源が出射する光をコリメートするコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの光を絞るピンホールと、焦点距離ｆ１を有し前記ピンホールからの透過光を集光する第１レンズと、前記第１レンズの結像位置に設けられ被検レンズを設置する治具と、焦点距離ｆ２を有し距離ｆ１＋ｆ２の位置に設けられ前記被検レンズからの透過光を集光する第２レンズと、前記第２レンズの結像位置に設けられ前記第２レンズからの透過光を受光する第１受光部とを第１光軸上に配設して成る第１光学系と、前記第１光軸上の前記第１レンズと前記被検レンズとの間に設けられた第１ハーフミラーと、焦点距離ｆ３を有し前記第１ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第３レンズと、前記第３レンズからの透過光を受光する第２受光部とを前記第１光軸とは別の第２光軸上に配設して成る第２光学系と、前記第１光軸上の前記ピンホールと前記第１レンズとの間に設けられた第２ハーフミラーと、焦点距離ｆ４を有し前記第２ハーフミラーにより得られる前記被検レンズの前面光軸近傍からの反射光を集光する第４レンズと、前記第４レンズからの透過光を受光する第３受光部とを前記第１及び第２光軸とは別の第３光軸上に配設して成る第３光学系を具備し、前記治具に前記被検レンズを設置して前記第２光学系による当該被検レンズへの入射角を該レンズ面に対し９０度となるように前記治具の位置を調整して、当該被検レンズの光軸ずれを前記第１光学系により検出することを特徴とするレンズ偏心測定方法。