JP2014202589A - Surface interval measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面間隔測定装置に関する。 The present invention relates to a surface interval measuring apparatus.
従来、レンズの面間隔を非接触で測定する面間隔測定装置としては、低コヒーレンス干渉を用いて、レンズ面からの反射光の光路長を計測することによりこれらの光路長の差から面間隔を求める装置が知られている。
このような面間隔測定装置では、被検レンズのレンズ光軸が測定基準軸に対して偏心していると測定誤差が発生するため、被検レンズを装置に保持させる際に被検レンズの偏心調整を行うことが必要であった。
例えば、特許文献1には、被測定面における反射スポットの位置から被測定面の偏心量を測定し、被検レンズのレンズ光軸を算出してから、自動ステージによる芯出しを行うようにした面間隔測定装置が記載されている。
Conventionally, as a surface distance measuring device that measures the surface distance of a lens in a non-contact manner, the surface distance is determined from the difference between these optical path lengths by measuring the optical path length of the reflected light from the lens surface using low coherence interference. The required device is known.
In such a surface interval measuring device, if the lens optical axis of the test lens is decentered with respect to the measurement reference axis, a measurement error occurs. Therefore, when the test lens is held by the device, the decentering adjustment of the test lens is performed. It was necessary to do.
For example, in Patent Document 1, the amount of eccentricity of the surface to be measured is measured from the position of the reflected spot on the surface to be measured, the lens optical axis of the lens to be measured is calculated, and then centering by an automatic stage is performed. A surface spacing measuring device is described.
しかしながら、上記のような従来の面間隔測定装置には、以下のような問題があった。
低コヒーレンス干渉を用いた従来の面間隔測定装置は、面間隔の測定を行う前に被検レンズの偏心調整を行う必要があるため、全体として測定にかかる時間が増大してしまうという問題がある。
特許文献1に記載の面間隔測定装置では、自動ステージを用いて偏心調整を簡素化しているものの、偏心量の測定と自動ステージによる移動を繰り返して行うことは手動調整の場合と同じであるため、面間隔の測定以外に測定時間がかかってしまうという問題がある。
また、このような偏心調整は、被検レンズごとに行う必要があるため、例えば、複数の被検レンズを同時に測定することは困難であり、この点でも測定効率を向上することが難しいという問題がある。
However, the conventional inter-surface distance measuring apparatus as described above has the following problems.
The conventional surface distance measuring apparatus using low coherence interference needs to adjust the decentration of the lens to be measured before measuring the surface distance, so that there is a problem that the time required for the measurement increases as a whole. .
In the surface distance measuring device described in Patent Document 1, although the eccentric adjustment is simplified using the automatic stage, the measurement of the eccentric amount and the movement by the automatic stage are the same as in the manual adjustment. There is a problem that it takes a measurement time in addition to the measurement of the surface interval.
In addition, since it is necessary to perform such decentration adjustment for each test lens, for example, it is difficult to measure a plurality of test lenses at the same time, and it is difficult to improve measurement efficiency in this respect as well. There is.
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、被検レンズの偏心調整を行うことなく、面間隔の測定を行うことができ、複数の被検レンズの同時測定が可能な面間隔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-described problems, and can measure the surface separation without adjusting the eccentricity of the test lens, and can simultaneously measure a plurality of test lenses. An object of the present invention is to provide a surface distance measuring device.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の面間隔測定装置は、球面レンズからなる被検レンズの面間隔を測定する面間隔測定装置であって、低コヒーレンス光を発生する光源と、該光源からの光束を平行光束にするコリメータレンズと、該コリメータレンズによって形成された前記平行光束を測定光束と参照光束とに分割する光束分割部と、前記測定光束の光路上に配置され、前記被検レンズを保持するレンズ保持台部と、前記参照光束の光路長を変化させる光路長変更部と、前記測定光束のうち、前記被検レンズで反射された反射光束と、前記光路長変更部によって光路長が変更された前記参照光束とを重ね合わせて合成光束を形成する光束合成部と、前記光路長変更部による前記参照光束の光路長変化に伴う干渉による前記合成光束の光強度分布の変化を測定する光電検出部と、該光電検出部で測定された前記合成光束の光強度分布の時間変化から、干渉が発生した前記被検レンズのレンズ面の面頂の位置の情報を算出する面頂位置算出部と、前記被検レンズの2つのレンズ面に関して前記面頂位置算出部で算出された前記面頂の位置の情報と、予め取得された前記2つのレンズ面の曲率半径の情報とに基づいて、前記被検レンズのレンズ光軸に沿う方向における前記2つのレンズ面の間の面間隔を算出する面間隔算出部と、を備える構成とする。 In order to solve the above-described problem, the surface distance measuring apparatus according to the first aspect of the present invention is a surface distance measuring apparatus for measuring the surface distance of a lens to be measured, which is a spherical lens, and generates low coherence light. A light source, a collimator lens that converts the light beam from the light source into a parallel light beam, a light beam splitting unit that divides the parallel light beam formed by the collimator lens into a measurement light beam and a reference light beam, and an optical path of the measurement light beam A lens holder that holds the test lens, an optical path length changing unit that changes an optical path length of the reference light beam, a reflected light beam reflected by the test lens among the measurement light beam, and the optical path A light beam combining unit that forms a combined light beam by superimposing the reference light beam whose optical path length has been changed by the length changing unit, and the interference due to interference associated with a change in the optical path length of the reference light beam by the optical path length changing unit. A photoelectric detector that measures the change in the light intensity distribution of the light beam, and the time variation of the light intensity distribution of the combined light beam measured by the photoelectric detector, and the top surface of the lens surface of the test lens where the interference has occurred A surface apex position calculating unit for calculating position information, information on the position of the surface apex calculated by the surface apex position calculating unit with respect to the two lens surfaces of the lens to be tested, and the two lenses acquired in advance A surface interval calculation unit that calculates a surface interval between the two lens surfaces in a direction along the lens optical axis of the lens to be tested based on information on the curvature radius of the surface.
上記面間隔測定装置では、前記レンズ保持台部は、前記光電検出部により検出可能な、少なくとも3つの基準位置参照部を備え、前記面頂位置算出部は、前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記面頂の位置の情報を算出することが可能である。 In the surface interval measuring apparatus, the lens holding base unit includes at least three reference position reference units that can be detected by the photoelectric detection unit, and the surface top position calculation unit is detected by the photoelectric detection unit. It is possible to calculate the information on the position of the top surface based on the position of the reference position reference unit.
上記面間隔測定装置では、前記光源、前記コリメータレンズ、前記光束分割部、前記光路長変更部、前記光束合成部、および前記光電検出部を有する干渉測定部は、前記レンズ保持台部を挟んで、前記被検レンズの2つのレンズ面の一方に対向して配置された第1の干渉測定部と、前記被検レンズの2つのレンズ面の他方に対向して配置された第2の干渉測定部とからなり、前記面頂位置算出部は、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部で測定された前記合成光束の光強度分布の時間変化から、干渉が発生した前記2つのレンズ面の一方の面頂の位置の情報と、前記2つのレンズ面の他方の面頂の位置の情報とを算出することが可能である。 In the inter-surface distance measuring apparatus, the light source, the collimator lens, the light beam splitting unit, the optical path length changing unit, the light beam combining unit, and the interference measuring unit having the photoelectric detection unit sandwich the lens holding base unit. , A first interference measurement unit arranged to face one of the two lens surfaces of the test lens, and a second interference measurement arranged to face the other of the two lens surfaces of the test lens. The surface top position calculation unit is based on a temporal change in the light intensity distribution of the combined light beam measured by the photoelectric detection unit of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit. It is possible to calculate information on the position of the top of one of the two lens surfaces where the interference has occurred and information on the position of the top of the other of the two lens surfaces.
上記面間隔測定装置では、前記レンズ保持台部は、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部により検出可能な、少なくとも3つの基準位置参照部を備え、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれにおいて、
前記面頂位置算出部は、前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記面頂の位置の情報を算出することが可能である。
In the inter-surface distance measuring apparatus, the lens holding base unit includes at least three reference position reference units that can be detected by the photoelectric detection units of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit, respectively. , In each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit,
The top surface position calculation unit can calculate information on the top surface position based on the position of the reference position reference unit detected by the photoelectric detection unit.
上記面間隔測定装置では、前記基準位置参照部は、3つの反射球からなる構成が可能である。 In the above-mentioned surface distance measuring device, the reference position reference unit can be configured by three reflecting spheres.
上記面間隔測定装置では、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部を、前記レンズ保持台部に対してそれぞれ独立に移動する移動部と、前記レンズ保持台部に少なくとも3つ設けられ、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部により位置検出可能な基準位置参照部と、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記移動部の動作を制御して、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部の前記レンズ保持台部に対する位置調整を行う移動制御部と、を備えることが可能である。 In the inter-surface distance measuring apparatus, at least three of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit are provided on the lens holding table and a moving unit that moves independently with respect to the lens holding table. A reference position reference unit provided and capable of detecting a position by the photoelectric detection unit of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit; the first interference measurement unit and the second interference measurement; The operation of the moving unit is controlled based on the position of the reference position reference unit detected by the photoelectric detection unit of each of the units, and the first interference measuring unit and the second interference measuring unit A movement control unit that adjusts the position of the lens holding base unit.
本発明の面間隔測定装置によれば、低コヒーレンス光による干渉に基づく光強度分布のピーク発生位置と光強度のピークの発生タイミングとを検出することにより、被検レンズの2つのレンズ面の面頂の位置の情報を取得し、この面頂の位置の情報と予め取得された2つのレンズ面の曲率半径の情報とに基づいて、被検レンズのレンズ光軸に沿う方向における2つのレンズ面の間の面間隔を算出するため、被検レンズの偏心調整を行うことなく、面間隔の測定を行うことができ、複数の被検レンズの同時測定が可能になるという効果を奏する。 According to the surface distance measuring device of the present invention, the surface of the two lens surfaces of the lens to be measured is detected by detecting the peak generation position of the light intensity distribution based on the interference by the low coherence light and the generation timing of the light intensity peak. Two lens surfaces in the direction along the lens optical axis of the lens to be measured are acquired based on the information on the position of the top and the information on the radius of curvature of the two lens surfaces acquired in advance. Therefore, it is possible to measure the surface distance without adjusting the eccentricity of the lens to be measured, and it is possible to simultaneously measure a plurality of lens to be tested.
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の実施形態の面間隔測定装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の構成を示す模式的な構成図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置のレンズ保持台部の構成を示す平面図である。図2(b)は、図2(a)におけるA−A断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
A surface interval measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a surface interval measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view showing the configuration of the lens holding base part of the surface interval measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.2 (b) is AA sectional drawing in Fig.2 (a). FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the surface distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の面間隔測定装置100は、球面レンズからなる被検レンズ14の面間隔を測定する装置である。
被検レンズ14としては、レンズ面である第1面14a、第2面14bがそれぞれ球面からなる球面レンズであれば特に限定されず、例えば、両凸レンズ、両凹レンズ、正または負のメニスカスレンズを採用することができる。以下では、一例として、被検レンズ14が両凸レンズの場合の例で説明する。
被検レンズ14の面間隔は、被検レンズ14のレンズ光軸に沿う第1面14aと第2面14bとの距離で定義される。このようなレンズの面間隔は、レンズの肉厚、あるいはレンズの中肉とも呼ばれる場合がある。
As shown in FIG. 1, the surface
The
The surface interval of the
面間隔測定装置100の概略構成は、図1に示すように、第1の干渉測定部1a(干渉測定部)、レンズ保持台部9、第2の干渉測定部1b(干渉測定部)、制御ユニット10、表示部11、および操作部12を備える。
As shown in FIG. 1, the schematic configuration of the inter-surface
第1の干渉測定部1aは、図示略の筐体の内部に、光源2a、コリメータレンズ3a、ハーフミラー4a(光束分割部、光束合成部)、光路長変更部7a、および光電検出部8aが互いに位置決めして配置されたものである。
The first
光源2aは、低コヒーレンス光である光束Laを発生し、発散光として出射する光源である。光源2aとしては、例えば、ハロゲン光源、スーパールミネセントダイオード(SLD)、発光ダイオード(LED)などを採用することができる。本実施形態では、一例として、SLDを採用している。
The
コリメータレンズ3aは、光束Laを集光して光軸O1に沿って進む平行光束L1を形成するレンズまたはレンズ群である。
The
ハーフミラー4aは、平行光束L1の光路上に配置され、平行光束L1の一部を参照光束L1rとして透過させるともに、平行光束L1のその他を測定光束L1mとして反射することにより、平行光束L1を2方向に分割するものである。
本実施形態では、一例として、光軸O1は水平方向に延ばされており、ハーフミラー4aは、光軸O1を鉛直下方に向けて反射する位置関係に配置されている。このため、測定光束L1mは、光軸O1と直交する鉛直軸に平行な光軸O2に沿って下方に反射される。
The
In the present embodiment, as an example, the optical axis O 1 extends in the horizontal direction, and the
光路長変更部7aは、参照光束L1rの光路長を変化させる装置部分であり、参照光束L1rの光路上に配置されている。
光路長変更部7aは、参照光束L1rをハーフミラー4aに向けて光軸O1に沿う方向に反射する反射平面を有する参照ミラー5aと、参照ミラー5aの光軸O1に沿う方向の位置を変化させる移動ステージ6aとを備える。
The optical path
Optical path
参照ミラー5aの反射平面は参照光束L1rの光路長を光束の径方向の位置によらず均一に変化させるため、高精度の面精度を有している。
The reflection plane of the
移動ステージ6aの具体的な構成は、参照光束L1rの光路長を、第1面14aの面頂の位置、および後述する反射球13の面頂の位置の探索に必要な距離に対応する光路長の範囲で可変できる移動機構であって、低コヒーレンス光の干渉による後述する光強度信号のピーク検出が可能な移動分解能を有していれば、特に限定されない。例えば、ピエゾ素子、ステッピングモータ、リニアモータなどを駆動源とする1軸ステージを採用することができる。
また、移動ステージ6aは、例えば、エンコーダなどの位置検出センサ(図示略)を備えており、移動量や移動速度を検出することが可能である。
このような移動ステージ6aは、後述する制御ユニット10と通信可能に接続されており、制御ユニット10からの制御信号に基づいて光軸O1に沿う移動動作が制御される。
図示略の位置検出センサで検出した移動量や移動速度は、制御ユニット10に送出され、制御ユニット10における制御に使用することができる。
The specific configuration of the moving
Moreover, the moving
The movement amount and movement speed detected by a position detection sensor (not shown) are sent to the
光電検出部8aは、ハーフミラー4aにおいて干渉し、光電検出部8aの受光面に投影された光像を光電変換して、測定光束L1mの照射範囲における2次元の画像データを取得するものである。
光電検出部8aの好ましい構成としては、例えば、CCDやCMOSセンサなどからなる撮像素子や、イメージディテクタなどを挙げることができる。
本実施形態では、光電検出部8aの一例として、CCDを採用している。このため、光電検出部8aは、矩形状の範囲に多数の受光部が格子状に配列され、それぞれの受光部によって検知された蓄積光量が一定の時間間隔で読み出され、各受光部の位置における受光量を検出できるようになっている。
光電検出部8aの撮像面の中心は、光軸O2に位置合わせされており、これにより、光軸O2に直交する方向の各受光部の位置を特定することが可能である。
The
As a preferable configuration of the
In the present embodiment, a CCD is employed as an example of the
The center of the imaging surface of the
光電検出部8aは、後述する制御ユニット10と通信可能に接続されている。このため、光電検出部8aによって取得される画像信号は、制御ユニット10に送出されるようになっている。
The
レンズ保持台部9は、図示略の支持部材に支持されて、被検レンズ14を保持するもので、ハーフミラー4aで反射された測定光束L1mの光路上に配置されている。
本実施形態では、レンズ保持台部9は、図2(a)、(b)に示すように、板状部材からなり、3個の被検レンズ14を載置するため、被検レンズ14の外径よりも小径で厚さ方向に貫通する円孔からなる3個の保持孔9cが設けられている。
これにより、図2(a)に示すように、各保持孔9cの上側から、第2面14bを下側に向けて被検レンズ14を載置することで、被検レンズ14を下方から保持することができる。
本実施形態では、各保持孔9c上にそれぞれ、同一の設計条件で製造された被検レンズ14A、14B、14Cが保持されている。
The
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the lens
Thereby, as shown in FIG. 2A, the
In the present embodiment, the
この保持状態においては、各被検レンズ14の第2面14bが、保持孔9cの上面9a側の内周エッジに当接している。これにより被検レンズ14が、保持孔9cの径方向および軸方向に位置決めされている。
このとき、被検レンズ14の第1面14aは、レンズ保持台部9の上面9aより上方に位置している。また、レンズ保持台部9を下面9b側から見ると、上面9aより上方に位置する外縁部を除く第2面14bが、下方を向いて保持孔9cの内側に露出されている。
このような保持状態では、各被検レンズ14は、第2面14bの球心回りに回転可能である。このため、図2(b)に示すように、被検レンズ14のレンズ光軸OLと、保持孔9cの中心軸線とは互いに非平行になっているおそれがあるが、本実施形態では、後述するように、各被検レンズ14のレンズ光軸OLの向きが異なっていても正確な測定が可能である。このため、被検レンズ14のレンズ光軸OLの向きを規制する保持機構や位置合わせ機構は不要である。
In this holding state, the
At this time, the
In such a holding state, each of the
なお、保持孔9cの個数は一例である。保持孔9cは、測定光束L1mの照射範囲内であれば、1回に測定する被検レンズ14の個数に応じて適宜個数を設けることが可能である。したがって、保持孔9cは、1〜2個、あるいは4個以上設けられていてもよい。
The number of holding
また、レンズ保持台部9には、直径が既知の3個の反射球13(基準位置参照部)が、その表面の一部を上面9a側および下面9b側のレンズ保持台部9の外部から観察できる状態で埋め込まれている。
各反射球13の直径は、既知であれば、互いに異なっていてもよいが、本実施形態では一例として、同一寸法である。
反射球13は、表面の外径が高精度に形成された滑らかな反射面になっていれば、材質や製法は特に限定されず、例えば、研磨されたガラス球や、金属製の球体を採用することができる。
In addition, three reflecting spheres 13 (reference position reference portions) having a known diameter are provided on the
The diameters of the reflecting
The
反射球13の平面視の配置位置は、レンズ保持台部9の外周の近傍において互いに離間した配置とすることが好ましい。本実施形態では、一例として、矩形状のレンズ保持台部9の3つの隅部に配置されている。すなわち、3つの反射球13を反射球13A、13B、13Cとすると、反射球13A、13Cが、レンズ保持台部9の対角方向の隅部に配置され、反射球13bが、これと交差する対角方向の一方の隅部に配置されている。
反射球13の、レンズ保持台部9の厚さ方向における配置位置は、反射球13A、13B、13Cのそれぞれの球心C1、C2、C3(ただし、図2(b)では球心C3の図示は省略)が、レンズ保持台部9の上面9aから等距離となるように配置されている。
It is preferable that the arrangement positions of the
The arrangement positions of the reflecting
図1に示すように、第2の干渉測定部1bは、図示略の筐体の内部に、光源2b、コリメータレンズ3b、ハーフミラー4b(光束分割部、光束合成部)、光路長変更部7b、および光電検出部8bが互いに位置決めして配置されたものである。
それぞれの構成は、上記第1の干渉測定部1aの光源2a、コリメータレンズ3a、ハーフミラー4a、光路長変更部7a、および光電検出部8aの構成とまったく同様であり、反射球13A、13B、13Cの球心C1、C2、C3が規定する平面に関して略面対称(面対称の場合も含む)となる位置に配置されている点が第1の干渉測定部1aと異なる。
以下、第1の干渉測定部1aと異なる点を中心に簡単に説明する。
As shown in FIG. 1, the second
Each configuration is exactly the same as the configuration of the
The following briefly describes the difference from the first
光源2bは、低コヒーレンス光である光束Lbを発散光として、水平方向に延びる光軸O3に沿って出射する。
コリメータレンズ3bは、光束Lbを集光して光軸O3に沿って進む平行光束L3を形成する
ハーフミラー4bは、平行光束L3の光路上に配置され、平行光束L3の一部を参照光束L3rとして透過させるともに、平行光束L3のその他を測定光束L3mとして反射することにより、平行光束L3を2方向に分割する。
ハーフミラー4bは、光軸O3を鉛直上方に向けて反射する位置関係に配置され、測定光束L3mは、光軸O3と直交する鉛直軸に平行な光軸O4に沿って上方に反射される。
光路長変更部7bは、参照光束L3rの光路長を変化させる装置部分であり、光路長変更部7aの参照ミラー5a、移動ステージ6aと同様の構成を有する参照ミラー5b、移動ステージ6bを備え、参照光束L3rの光路上に配置されている。
参照ミラー5bは、参照光束L3rをハーフミラー4bに向けて光軸O3に沿う方向に反射する。
移動ステージ6bは、参照ミラー5bの光軸O3に沿う方向の位置を変化させる。
光電検出部8bは、ハーフミラー4bにおいて、後述するように形成される干渉画像を光電変換して、測定光束L3mの照射範囲における2次元の画像データを取得する。
The
The optical path
Moving
The
このような第2の干渉測定部1bは、図示略の支持部材によって、レンズ保持台部9の下方において、光軸O4が第1の干渉測定部1aの光軸O2と略整列する(整列する場合含む)位置に配置されている。
Such second
制御ユニット10は、面間隔測定装置100の動作制御を行うもので、図3に示すように、測定制御部21、画像取得部20、演算部22(面頂位置算出部、面間隔算出部)、および記憶部23を備える。
The
測定制御部21は、測定者の操作入力に基づいて、面間隔測定装置100の測定動作全般を制御するものであり、操作部12、光路長変更部7a、7b、光源2a、2b、後述の画像取得部20、および演算部22と通信可能に接続されている。
操作部12は、測定者が操作やデータ入力を行うための装置部分であり、例えば、マウス、キーボード、操作ボタン等からなる。
測定制御部21が行う制御の例としては、光路長変更部7a(7b)の移動ステージ6a(6b)を駆動して参照光束L1r(L3r)の光路長を変化させる制御、光源2a(2b)の点灯・消灯制御、画像取得部20による画像取得動作の制御、演算部22による演算処理を開始させる制御などの例を挙げることができる。
The
The
Examples of control performed by the
画像取得部20は、測定制御部21、光電検出部8a、8b、記憶部23と通信可能に接続され、測定制御部21からの制御信号に基づいて、光電検出部8a、8bによって検出された画像信号を取得して、画像データに変換するものである。
すなわち、画像取得部20は、測定制御部21から画像信号の取得開始の制御信号が送出されると、光電検出部8a、8bから画像信号を取得し、A/D変換を行うとともに、必要に応じてノイズ除去処理等を行い、各受光部の配置位置に対応して光強度データが格納されたフレーム単位の画像データを生成する。
この画像データは、記憶部23に送出されて、記憶部23に記憶される。
また、画像取得部20は、例えばモニタ等からなる表示部11と電気的に接続されており、取得した画像データを表示部11に逐次表示させることができるようになっている。
The
That is, when the control signal for starting the acquisition of the image signal is sent from the
This image data is sent to the
The
記憶部23は、画像取得部20および演算部22と通信可能に接続され、画像取得部20から送出された画像データを記憶するとともに、演算部22の演算に必要なパラメータや、演算部22の演算結果を記憶するものである。
演算部22の演算に必要なパラメータとしては、例えば、被検レンズ14における第1面14aと第2面14bとの曲率半径の情報と、反射球13の直径の情報とを挙げることができる。
The
Examples of parameters necessary for calculation by the
演算部22は、測定制御部21からの制御信号に基づいて、記憶部23に記憶された画像データ群に基づいて、被検レンズ14における第1面14aおよび第2面14bの面頂の位置を算出し、さらに、この面頂の位置の情報と、予め記憶部23に記憶された第1面14aおよび第2面14bの曲率半径の情報とに基づいて、被検レンズ14の面間隔を算出するものである。
これらの具体的な算出方法については、後述する動作説明の中で詳しく説明する。
Based on the control signal from the
These specific calculation methods will be described in detail in the operation description to be described later.
制御ユニット10の装置構成は、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からなり、これにより上記のような制御を行う制御プログラムや、後述するような演算を行う演算プログラムが実行されるようになっている。
The device configuration of the
次に、本実施形態の面間隔測定装置100の動作について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置を用いた測定動作の測定フローを示すフローチャートである。図5(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の測定原理について説明する模式図である。図6は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の光電検出部で取得される光強度信号について説明する模式的なグラフである。横軸は時間および受光部の位置、縦軸は光強度を示す。図7は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の光電検出部で取得される光強度分布について説明する模式図である。図8(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の面間隔測定装置の座標変換について説明する模式図である。
Next, operation | movement of the surface
FIG. 4 is a flowchart showing a measurement flow of the measurement operation using the surface distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B are schematic views for explaining the measurement principle of the inter-surface distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic graph for explaining a light intensity signal acquired by the photoelectric detection unit of the inter-surface distance measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis represents time and the position of the light receiving unit, and the vertical axis represents the light intensity. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the light intensity distribution acquired by the photoelectric detection unit of the inter-surface distance measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 8A and 8B are schematic views for explaining coordinate conversion of the inter-surface distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
面間隔測定装置100によって、レンズの面間隔を測定するには、図4に示すステップS1〜S6を、図4に示す測定フローにしたがって実行する。
In order to measure the lens surface interval by the surface
ステップS1は、レンズ保持台部9に被検レンズ14を載置するステップである。
本実施形態では、図2(a)、(b)に示すように、各保持孔9c上に、第1面14aを上に向けた状態で、被検レンズ14A、14B、14Cを載置する。ここで、「上に向けた状態」の範囲は、第1面14aを上面9aの法線方向から見たときに、第1面14aが面頂部を有する範囲を意味するものとする。言い換えれば、被検レンズ14のレンズ光軸OLが上面9aの法線に対して傾斜していたとしても、第1面14a上に、レンズ保持台部9の上面9aに平行な接平面が存在する状態を意味する。
例えば、保持孔9cの内径の大きさを被検レンズ14のレンズ外径に近い適宜値に設定しておけば、保持孔9cの内周エッジの全周に第2面14bが当接する状態で載置するだけで、上記の「上に向けた状態」が満足される。
以上で、ステップS1が終了する。
Step S <b> 1 is a step of placing the
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
For example, if the size of the inner diameter of the holding
Thus, step S1 is completed.
次に、ステップS2を行う。本ステップは、第1の干渉測定部1a、第2の干渉測定部1bにおいて、光源2a、2bを点灯し、測定光束L1m、L3mをそれぞれ第1面14a、第2面14bに照射するステップである。
すなわち、ステップS1終了後、測定者が、操作部12を通して、面間隔測定を開始させる操作入力を行うと、測定制御部21が光源2a、2bを点灯する。
ただし、本実施形態では、測定光束L1m、L3mは、レンズ保持台部9を覆う範囲に照射されるため、各被検レンズ14に照射されるとともに各反射球13にも照射される。
Next, step S2 is performed. This step is a step of turning on the
That is, after the step S1, the
However, in the present embodiment, since the measurement light beams L1m and L3m are irradiated to the range covering the
光源2a(2b)が点灯されると光束La(Lb)が発生する。光束La(Lb)は、発散光としてコリメータレンズ3a(3b)に入射し、コリメータレンズ3a(3b)によって平行光束化され、平行光束L1(L3)として、光軸O1(O3)上を進む。
平行光束L1(L3)は、ハーフミラー4a(4b)に到達すると、ハーフミラー4a(4b)を透過して光軸O1(O3)に沿って進む参照光束L1r(L3r)と、ハーフミラー4a(4b)で反射されて光軸O2(O4)に沿って下方(上方)に進む測定光束L1m(L3m)とに分割される。
When the
When the parallel light beam L1 (L3) reaches the
測定光束L1m(L3m)は、レンズ保持台部9の上面9a(下面9b)に到達し、上面9a(下面9b)において露出する各被検レンズ14の第1面14a(第2面14b)と、各反射球13の表面とに照射される。
これにより、レンズ保持台部9の上面9a(下面9b)、第1面14a(第2面14b)、および各反射球13の表面で反射された反射光束L2m(L4m)がハーフミラー4a(4b)側に戻り、その一部が、ハーフミラー4a(4b)を透過して、光軸O1(O3)に沿って上方(下方)に進む。
一方、参照光束L1r(L3r)は、参照ミラー5a(5b)に到達してそれぞれの反射平面によって、光軸が折り返され、光軸O1(O3)に沿ってハーフミラー4a(4b)に戻り、その一部が、ハーフミラー4a(4b)で反射されて、光軸O2(O4)に沿って上方(下方)に進む。
このため、ハーフミラー4aによって、反射光束L2m(L4m)と、参照光束L1r(L3r)とが重ね合わされた合成光束L2c(L4c)が、光電検出部8a(8b)に入射する。
以上で、ステップS2が終了する。
The measurement light beam L1m (L3m) reaches the
As a result, the reflected light beam L2m (L4m) reflected by the
On the other hand, the reference light beam L1r (L3r) reaches the
Therefore, a combined light beam L2c (L4c) obtained by superimposing the reflected light beam L2m (L4m) and the reference light beam L1r (L3r) is incident on the
This is the end of step S2.
合成光束L2c(L4c)は、反射光束L2m(L4m)と、参照光束L1r(L3r)との光路長の差に応じて、干渉を起こすため、光路長の差が波長の整数倍になる領域の光強度が強くなる光強度分布を持つ。ただし、光源2a(2b)は、低コヒーレンス光源である。このため、光路長の差が0になると非干渉光に比べて光強度が格段に増大するが、光路長の差が波長の整数倍であっても光路長の差が増大すると干渉が起こりにくくなり、光強度は非干渉光の光強度に急速に近づく。
Since the combined light beam L2c (L4c) causes interference according to the difference in optical path length between the reflected light beam L2m (L4m) and the reference light beam L1r (L3r), the difference in the optical path length is an integral multiple of the wavelength. It has a light intensity distribution that increases the light intensity. However, the
ここで、第1面14a(第2面14b)は、球面であるため、図5(a)に示すように、ハーフミラー4a(4b)に戻って干渉を起こすのは、光軸O2(O4)(図5(a)では図示略)から見た面頂Pa(Pb)、すなわち、光軸O2(O4)と平行であって第1面14a(第2面14b)の球心C14a(C14b)を通る直線O2’(O4’)と第1面14a(第2面14b)とが交差する点状の部位のみである。
このため、光電検出部8a(8b)で撮像される画像は、干渉が発生した面頂Pa(Pb)の位置に高輝度の反射スポットが発生する画像となる。
同様に、各反射球13の表面13a(13b)は、球面であるため、図5(b)に示すように、ハーフミラー4a(4b)に戻って干渉を起こすのは、光軸O2(O4)(図5(a)では図示略)から見た面頂Qa(Qb)、すなわち、光軸O2(O4)と平行であって表面13a(13b)の球心Cを通る直線O2’’(O4’’)と表面13a(13b)とが交差する点状の部位のみである。
Here, since the
For this reason, the image captured by the
Similarly, since the
なお、図5(a)、(b)では、簡単のため、反射球13A、13B、13Cの各球心C1、C2、C3が規定する平面S0と、光軸O2、O4が直交している場合であって、被検レンズ14のレンズ光軸OLが光軸O2、O4に対して角度θだけ傾斜している場合の例を図示している。
5A and 5B, for the sake of simplicity, the plane S 0 defined by the spherical centers C 1 , C 2 , and C 3 of the reflecting
一方、上面9a(9b)は平面であるため、もし、干渉が起これば上面9a(下面9b)の全面が高輝度となる。
しかし、本実施形態では、上面9a(9b)は参照ミラー5a(5b)と同程度の面精度を有する反射平面として製造されておらず、さらに、光軸O2(O4)が上面9a(9b)の法線になるように、厳密に調整されているわけでもいない。
このため、上面9a(9b)での反射光束L2m(L4m)と参照光束L1r(L3r)との干渉は実質的には発生しない。
On the other hand, since the
However, in the present embodiment, the
For this reason, interference between the reflected light beam L2m (L4m) and the reference light beam L1r (L3r) on the
次に、ステップS3を行う。本ステップは、光路長変更部7a、7bによって、それぞれ参照光束L1r、L3rの光路長を変化させ、合成光束L2c、L4cによる画像データを取得するステップである。
測定制御部21は、光路長変更部7a(7b)に制御信号を送出して、移動ステージ6a(6b)移動させ、参照光束L1r(L3r)の光路長を、予め設定された変化範囲内で変化させる。
本実施形態では、一例として、参照光束L1r(L3r)の光路長が、上面9a(9b)で反射された戻り光の光路長となる光路長から移動を開始して、参照ミラー5a(5b)がハーフミラー4aに近づく方向に一定速度で移動して、光路長を短縮している。
その際、測定制御部21は、一定の間隔を置いて、画像取得部20により、光電検出部8a(8b)から画像信号を取得する。
画像取得部20は、取得した画像信号をA/D変換し、必要に応じてノイズ除去処理等を行って画像データを生成する。そして、この画像データを光路長変更開始時からの時刻と併せてフレーム単位で記憶部23に記憶させるとともに、表示部11に送出して、表示部11に表示させる。
以上でステップS3が終了する。
Next, step S3 is performed. This step is a step in which the optical path
The
In the present embodiment, as an example, the
In that case, the
The
Step S3 is complete | finished above.
本ステップは、第1の干渉測定部1a、第2の干渉測定部1bの光電検出部8a、8bを独立に駆動して、並行して行うことが可能である。ただし、データ転送時間などの都合で、並行して行うことができない場合には、例えば、第1の干渉測定部1aからの画像データを取得した後に、第2の干渉測定部1bからの画像データを取得することも可能である。
This step can be performed in parallel by independently driving the
本ステップで取得される画像データは、干渉が発生した部位に相対的に高輝度の反射スポットが現れる画像となる。
光路長の変更開始からの経過時間をtとすると、時間tに応じて画像は変化する。例えば、図7(a)に示すように、t=t1では、反射球13Bの第1面14aの面頂Q2aでの反射による反射スポットが現れる。
反射球13A、13B、13Cが、レンズ保持台部9の上面9aと厳密に平行に位置決めされ、かつ第1の干渉測定部1aの光軸O2が、上面9aの法線と平行であれば、上面9aから測った反射球13A、13B、13Cの各表面13aの高さは等しい。このため、反射球13A、13Cの面頂Q1a、Q2aにおける反射スポットも現れるはずである。
しかし、レンズ保持台部9の製作誤差や第1の干渉測定部1aとの位置合わせ誤差を有する場合、反射球13A、13B、13Cの各表面13aの高さはばらつくため、反射スポットは、高さが低い順に順次現れる。
第1面14aでの反射による反射スポットも同様であり、例えば、t=t4では、図7(b)に示すように、被検レンズ14Aの面頂P1aでの反射による反射スポットが現れる。
The image data acquired in this step is an image in which a relatively high-intensity reflection spot appears at the site where interference has occurred.
If the elapsed time from the start of changing the optical path length is t, the image changes according to the time t. For example, as shown in FIG. 7A, at t = t 1 , a reflection spot appears due to reflection at the top Q 2a of the
However, when there is a manufacturing error of the
The same applies to the reflection spots due to reflection at the
上記ステップS2、S3の説明から分かるように、ハーフミラー4a(4b)は、コリメータレンズ3a(3b)によって形成された平行光束L1(L3)を測定光束L1m(L3m)と参照光束L1r(L3r)とに分割する光束分割部を構成している。
また、ハーフミラー4a(4b)は、測定光束L1m(L3m)のうち、被検レンズ14で反射された反射光束L2m(L4m)と、光路長変更部7a(7b)によって光路長が変更された参照光束1r(L3r)とを重ね合わせて合成光束L2c(L4c)を形成する光束合成部を構成している。
As can be seen from the description of steps S2 and S3, the
The
次に、ステップS4を行う。本ステップは、各画像データから光強度分布の変化を測定し、干渉による光強度のピーク発生位置と発生タイミングとを検出するステップである。
以下では、簡単のため、光電検出部8aから取得した画像データに基づく例で説明する。以下の説明から、光電検出部8bから取得した画像データに基づく演算処理も容易に理解される。
Next, step S4 is performed. This step is a step of measuring the change in the light intensity distribution from each image data and detecting the peak generation position and generation timing of the light intensity due to interference.
In the following, for simplicity, an example based on image data acquired from the
上記に説明した画像データに現れる光強度分布の変化を、光電検出部8aの受光部ごとにプロットすると、例えば、図6に一例を示すように干渉が発生するわずかの時間幅で、ピークを有する光強度のグラフが得られる。
図6の例では、互いにわずかに時間差を有する時間t1、t2、t3(ただし、t1<t2<t3)において、それぞれ、面頂Q2a、Q1a、Q3aの反射による反射スポットに対応するピークが現れている。
さらに、時間t3よりもさらに時間が経過した時間t4、t5、t6(ただし、t4<t5<t6)において、それぞれ、面頂P1a、P2a、P3aの反射による反射スポットに対応するピークが現れている。
ここで、それぞれの受光部の位置で、最も強い干渉が発生するタイミングに対応して、光強度信号のピークが発生する時間(以下、ピーク発生時間)は、光路長の変化に対応しており、参照ミラー5aの移動量の2倍の光路長に相当している。したがって、参照ミラー5aの移動速度から、各時間差を光路長、すなわち、光軸O2に沿う面頂同士の間の間隔を計算することが可能である。
面頂Q1a、Q2a、Q3aのピーク発生時間の差は、レンズ保持台部9と第1の干渉測定部1aとの相対位置のずれを表しており、反射球13A、13B、13Cの配置位置が既知であることから、相対位置のずれを計算することが可能である。
When the change of the light intensity distribution appearing in the image data described above is plotted for each light receiving unit of the
In the example of FIG. 6, at times t 1 , t 2 , and t 3 (where t 1 <t 2 <t 3 ) that have a slight time difference from each other, due to reflection of the tops Q 2a , Q 1a , and Q 3a , respectively. A peak corresponding to the reflected spot appears.
Further, at times t 4 , t 5 , and t 6 (time t 4 <t 5 <t 6 ) at which time has further elapsed than time t 3 , the reflection is caused by reflection of the tops P 1a , P 2a , and P 3a , respectively. A peak corresponding to the reflected spot appears.
Here, the time at which the peak of the light intensity signal occurs (hereinafter referred to as peak occurrence time) corresponds to the change in the optical path length, corresponding to the timing at which the strongest interference occurs at each light receiving part position. This corresponds to an optical path length that is twice the amount of movement of the
The difference in peak occurrence time between the tops Q 1a , Q 2a , and Q 3a represents a relative position shift between the
そこで、測定制御部21は、演算部22に制御信号を送出して、干渉による光強度のピーク発生位置と、光強度のピークの発生タイミングとの検出を行わせる。
演算部22では、図6に示すような受光部ごとの光強度分布の変化を示すデータから光強度のピーク位置を検出して、干渉の発生タイミングであるt1〜t6を求める。このとき、光軸O2に直交する方向のピーク発生位置は、受光部の配列を、上面9a上の実寸法に換算して求める。
以上で、ステップS4が終了する。
Therefore, the
The
Above, step S4 is complete | finished.
次に、ステップS5を行う。本ステップは、ステップS4で検出したピーク発生位置と発生タイミングとから、第1面14a、第2面14bの面頂の位置の情報を算出するステップである。
簡単のため、被検レンズ14Aの第1面14aの面頂P1aの情報を算出するものとし、ステップS4で求めたピーク発生位置を(x,y)で表し、同じく干渉の発生タイミングであるt4から求めた面頂の高さをz’とする。
Next, step S5 is performed. This step is a step of calculating information on the positions of the top surfaces of the
For simplicity, it is assumed that information on the surface apex P 1a of the
本ステップでは、まず、各反射球13の反射による干渉に基づく光強度のピークの発生タイミングを表す時間t1、t2、t3から、光軸O2に対する、反射球13A、13B、13Cの球心C1、C2、C3が規定する平面S0の傾きφを算出する(図8(b)参照)。
In this step, first, from the time t 1 , t 2 , t 3 representing the occurrence timing of the peak of the light intensity based on the interference due to the reflection of each
例えば、図8(a)、(b)に示すように、平面S0が、面間隔測定装置100の配置から想定される平面S0’に対して、紙面奥行き方向に延びる回転軸線R回りに角度φだけ回転していたとする。
この場合、例えば、被検レンズ14Aの第1面14aの反射による干渉に基づく光強度のピークの発生タイミングを表す時間t4から決まる面頂P1a’の高さz’は、平面S0’に対する高さになっている。
しかし、実際の平面S0は、平面S0’に対してφだけ傾斜しているため、干渉が起こっている真の面頂P1aは、面間隔測定装置100の配置から決まる面頂P1a’とは異なる面頂P1a(x,y,z)である。ここで、座標(x,y)は、光電検出部8aの受光部の配置位置を上面9a上の実寸法に換算した位置である。また、zは、z’を平面S0の回転量φに応じて、平面S0からの高さに換算したものである。
位置座標の原点は、適宜に設定することができる。例えば、反射球13のうちの1つの球心を原点とすることができる。
このようにして、面頂P1aの位置の情報として、位置座標(x,y,z)が求められる。
For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the plane S 0 is around the rotation axis R extending in the depth direction of the paper with respect to the plane S 0 ′ assumed from the arrangement of the surface
In this case, for example, the height z ′ of the surface apex P 1a ′ determined from the time t 4 representing the generation timing of the peak of the light intensity based on the interference due to the reflection of the
However, since the actual plane S 0 is inclined by φ with respect to the plane S 0 ′, the true plane apex P 1a where interference occurs is the plane apex P 1a determined from the arrangement of the inter-plane
The origin of the position coordinates can be set as appropriate. For example, one of the reflecting
In this way, position coordinates (x, y, z) are obtained as information on the position of the surface apex P 1a .
同様にして、他の第1面14aのピーク発生位置と、発生タイミングとから、被検レンズ14B、14Cにおいて、干渉が発生する真の面頂P2b、P3aの位置座標を算出する。
さらに、光電検出部8bから取得した画像データに基づいて、第2面14bにおいて干渉が発生する面頂P1b、P2b、P3bの位置座標を算出する。
この際、座標系は、面頂P1a、P2a、P3aの算出に用いた座標系と共通の座標系を用いる。
以上で、ステップS5が終了する。
Similarly, the position coordinates of the true surface apexes P 2b and P 3a at which interference occurs in the
Further, based on the image data acquired from the
At this time, the coordinate system is the same coordinate system as the coordinate system used to calculate the tops P 1a , P 2a , and P 3a .
This is the end of step S5.
このようにステップS5では、平面S0の傾きφが補正され、各被検レンズ14の第1面14a、第2面14bの面頂の位置座標は、共通の座標系で記述されている。すなわち、各面頂の位置座標は、平面S0をxy平面とし、平面S0に直交する軸をzとするxyz座標系で記述されている。
したがって、これら面頂の位置座標は、例えば、図5(a)、(b)に示すように、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bと、レンズ保持台部9とが予め精度よく位置合わせされた場合の測定値と同様の測定値に変換されている。
したがって、以下では、特に断らない限り、図5(a)、(b)を参照して説明する。
In this way the step S5, the corrected inclination φ of the plane S 0, the
Therefore, for example, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the position coordinates of the tops of the surfaces are determined by the first
Accordingly, the following description will be given with reference to FIGS. 5A and 5B unless otherwise specified.
次に、ステップS6を行う。本ステップは、第1面14a、第2面14bの面頂の位置の情報と各面の曲率半径の情報とに基づいて、第1面14aと第2面14bとの間の面間隔を算出する工程である。
図5(a)に示すように、被検レンズ14が平面S0に対して角度θだけ傾いていると、干渉が起こる面頂Pa、Pbは、レンズ光軸OLからずれている。
以下では、ステップS5によって算出された面頂Pa、Pbの位置座標をそれぞれ、(xa,ya,za)、(xb,yb,zb)とし、第1面14a、第2面14bの曲率半径をRa、Rbとする。ただし、各曲率半径の正負は、凹凸に応じて決まるものとし、z軸の正方向に凸の場合に正、z軸の正方向に凹の場合に負の値を有するものとする。
また、レンズ光軸OLと第1面14a、第2面14bとが交差する点を、それぞれ点P0a、P0bとする。
Next, step S6 is performed. In this step, the surface interval between the
As shown in FIG. 5 (a), when the
In the following description, the position coordinates of the surface apexes P a and P b calculated in step S5 are (x a , y a , z a ) and (x b , y b , z b ), respectively, and the
The lens optical axis O L a
面間隔dは、演算部22によって点P0aと点P0bとの位置座標を算出し、これらの2点間の距離として算出される。以下、この算出方法の一例について説明する。
第1面14aの球心C14aの座標は、第1面14aの曲率半径Raを用いて、(xa,ya,za−Ra)と表される。
第2面14bの球心C14bの座標は、第2面14bの曲率半径Rbを用いて、(xb,yb,zb−Rb)と表される。
したがって、球心C14a、C14bを通るレンズ光軸OLに沿う直線は、媒介変数kを用いて、次式(1)〜(5)のように表すことができる。
なお、第1面14aの曲率半径Ra、第2面14bの曲率半径Rbは予め記憶部23に記憶されている。このため、演算部22は、これらの曲率半径を記憶部23から読み出して計算に使用する。
The surface interval d is calculated as a distance between these two points by calculating the position coordinates of the points P 0a and P 0b by the
Coordinates of the spherical center C 14a of the
Coordinates of the spherical center C 14b of the
Accordingly, a straight line along the spherical center C 14a, lens optical axis O L through the C 14b, using the parametric k, can be expressed by the following equation (1) to (5).
The curvature radius R a of the
x=(1−k)・xa+xb ・・・(1)
y=(1−k)・ya+yb ・・・(2)
z=(1−k)・za’+zb’ ・・・(3)
za’=za−Ra ・・・(4)
zb’=zb−Rb ・・・(5)
x = (1-k) · x a + x b (1)
y = (1-k) .y a + y b (2)
z = (1-k) · z a ′ + z b ′ (3)
z a ′ = z a −R a (4)
z b ′ = z b −R b (5)
また、第1面14a、第2面14bの球面の方程式は、次式(6)、(7)で表すことができる。
The spherical equations of the
(x−xa)2+(y−ya)2+(z−za’)2=Ra 2 ・・・(6)
(x−xb)2+(y−yb)2+(z−zb’)2=Rb 2 ・・・(7)
(X-x a) 2 + (y-y a) 2 + (z-z a ') 2 = R a 2 ··· (6)
(X-x b) 2 + (y-y b) 2 + (z-z b ') 2 = R b 2 ··· (7)
よって、点P0a、P0bの位置座標は、式(1)〜(3)を式(6)、(7)に代入して得られるkに関する2次方程式を解くことによって求めることができる。
すなわち、式(1)〜(3)を式(6)に代入すると、次式(8)、(9)、(10)、(11)が得られる。
Therefore, the position coordinates of the points P 0a and P 0b can be obtained by solving a quadratic equation relating to k obtained by substituting the equations (1) to (3) into the equations (6) and (7).
That is, when the expressions (1) to (3) are substituted into the expression (6), the following expressions (8), (9), (10), and (11) are obtained.
A・k2+B・k+C=0 ・・・(8)
A=xa 2+ya 2+za’2 ・・・(9)
B=−2・(xa・xb+ya・yb+za’・za’) ・・・(10)
C=xb 2+yb 2+zb’2−Ra 2 ・・・(11)
A · k 2 + B · k + C = 0 (8)
A = x a 2 + y a 2 + z a ′ 2 (9)
B = −2 · (x a · x b + y a · y b + z a '· z a ') (10)
C = x b 2 + y b 2 + z b '2 -R a 2 ··· (11)
また、式(1)〜(3)を式(7)に代入すると、次式(12)、(13)、(14)、(15)が得られる。 Further, when Expressions (1) to (3) are substituted into Expression (7), the following Expressions (12), (13), (14), and (15) are obtained.
D・k2+E・k+F=0 ・・・(12)
D=xa 2+ya 2+za’2 ・・・(13)
E=−2・(xa 2+ya 2+za’2) ・・・(14)
F=xa 2+ya 2+za’2−Rb 2 ・・・(15)
D · k 2 + E · k + F = 0 (12)
D = x a 2 + y a 2 + z a ′ 2 (13)
E = −2 · (x a 2 + y a 2 + z a ′ 2 ) (14)
F = x a 2 + y a 2 + z a ′ 2 −R b 2 (15)
式(8)を解くと、次式(16)、(17)に示すk1、k2が得られ、式(12)を解くと、次式(18)、(19)に示すk3、k4が得られる。 Solving equation (8) yields k 1 and k 2 shown in the following equations (16) and (17). Solving equation (12) solves k 3 and k in equations (18) and (19) below. k 4 is obtained.
k1={−B+√(B2−4・A・C)}/2・A ・・・(16)
k2={−B−√(B2−4・A・C)}/2・A ・・・(17)
k3={−E+√(E2−4・D・F)}/2・D ・・・(18)
k4={−E−√(E2−4・D・F)}/2・D ・・・(19)
k 1 = {− B + √ (B 2 −4 · A · C)} / 2 · A (16)
k 2 = {− B−√ (B 2 −4 · A · C)} / 2 · A (17)
k 3 = {− E + √ (E 2 −4 · D · F)} / 2 · D (18)
k 4 = {− E−√ (E 2 −4 · D · F)} / 2 · D (19)
次に、上記k1、k2を、上記(1)、(2)、(3)に代入して、点P0aの候補となる2つの位置座標を求め、上記k3、k4を、上記(1)、(2)、(3)に代入して、点P0bの候補となる2つの位置座標を求める。
次に、点P0aの候補である2つの位置座標と、点P0bの候補である2つの位置座標とによって、2点間の距離をそれぞれ求め、2点間の距離が小さくなる方の位置座標の組合せが求める点P0a、P0bである。また、その2点間の距離が面間隔dとなる。
演算部22は、このようにして、面間隔dを算出すると、面間隔dを記憶部23に記憶する。
Next, the above k 1 and k 2 are substituted into the above (1), (2), and (3) to obtain two position coordinates that are candidates for the point P 0a , and the above k 3 and k 4 are Substituting into the above (1), (2), and (3), two position coordinates that are candidates for the point P 0b are obtained.
Next, the distance between the two points is determined by using the two position coordinates that are candidates for the point P 0a and the two position coordinates that are candidates for the point P 0b , respectively, and the position where the distance between the two points is smaller. The combination of coordinates is the points P 0a and P 0b to be obtained. The distance between the two points is the surface interval d.
When the
このようにして、被検レンズ14Aの面間隔dの算出が終了したら、同様にして、被検レンズ14B、14Cの面間隔dを算出し、同様に記憶部23に記憶する。
このようにして、レンズ保持台部9上のすべての被検レンズ14の面間隔を算出したら、演算部22は、算出した各被検レンズ14の面間隔dを記憶部23から読み出して、表示部11に送出して、表示部11に表示させる。
以上で、ステップS6が終了し、面間隔測定装置100による面間隔測定が終了する。
When the calculation of the surface distance d of the
After calculating the surface distances of all the
Thus, step S6 is finished, and the face distance measurement by the face
このように、本実施形態では、演算部22は、光電検出部8a、8bで測定された合成光束L2c、L4cの光強度分布の時間変化から、干渉が発生した第1面14a、第2面14b面頂Pa、Pbの位置の情報を算出する面頂位置算出部を構成している。
また、演算部22は、第1面14a、第2面14bに関して面頂位置算出部で算出された面頂Pa、Pbの位置の情報と、予め取得された第1面14a、第2面14bの曲率半径Ra、Rbの情報とに基づいて、レンズ光軸OLに沿う方向における第1面14a、第2面14bの間の面間隔を算出する面間隔算出部を構成している。
Thus, in this embodiment, the calculating
The
このように、面間隔測定装置100によれば、低コヒーレンス光による干渉の発生位置と、光強度のピークの発生タイミングとを検出することにより、被検レンズ14の第1面14a、14bの面頂Pa、Pbの位置情報を取得し、この面頂Pa、Pbの位置情報と予め取得された第1面14a、14bの曲率半径Ra、Rbの情報とに基づいて、面間隔dを算出するため、被検レンズ14の偏心調整を行うことなく、面間隔dの測定を行うことができる。
さらに、レンズ保持台部9上に複数の被検レンズ14を載置して、面間隔dを同時に測定することができる。
被検レンズ14は、レンズ保持台部9に載置するのみでよいため、被検レンズ14の載せ替えを迅速の行うことができる。これにより測定効率を向上することができる。
As described above, according to the inter-surface
Furthermore, a plurality of
Since the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態の面間隔測定装置について説明する。
図9は、本発明の第2の実施形態の面間隔測定装置の構成を示す模式的な構成図である。図10は、本発明の第2の実施形態の面間隔測定装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
Next, a surface interval measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the inter-surface distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the surface distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図9に示すように、本実施形態の面間隔測定装置110は、上記第1の実施形態の面間隔測定装置100と同様にして被検レンズ14の面間隔を測定する装置である。
面間隔測定装置110は、上記第1の実施形態の面間隔測定装置100に第1の位置調整部31a(移動部)、第2の位置調整部31b(移動部)を追加し、面間隔測定装置100の制御ユニット10に代えて、制御ユニット30を備えたものである。
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. 9, the surface
The surface
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
第1の位置調整部31a(第2の位置調整部31b)は、第1の干渉測定部1a(第2の干渉測定部1b)のレンズ保持台部9に対して移動して、レンズ保持台部9に対する位置および姿勢を調整する移動部である。
第1の位置調整部31a(第2の位置調整部31b)は、本実施形態では、第1の干渉測定部1a(第2の干渉測定部1b)を水平の2軸方向に移動する水平移動ステージと、第1の干渉測定部1a(第2の干渉測定部1b)の姿勢を鉛直軸に対して傾斜させる傾斜ステージとの組合せからなる。
第1の位置調整部31a(第2の位置調整部31b)は、制御ユニット30と通信可能に接続され、制御ユニット30からの制御信号に基づいて、第1の干渉測定部1a(第2の干渉測定部1b)を移動する。
The first
In the present embodiment, the first
The first
制御ユニット30は、図10に示すように、上記第1の実施形態の制御ユニット10に移動制御部42を追加し、測定制御部21に代えて測定制御部41を備えたものである。
As shown in FIG. 10, the
移動制御部42は、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのそれぞれの光電検出部8a、8bで検出された各反射球13の位置を基準として、第1の位置調整部31aおよび第2の位置調整部31bの動作を制御して、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのレンズ保持台部9に対する位置調整を行うものである。
このため、移動制御部42は、演算部22、第1の位置調整部31a、および第2の位置調整部31bと通信可能に接続されている。
The
For this reason, the
測定制御部41は、上記第1の実施形態の測定制御部21と同様に、測定者の操作入力に基づいて、面間隔測定装置110の測定動作全体を制御するものである。ただし、面間隔の測定に先立って、反射球13の位置を基準として、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのレンズ保持台部9に対する位置調整の動作制御を行う点が、上記第1の実施形態と異なる。
測定制御部41が行う制御に関しては、面間隔測定装置110の動作説明の中で説明する。
Similar to the
The control performed by the measurement control unit 41 will be described in the explanation of the operation of the surface
次に、本実施形態の面間隔測定装置110の動作について説明する。
図11は、本発明の第2の実施形態の面間隔測定装置を用いた測定動作の測定フローを示すフローチャートである。
Next, operation | movement of the surface
FIG. 11 is a flowchart showing a measurement flow of a measurement operation using the inter-surface distance measurement apparatus according to the second embodiment of the present invention.
面間隔測定装置110によって、レンズの面間隔を測定するには、図11に示すステップS11〜S20を、図11に示す測定フローにしたがって実行する。
In order to measure the lens surface interval by the surface
ステップS11は、上記第1の実施形態におけるステップS1と同様なステップである。 Step S11 is the same as step S1 in the first embodiment.
次に、ステップS12を行う。本ステップは、第1の干渉測定部1a、第2の干渉測定部1bにおいて、光源2a、2bを点灯し、測定光束L1m、L3mをそれぞれ各反射球13の表面13a、13bに照射するステップである。
ただし、面間隔測定装置110における第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bは、第1の位置調整部31aおよび第2の位置調整部31bによって、レンズ保持台部9に対して移動可能に保持されている点のみが異なる。
このため、本ステップでも、単に光源2a、2bを点灯すれば、各反射球13の表面13a、13bにも測定光束L1m、L3mが照射されることになる。
以上で、ステップS12が終了する。
Next, step S12 is performed. In this step, the
However, the first
For this reason, also in this step, if the
Above, step S12 is complete | finished.
次に、ステップS13を行う。本ステップは、測定制御部41が、光路長変更部7a、7bにより参照光束L1r、L3rの光路長を変化させる範囲が、各反射球13のみによる干渉の反射スポットの画像がすべて取得される範囲のみである点を除いて、上記第1の実施形態のステップS3と同様なステップである。
次に行うステップS14を行う。本ステップは、測定制御部41が、演算部22に各反射球13での反射光束と参照光束との干渉による光強度のピーク発生位置と、光強度のピークの発生タイミングとを検出させる点を除いて、上記第1の実施形態のステップS4と同様なステップである。
Next, step S13 is performed. In this step, the range in which the measurement control unit 41 changes the optical path lengths of the reference light beams L1r and L3r by the optical path
Next step S14 is performed. In this step, the measurement control unit 41 causes the
次に、ステップS15を行う。本ステップは、各反射球13での反射光束と参照光束との干渉による光強度のピーク発生位置と、光強度のピークの発生タイミングとから、干渉測定部とレンズ保持台部との相対位置を算出し、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bをレンズ保持台部9に対して位置合わせするステップである。
本ステップでは、上記第1の実施形態のステップS5と同様にして、演算部22が、各反射球13の反射による干渉に基づく光強度のピーク発生位置(x,y)と、光強度のピークの発生タイミングを表す時間t1、t2、t3とから、光軸O2に対する、反射球13A、13B、13Cの球心C1、C2、C3が規定する平面S0の傾きφ(図8(b)参照)と、球心C1、C2、C3の位置座標を算出する。
演算部22は、面S0の傾きφと球心C1、C2、C3の位置座標とを移動制御部42に送出する。
Next, step S15 is performed. In this step, the relative position between the interference measuring unit and the lens holder is determined from the light intensity peak generation position caused by the interference between the reflected light beam and the reference light beam at each reflecting
In this step, similarly to step S5 of the first embodiment, the
The
移動制御部42では、演算部22から送出された平面S0の傾きφを0にするように、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bの姿勢を変更する制御信号を、第1の位置調整部31aおよび第2の位置調整部31bに送出する。
次に、移動制御部42は、演算部22から送出された球心C1、C2、C3の位置座標を基準として、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのレンズ保持台部9に対する水平方向の位置合わせを行う制御信号を、第1の位置調整部31aおよび第2の位置調整部31bに送出する。
これにより、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのレンズ保持台部9に対する位置および姿勢が調整され、平面S0と光軸O2、O4が直交し、光電検出部8a、8bにおける水平方向の各受光部の位置が互いに対向する位置に位置合わせされる。
以上でステップS15が終了する。
In the
Next, the
Thus, the position and attitude with respect to the
Step S15 is complete | finished above.
次に、ステップS16を行う。本ステップは、第1の干渉測定部1a、第2の干渉測定部1bにおいて、測定光束L1m、L3mをそれぞれ第1面14a、第2面14bに照射するステップである。
本実施形態では、上記第1の実施形態と同様に、測定光束L1m、L3mは、各反射球13とともに各被検レンズ14にも照射されるため、上記ステップS13終了後も光源2a、2bを点灯していれば、特に新たな動作を行う必要はない。
本ステップの開始前に、光源2a、2bが消灯されている場合には、本ステップにおいて、測定制御部41により光源2a、2bを点灯させる。
Next, step S16 is performed. This step is a step of irradiating the
In the present embodiment, as in the first embodiment, the measurement light beams L1m and L3m are irradiated on the
If the
次に、ステップS17を行う。本ステップは、上記第1の実施形態のステップS3と略同様にして画像データを取得するが、各被検レンズ14の第1面14a、第2面14bでの反射の干渉による光強度のピークを検出できる範囲の画像データを取得する点が異なる。
例えば、ステップS15によって、各反射球13の位置が測定されるため、本ステップでは、被検レンズ14が配置される範囲以外の画像をマスクした画像データを取得することが可能である。
また、光路長変更部7a、7bによって光路長を変化させる範囲は、各被検レンズ14の第1面14a、第2面14bの面頂が存在する範囲のみで変化させることが可能である。
このように、本ステップでは、各反射球13での反射による干渉の画像を取得する場合に比べて、画像データ量や、光路長の変化範囲を低減することができるため、より迅速な測定が可能となる。
Next, step S17 is performed. In this step, image data is acquired in substantially the same manner as in step S3 of the first embodiment, but the peak of the light intensity due to the interference of reflection on the
For example, since the position of each reflecting
Further, the range in which the optical path length is changed by the optical path
Thus, in this step, since the amount of image data and the change range of the optical path length can be reduced as compared with the case where an image of interference due to reflection by each
次に、ステップS18を行う。本ステップは、各被検レンズ14の第1面14a、第2面14bでの反射の干渉による光強度のピーク発生位置と、光強度のピークの発生タイミングのみを検出する点を除いて、上記第1の実施形態のステップS4と同様である。
本ステップにおいても、各反射球13での反射の干渉による光強度のピーク発生位置と発生タイミングを取得する場合に比べて、演算時間を低減することができるため、より迅速な測定が可能となる。
Next, step S18 is performed. This step is the above except that only the light intensity peak generation position and the light intensity peak generation timing due to the interference of reflection on the
Also in this step, the calculation time can be reduced as compared with the case where the peak generation position and generation timing of the light intensity due to the interference of reflection from each
次に、ステップS19を行う。本ステップは、ステップS18で検出したピーク発生位置と発生タイミングとから、第1面14a、第2面14bの面頂の位置の情報を算出するステップである。
本実施形態では、ステップS15によって、レンズ保持台部9に対する第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bの位置および姿勢が調整済みであるため、ステップS18で検出したピーク発生位置と、発生タイミングに基づく面頂の高さとは、そのまま、面頂の位置座標(x,y,z)になる。
Next, step S19 is performed. This step is a step of calculating information on the positions of the top surfaces of the
In this embodiment, since the positions and postures of the first
次に、ステップS20を行う。本ステップは、上記第1の実施形態のステップS6とまったく同様なステップである。
これにより、上記第1の実施形態と同様にして、各被検レンズ14の面間隔dが算出され、表示部11に表示される。
以上で、ステップS20が終了し、面間隔測定装置110による面間隔の測定が終了する。
Next, step S20 is performed. This step is exactly the same as step S6 of the first embodiment.
Thereby, similarly to the first embodiment, the surface distance d of each
Thus, step S20 is completed, and the measurement of the surface interval by the surface
面間隔測定装置110によれば、上記第1の実施形態と同様に、被検レンズの偏心調整を行うことなく、面間隔の測定を行うことができ、複数の被検レンズの同時測定が可能になる。
特に、面間隔測定装置110では、ステップS12〜S15を行うことにより、レンズ保持台部9に対する第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bの位置調整が行われる。このため、このように位置調整された状態が保持されている間は、ステップS12〜S15を再実行することなく、他の被検レンズ14を載せ替えて測定を続けることができる。これにより、2回目以降の測定は、ステップS11、S16〜S20を行うのみでよい。
このため、多数の被検レンズ14の面間隔を連続的に測定する場合に、特に測定効率を向上することができる。
また、面間隔測定装置110は、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bの位置調整を、各反射球13の位置測定に基づいて自動的に決定するため、位置調整を迅速に行うことができ、測定精度が良好な測定を容易に行うことができる。
According to the surface
In particular, in the surface
For this reason, measurement efficiency can be improved especially when measuring the surface interval of
Further, since the surface
なお、上記各実施形態の説明では、基準位置参照部が3つの反射球13からなる場合の例で説明したが、基準位置参照部は、レンズ保持台部9の姿勢と位置とを特定できれば、4つ以上設けてもよい。
また、基準位置参照部の形状は球には限定されず、半球、楕円体、先端に微小な平坦反射面を有する突起体等の形状を有する反射体を用いてもよい。また、反射面は、凸面には限定されず、凹面で構成してもよい。
また、上面9a側の反射面と、下面9b側の反射面との位置関係が既知であれば、各反射体は、上面9aと下面9bとに分けて配置してもよい。
In the description of each of the above embodiments, the example in which the reference position reference unit includes the three reflecting
The shape of the reference position reference portion is not limited to a sphere, and a reflector having a shape such as a hemisphere, an ellipsoid, or a protrusion having a minute flat reflection surface at the tip may be used. The reflecting surface is not limited to a convex surface, and may be a concave surface.
If the positional relationship between the reflecting surface on the
上記各実施形態の説明では、第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bにそれぞれ光源2a、2bを有する場合の例で説明したが、光源2a、2bは、単一の低コヒーレンス光源からの光束を光ファイバなどによって分岐させた構成を用いることも可能である。
この場合、干渉測定部の一方から照射された測定光束と、干渉測定部のもう一方から照射された測定光束の重ね合わせによる干渉信号が光電検出部で検出されないように、各干渉測定部の間隔と参照ミラーの移動範囲を適宜設定しておく。
In the description of each of the above embodiments, an example in which the first
In this case, the interval between each interference measurement unit is set so that the photoelectric detection unit does not detect an interference signal generated by superimposing the measurement beam irradiated from one of the interference measurement units and the measurement beam irradiated from the other of the interference measurement units. And the moving range of the reference mirror is set appropriately.
上記第1の実施形態の説明では、基準位置参照部として、反射球13を設けた場合の例で説明したが、予め、レンズ保持台部9と第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bとの位置合わせが必要な位置合わせ精度で実施されていれば、基準位置参照部を削除した構成も可能である。
この場合の面間隔測定動作は、上記第2の実施形態におけるステップS11、S16〜S20をこの順に実行すればよい。
In the description of the first embodiment, the example in which the
In this case, the surface distance measurement operation may be performed in this order in steps S11 and S16 to S20 in the second embodiment.
上記第2の実施形態の説明では、第1の位置調整部31aおよび第2の位置調整部31bが、それぞれ第1の干渉測定部1aおよび第2の干渉測定部1bのレンズ保持台部9に対する位置および姿勢を調整する場合の例で説明したが、位置調整機構は、調整が必要な方向の調整機構のみを備えていればよい。
例えば、光軸の傾きが組立調整によって必要な精度に容易に調整できる場合には、姿勢の調整機構を省略し、水平方向の移動のみを行う構成を採用することができる。
In the description of the second embodiment, the first
For example, when the inclination of the optical axis can be easily adjusted to the required accuracy by assembly adjustment, a configuration in which the posture adjustment mechanism is omitted and only the movement in the horizontal direction can be adopted.
上記各実施形態では、光路長変更部が、参照光束を反射する参照ミラーの位置を変更して光路長を変更する場合の例で説明したが、光路長が変更できれば他の手段を用いて光路長を変更することも可能である。
例えば、参照ミラーに代えて、例えば、コーナーキューブ等の平面ミラー以外の反射部材を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the optical path length changing unit has been described as an example of changing the optical path length by changing the position of the reference mirror that reflects the reference light beam. However, if the optical path length can be changed, the optical path can be changed using other means. It is also possible to change the length.
For example, instead of the reference mirror, for example, a reflecting member other than a plane mirror such as a corner cube may be used.
上記各実施形態では、干渉測定部がレンズ保持台部9を挟んで2台配置された場合の例で説明したが、干渉測定部をレンズ保持台部9に対して相対移動させることにより、上面9a側の測定と、下面9b側の測定とを1台の干渉測定部によって順次行うようにすれば、干渉測定部を1台のみを有する構成も可能である。
また、被検レンズ14の一方の面が平面からなる球面レンズの場合には、レンズ保持台部9上にレンズ平面を配置し、レンズ平面を基準として、球面の面頂の位置を測定することにより、面間隔を測定することが可能である。
In each of the above embodiments, the example in which two interference measurement units are arranged with the
In addition, when one surface of the
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を代えたり、削除したりして実施することができる。 In addition, all the components described in the above embodiments can be implemented by appropriately changing or deleting combinations within the scope of the technical idea of the present invention.
1a 第1の干渉測定部(干渉測定部)
1b 第2の干渉測定部(干渉測定部)
2a、2b 光源
3a、3b コリメータレンズ
4a、4b ハーフミラー(光束分割部、光束合成部)
5a、5b 参照ミラー
6a、6b 移動ステージ
7a、7b 光路長変更部
8a、8b 光電検出部
9 レンズ保持台部
10、30 制御ユニット
13、13A、13B、13C 反射球(基準位置参照部)
14、14A、14B、14C 被検レンズ(球面レンズ)
14a 第1面(レンズ面)
14b 第2面(レンズ面)
20 画像取得部
21、41 測定制御部
22 演算部(面頂位置算出部、面間隔算出部)
23 記憶部
31a 第1の位置調整部
31b 第2の位置調整部
42 移動制御部
100、110 面間隔測定装置
L1、L3 平行光束
L1m、L3m 測定光束
L1r、L3r 参照光束
L2c、L4c 合成光束
L2m、L4m 反射光束
La、Lb 光束(低コヒーレンス光)
O1、O2、O3、O4 光軸
OL レンズ光軸
Pa、Pb、P1a、P2a、P3a、Qa、Qb、Q1a、Q2a、Q3a 面頂
Ra、Rb 曲率半径
S0 平面
1a First interference measurement unit (interference measurement unit)
1b Second interference measurement unit (interference measurement unit)
2a,
5a, 5b Reference mirrors 6a,
14, 14A, 14B, 14C Test lens (spherical lens)
14a First surface (lens surface)
14b Second surface (lens surface)
20
23
O 1 , O 2 , O 3 , O 4 Optical axis OL Lens optical axis P a , P b , P 1a , P 2a , P 3a , Q a , Q b , Q 1a , Q 2a , Q 3a surface top R a , R b curvature radius S 0 plane
Claims (7)
低コヒーレンス光を発生する光源と、
該光源からの光束を平行光束にするコリメータレンズと、
該コリメータレンズによって形成された前記平行光束を測定光束と参照光束とに分割する光束分割部と、
前記測定光束の光路上に配置され、前記被検レンズを保持するレンズ保持台部と、
前記参照光束の光路長を変化させる光路長変更部と、
前記測定光束のうち、前記被検レンズで反射された反射光束と、前記光路長変更部によって光路長が変更された前記参照光束とを重ね合わせて合成光束を形成する光束合成部と、
前記光路長変更部による前記参照光束の光路長変化に伴う干渉による前記合成光束の光強度分布の変化を測定する光電検出部と、
該光電検出部で測定された前記合成光束の光強度分布の時間変化から、干渉が発生した前記被検レンズのレンズ面の面頂の位置の情報を算出する面頂位置算出部と、
前記被検レンズの2つのレンズ面に関して前記面頂位置算出部で算出された前記面頂の位置の情報と、予め取得された前記2つのレンズ面の曲率半径の情報とに基づいて、前記被検レンズのレンズ光軸に沿う方向における前記2つのレンズ面の間の面間隔を算出する面間隔算出部と、
を備える、面間隔測定装置。 A surface interval measuring device for measuring a surface interval of a lens to be measured comprising a spherical lens,
A light source that generates low coherence light;
A collimator lens for converting the light beam from the light source into a parallel beam;
A light beam splitting unit that splits the parallel light beam formed by the collimator lens into a measurement light beam and a reference light beam;
A lens holder that is disposed on the optical path of the measurement light beam and holds the test lens;
An optical path length changing unit for changing an optical path length of the reference light beam;
A light beam combining unit that forms a combined light beam by superimposing a reflected light beam reflected by the test lens among the measurement light beam and the reference light beam whose optical path length has been changed by the optical path length changing unit;
A photoelectric detector that measures a change in light intensity distribution of the combined light beam due to interference caused by an optical path length change of the reference light beam by the optical path length changing unit;
A surface apex position calculation unit that calculates information on the position of the surface of the lens surface of the lens in which the interference has occurred, from the time change of the light intensity distribution of the combined light beam measured by the photoelectric detection unit;
Based on the information on the position of the surface apex calculated by the surface apex position calculation unit with respect to the two lens surfaces of the lens to be tested and the information on the radius of curvature of the two lens surfaces acquired in advance, A surface interval calculator that calculates a surface interval between the two lens surfaces in the direction along the lens optical axis of the lens;
A surface interval measuring device comprising:
前記光電検出部により検出可能な、少なくとも3つの基準位置参照部を備え、
前記面頂位置算出部は、
前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記面頂の位置の情報を算出する
ことを特徴とする、請求項1に記載の面間隔測定装置。 The lens holder is
Comprising at least three reference position reference parts detectable by the photoelectric detection part;
The surface top position calculation unit
2. The surface interval measuring device according to claim 1, wherein the information on the position of the top of the surface is calculated based on the position of the reference position reference unit detected by the photoelectric detection unit.
3つの反射球からなる
ことを特徴とする、請求項2に記載の面間隔測定装置。 The reference position reference unit is
The inter-surface distance measuring apparatus according to claim 2, comprising three reflecting spheres.
前記レンズ保持台部を挟んで、前記被検レンズの2つのレンズ面の一方に対向して配置された第1の干渉測定部と、前記被検レンズの2つのレンズ面の他方に対向して配置された第2の干渉測定部とからなり、
前記面頂位置算出部は、
前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部で測定された前記合成光束の光強度分布の時間変化から、干渉が発生した前記2つのレンズ面の一方の面頂の位置の情報と、前記2つのレンズ面の他方の面頂の位置の情報とを算出する
ことを特徴とする、請求項1に記載の面間隔測定装置。 The interference measurement unit having the light source, the collimator lens, the light beam splitting unit, the optical path length changing unit, the light beam combining unit, and the photoelectric detection unit,
A first interference measurement unit disposed opposite to one of the two lens surfaces of the test lens across the lens holding base, and opposite to the other of the two lens surfaces of the test lens A second interferometric measurement unit arranged,
The surface top position calculation unit
One of the two lens surfaces on which interference has occurred is obtained from a temporal change in the light intensity distribution of the combined light beam measured by the photoelectric detection unit of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit. 2. The inter-surface distance measuring apparatus according to claim 1, wherein information on a position of a surface top and information on a position of the other surface top of the two lens surfaces are calculated.
前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部により検出可能な、少なくとも3つの基準位置参照部を備え、
前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれにおいて、
前記面頂位置算出部は、前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記面頂の位置の情報を算出する
ことを特徴とする、請求項4に記載の面間隔測定装置。 The lens holder is
Comprising at least three reference position reference units that can be detected by the photoelectric detection units of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit;
In each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit,
5. The surface according to claim 4, wherein the surface top position calculation unit calculates information on the position of the surface top on the basis of the position of the reference position reference unit detected by the photoelectric detection unit. Distance measuring device.
3つの反射球からなる
ことを特徴とする、請求項5に記載の面間隔測定装置。 The reference position reference unit is
The inter-surface distance measuring device according to claim 5, comprising three reflective spheres.
前記レンズ保持台部に少なくとも3つ設けられ、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部により位置検出可能な基準位置参照部と、
前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部のそれぞれの前記光電検出部で検出された前記基準位置参照部の位置を基準として、前記移動部の動作を制御して、前記第1の干渉測定部および前記第2の干渉測定部の前記レンズ保持台部に対する位置調整を行う移動制御部と、
を備える
ことを特徴とする、請求項4に記載の面間隔測定装置。 A moving unit that independently moves the first interference measuring unit and the second interference measuring unit with respect to the lens holding base;
A reference position reference unit that is provided in at least three of the lens holding base unit and can be detected by the photoelectric detection unit of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit;
The operation of the moving unit is controlled based on the position of the reference position reference unit detected by the photoelectric detection unit of each of the first interference measurement unit and the second interference measurement unit, and the first interference measurement unit and the second interference measurement unit are controlled. A movement control unit for adjusting the position of the interference measurement unit and the second interference measurement unit with respect to the lens holding base unit;
The surface interval measuring device according to claim 4, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013078584A JP2014202589A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Surface interval measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013078584A JP2014202589A (en) | 2013-04-04 | 2013-04-04 | Surface interval measurement device |
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ID=52353145
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016099239A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 株式会社ミツトヨ | Shape measurement device |
CN107063640A (en) * | 2016-12-23 | 2017-08-18 | 歌尔科技有限公司 | A kind of backrest-type twin-lens light axis consistency measurement jig and its method of testing |
-
2013
- 2013-04-04 JP JP2013078584A patent/JP2014202589A/en active Pending
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CN107063640A (en) * | 2016-12-23 | 2017-08-18 | 歌尔科技有限公司 | A kind of backrest-type twin-lens light axis consistency measurement jig and its method of testing |
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