JP2621119B2 - レンズ系の偏心測定方法および装置 - Google Patents

レンズ系の偏心測定方法および装置

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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
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    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ系の偏心測定方法および装置に係
り、特に、被測定レンズ系がズームレンズのようにエレ
メント数が多く、かつ内部に移動部分を有するレンズ系
の偏心測定方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、一般的なレンズ系の偏心測定方法としてはオー
トコリメーション法が採用されている。このオートコリ
メーション法は、第4図aにて示すごとく、レンズ系を
構成する各レンズ面S1,S2,S3,S4のうち、測定しようと
する面、例えば面S1の見かけの曲率中心、即ち、被測定
面と観察系との間に存在する別の面によって生ずる被測
定面の虚像の曲率中心の位置Aに、オートコリメーショ
ンによって指標I1を投影し、面S1による等倍の反射像I2
をAと同じ位置に生じさせる方式である。このとき、測
定の基準軸Bに関して全ての面に偏心がなければ、この
基準軸B上に指標像I1の反射像I2が形成されるが、もし
何れかの面に偏心が存在すれば、基準軸Bと直交し図面
の紙面に平行なY方向にΔY、或いは紙面と直交するZ
方向にΔZだけふれた位置に反射像I2が形成されること
になる。このふれ量ΔY及びΔZ(以下略してΔとす
る)は個々の面の偏心量εに比例するので、各面につい
てその見かけの曲率中心位置に投影した指標像I1のこの
ようなふれ量Δの測定値を得れば、計算によってこの測
定基準軸Bに対する各面の偏心量εを求めることができ
るのである。
このオートコリメーション方式には、第4図bにて示
すごときレンズ回転法や、特公昭51−9620号公報に開示
されているごときイメージローテータを応用したレンズ
静止方式(第4図c参照)等がある。
レンズ回転法は、第4図bにて示すように、軸Bに沿
って光線S,コンデンサーレンズCにより、指標Iを被測
定レンズ系Lの各レンズ面S1,S2,S3,……の予め定めら
れた曲率中心位置に順次投影し、この指標Iを半透鏡H,
コリメーターレンズKを介して被測定レンズ系Lの該当
レンズ面で反射させて等倍の反射像I2を形成し、被測定
レンズ系Lを基準軸Bを中心に回転させながら、反射像
I2を半透鏡Hにより側方に反射し結像面Fに反射像I2
結像させ、接眼レンズEで、観察し、ふれ量ΔY,ΔZを
求める方法である。
又、特公昭51−9620号公報に開示された技術は、基準
軸Bに沿って、光源S,コンデンサーレンズCにより、指
標Iを被測定レンズ系Lの各レンズ面S1,S2,S3……の予
め定められ曲率中心位置に順次投影し、この指標Iを半
透鏡H,コリメータレンズKを介して被測定レンズ系Lの
該当レンズ面で反射させ等倍の反射像I2を形成させ、コ
リメータレンズKと被測定レンズ系Lの間に、半透鏡
H′を斜設するとともに、基準軸設定用光学系として、
光源S′,コンデンサーレンズC′,指標I0,コリメー
ターレンズK′イメージローテータRを配設して構成し
たものである。かかる構成によれば、光学系の光源
S′,コンデンサーレンズC′により、指標I0を結像面
Fに、コリメータレンズK′,イメージローテータR,半
透鏡H′を介して結像させ、前記反射像I2と指標I0の像
I0 2を観察し、像I0 2の中心から反射像I2との座標差をと
り、ふれ量ΔY,ΔZを求めることができるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術においてはそれぞれ次の
ような問題点があり、レンズ系の偏心量測定手段として
は満足できるものではなかった。
まず、第4図bにて示すごとき回転法においては、被
測定レンズ系Lがズームレンズのように内部に移動部分
を有する場合には、この移動部分のガタによる影響のた
めに被測定レンズが横向(カメラレンズにおいては指標
位置)の場合には偏心量を測定できないという欠点を有
し、そのために被測定レンズを縦方向でしか測定できな
いという問題点があった。
又、イメージローテータを応用したレンズ静止方式
(第4図c参照)においては、イメージローテータRに
よる基準軸は、測定用コリメータレンズKのアライメン
トずれの変化分を完全に補正できないという欠点があ
る。何故ならば、測定用コリメーターレンズKの光路往
復のアライメントずれΔに対して、帰り分しか補正しな
い(Δ/2分)ためである。そのために、測定用コリメー
ターレンズKの交換,移動,調整に対して基準軸設定用
光学系の調整が必要となり、作業性,作業効率が著しく
悪くなり、しかも測定誤差が生じ易くなるという問題点
があった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、第4図cにて示す構成を改良することにより
上記従来の問題点を解決したレンズ系の偏心測定方法お
よび装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は、本発明に係るレンズ系の偏心測定装置1の
基本構成(概念図)を示す説明図である。図に示すよう
に偏心測定装置1は、光源2,コンデンサーレンズ3,指標
4,半透鏡5,測定用コリメーターレンズ6,被測定レンズ系
7,結像面8と、軸設定用光学系を構成する半透鏡9,イメ
ージローテータ10,コリメーターレンズ11,反射鏡12とよ
り構成してある。
〔作 用〕
上記構成においては、測定に際し、光源2と、測定用
コリメーターレンズ6を調整して指標4を被測定レンズ
系7の被測定面に投影し、結像面8での指標4の反射像
の座標を求めるとともに、イメージローテータ10を回転
して光源2,コリメーターレンズ11を調整し、結像8に反
射鏡12による指標4の反射像を映してその回転中心の座
標を求め、この両者の座標差から「ふれ量(偏心量)」
が求められる。
〔実施例〕
以下、図面を用いて本発明の1実施例について詳細に
説明する。なお、以下の説明において、第1図にて示し
た各構成部に対応する構成部には、その構成の理解を容
易にするために同一符号を付すものとする。
(第1実施例) 第2図は、本発明に係るレンズ系の偏心測定装置1お
よび方法を説明するための第1実施例を示す構成説明図
である。
図において2で示すのは、被測定レンズ系7に指標を
投影するための光源としての半導体レーザで、本実施例
においては、測定に際して十分な反射像を得るために赤
外半導体レーザを用いている。3で示すのは半導体レー
ザ2の集光スポットを補正するためなコンデンサーレン
ズ、5で示すのは半導体レーザ2の偏心特性を用いて被
測定レンズ系(固定してある)7からの反射像を、指標
像拡大用の対物レンズ20,測定用テレビカメラ(観察光
学系)21よりなる結像面部8方向に反射するためのビー
ムスプリッター(片面赤外反射防止)、5aで示すのはビ
ームスプリッター5からの直線偏光の射出光を円偏光に
するためのλ/4板、6で示すのは測定用コリメーターレ
ンズで、矢印方向に移動調節自在の構成となっている。
9で示すのは光路をミラー12側に切り換えるためのペリ
クルビームスプリッター(片面赤外反射防止)で、収差
の影響をできるだけ少なくする機能を有する。22で示す
のは被測定レンズ系7からの反射光を遮るためのシャッ
ター、23で示すのはミラー12側からの反射光を遮るため
のシャッター、24で示すのは光量調整のための絞りであ
る。10で示すのは、基準軸設定用コリメーターレンズ1
1、ミラー12のアライメントを一定に保つためのイメー
ジローテータ、11で示すのはミラー12からの反射像をテ
レビカメラ21側に結像させるための基準軸設定用コリメ
ーターレンズ、12は指標を反射するためのミラーであ
る。測定用コリメーターレンズ6及び基準軸設定用コリ
メーターレンズ11は、広い投影能力を有し、かつ操作性
を良くするために1群は凹凸交換でき、2群で調整でき
るように設定してある。
次に、上記構成に基づき被測定レンズ系7における被
測定レンズの被測定面のふれ量(偏心量)を測定する作
用について説明する。
まず、基準軸設定用光学系側のシャッター23を閉じた
状態で半導体レーザ2から光を出射させ、測定用コリメ
ーターレンズ6を調整し、被測定レンズ系7内の被測定
レンズに指標(点像)を投影する。又、被測定レンズか
らの反射像をテレビカメラ21に映し出してその反射像の
座標位置を求める。
次に、シャッター22を閉じるとともにシャッター23を
開作動させ、イメージローテータ10を回転して基準軸設
定用コリメーターレンズ11を調整し、テレビカメラ21に
反射像を映し出す。この際、絞り24を介して光量を調整
する。そして、このテレビカメラ21の反射像(回転像)
の中心座標位置を求める。このようにして求めた反射像
(回転像)の中心座標位置と、前述のシャッター23を閉
じて求めた反射像の座標位置との差を求めることによ
り、基準軸設定用光学系により設定される基準軸に対す
る指標像のふれ量ΔY,ΔZを求め、これによりレンズ系
7の偏心量を測定する。
特に、本実施例の偏心測定装置1および方法によれ
ば、従来技術、特に第4図cにて示す従来技術に比して
測定用コリメーターレンズ6のアライメントずれを完全
に補正できる利点があり、このことから、測定用コリメ
ーターレンズ6の交換,移動,調整に対して基準軸設定
用光学系の調整が不必要となり、作業性の向上,測定精
度の大幅な向上が図れる。又、イメージローテータ10を
用いているので、基準軸設定用光学系のコリメーターレ
ンズ11の交換,移動による影響を相殺できる利点があ
る。
(第2実施例) 第3図に本発明に係る偏心測定方法および装置1との
第2実施例を示す。本実施例の特徴は、第2図にて示す
第1実施例の構成において、シャッター22,23を取り除
くとともに、測定用テレビカメラ21を画像処理装置30及
び画像観察用モニター31と接続して構成した点である。
画像処理装置30は、測定用テレビカメラ21にて得られた
画像を処理するためのもので、加算処理機能と重心検出
機能とを有しており、イメージローテータ10の1回転に
ついて8枚の画像をとって加算処理し、9点の重心を検
出することによりふれ量ΔY,ΔZを求めることができる
ように設定構成してある。その他の構成は第1実施例と
同様であるので、第2図にて示した構成部と同様の構成
部には同一符号を付してその説明を省略する。
本実施例の作用は、第1実施例とほぼ同様である。即
ち、まず、半導体レーザ2から光を出射させ、測定用コ
リメーターレンズ6を調整し、被測定レンズ系7内の被
測定レンズに指標(点像)を投影し、テレビカメラ21に
反射像を映し出す。次に、イメージローテータ10を回転
し、コリメーターレンズ11と絞り24を調整し、同様にテ
レビカメラ21に反射像(回転像)を映し出す。そして、
イメージローテータ1回転について8枚の画像をとって
加算処理し、9点の重心を検出することにより、ふれ量
ΔY,ΔZを求めるものである。
本実施例によれば、第1実施例における大型の2個の
シャッター22,23を不必要化できる利点がある。その他
の効果は、第1実施例同一であるのでその説明を省略す
る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、測定用コリメーターレ
ンズのアライメントずれを完全に補正することができ、
測定用コリメーターレンズの交換,移動,調整に対し
て、基準軸設定用光学系の調整不必要となり、作業性,
作業効率の向上、測定精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る装置の基本構成説明図、 第2図は、本発明に係る装置の第1実施例を示す構成説
明図、 第3図は、本発明に係る装置の第2実施例を示す構成説
明図、 第4a,b,cは、従来技術の説明図である。 2……光源 3……コンデンサーレンズ 4……指標 5……半透鏡 6……測定用コリメーターレンズ 7……被測定レンズ系 8……結像面 9……半透鏡 10……イメージローテータ 11……コリメーターレンズ 12……反射鏡

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定レンズ系の予め計算された位置に指
    標像を投影し、被測定レンズ系内の被測定面による反射
    像の基準軸からのふれ量を観察光学系を用いて測定し、
    計算により各レンズ面の偏心量を求めるレンズ系の偏心
    測定方法において、 被測定レンズ系と、測定用コリメーターレンズ系との間
    に光路を2分する半透鏡を斜設し、一方の光路にイメー
    ジローテータ、コリメーターレンズ、反射鏡よりなる基
    準軸設定用光学系を配設し、この基準軸設定用光学系の
    イメージローテータを回転してその反射鏡による反射像
    の回転中心を求めて基準軸とし、他方の光路に前記被測
    定レンズ系を固定し、被測定レンズ系内の被測定面によ
    る反射像の前記求めた基準軸に対するふれ量を測定する
    ことにより偏心量を求めることを特徴とするレンズ系の
    偏心測定方法。
  2. 【請求項2】被測定レンズ系の予め計算された位置に指
    標像を投影し、被測定レンズ系内の被測定面による反射
    像の基準軸からのふれ量を観察光学系を用いて測定し、
    計算により各レンズ面の偏心量を求めるように構成して
    なるレンズ系の偏心測定方法において、 被測定レンズ系と測定用コリメーターレンズ系との間に
    光路を2分する半透鏡を斜設し、一方の光路にイメージ
    ローテータ、コリメータレンズ、反射鏡よりなる基準軸
    設定用光学系を配設するとともにその反射鏡による反射
    像の回転中心を基準軸とし、他方の光路に前記被測定レ
    ンズ系を固定し、被測定レンズ系からの反射像の前記基
    準軸に対するふれ量を測定することにより偏心量を求め
    るように構成したことを特徴とするレンズ系の偏心測定
    装置。
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