JP2657405B2 - アナモフィックレンズの測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、縦方向と横方向とで曲率が異なるアナモ
フィックレンズの形状等を測定するための方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、レンズの形状を測定する手段としては、干渉縞
を利用する方法が多くとられており、特に球面レンズに
おいてはニュートン板を用いる方法が簡便なものとして
利用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、アナモフィックレンズを検査する場合
には、ニュートン板を利用しても検出されるニュートン
リングが真円とならないため、予定の精度に達している
か否かを検査することが困難であった。

［発明の目的］ この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであ
り、アナモフィックレンズの形状を正確に測定すること
ができる方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１の発明は、光源から発する光束を集光レンズ
を介して載物台に取り付けた所定の曲面を有する基準原
器の曲率中心へ向けて収束させ、該基準原器によって反
射された光束をビームスプリッターで分離して前記曲率
中心とほぼ共役な位置に設けられた受光面に結像させる
第段階と、前記載物台に被検物であるアナモフィックレ
ンズを前記光束が該アナモフィックレンズの一方の主経
線の曲率中心へ向けて収束するよう取り付ける第２段階
と、前記受光面上に前記アナモフィックレンズによる反
射光を結像させて、得られた像と前記基準原器による像
と比較することにより、該アナモフィックレンズの測定
を行なう第３段階と、を有することを特徴とする。

請求項２の発明は、光源から発する光束を集光レンズ
を介して載物台に取り付けた被検物であるアナモフィッ
クレンズにおけるトーリック面の一方の主経線の曲率中
心へ向けて収束させ、該トーリック面によって反射され
た光束をビームスプリッターで分離して前記曲率中心と
ほぼ共役な位置に設けられた受光面に結像させる第４段
階と、前記アナモフィックレンズを、前記トーリック面
の他方の主経線の曲率中心を通り、該他方の主経線を含
む平面に対して垂直な軸をほぼ中心に回転させつつ前記
受光面上に形成される像の観察を行う第５段階と、を有
することを特徴とする。

［作用］ 上記方法によれば、光源から発する光束がアナモフィ
ックレンズの一方の主経線方向の曲率中心へ向けて集束
する場合には、このレンズ面で反射された光束は受光面
上に線状に集束する。この線の状態を見ることにより、
一方の主経線方向の曲率、偏心、面精度等を測定するこ
とができる。

また、線像が形成された状態でアナモフィックレンズ
を回転させた場合には、各点における偏心の差として上
記とは異なる方向の主経線の傾きを測定することができ
る。

［実施例］ 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図から第６図はこの発明の一実施例を示したもの
である。

第１図は発明に係る方法を実現するために用いられる
装置の具体的な構成を示したものである。

この装置は、基板10と、この基板に対してスライド自
在に設けられて被検物を載置する微動載物台20と、以下
の光学素子とから構成されている。

30は光源としてのヘリウムネオンレーザー管であり、
このレーザー管から発する光束は第１ミラー31、第２ミ
ラー32を介してビームエキスパンダー33に入射する。

このビームエキスパンダー33を出射した平行光束はビ
ームスプリッター34によって２つの光路に分割される。
直進してビームスプリッター34を透過した光束は集光レ
ンズ35を介して集束光として微動載物台20にセットされ
た被検物であるアナモフィックレンズALに達する。

アナモフィックレンズALで反射された光束は、ビーム
スプリッター34に戻り、その一部は第３ミラー37、結像
レンズ38を介して受光面に設けられたCCDカメラ39に到
達する。

第２図（Ａ）（Ｂ）は微動載物台20にアナモフィック
レンズALを集光レンズ35を出射した光束がアナモフィッ
クレンズALの一方の主経線方向の曲率中心に集束するよ
うに載置した状態を示しており、（Ａ）は第１図と同一
な平面（以下水平断面という）内、（Ｂ）はこれと垂直
な平面（以下垂直断面という）内の光路を示したもので
ある。

反射面が球面であれば、入射光束をその曲率中心に集
束するよう設定すれば反射光は入射光と同一の光路を戻
り、受光面39a上に点像を形成する。

しかし、アナモフィックレンズALは水平断面内と垂直
断面内とで曲率が異なるため、（Ｂ）に示したように一
方の主経線方向の曲率中心に光束を集光させると、
（Ａ）に示すように他方の主経線方向に対しては広がり
を持ち、全体として線像を形成することとなる。

但し、垂直断面内の主経線方向が円でなければ線像が
太るため、最小線幅を測定することによって一方の主経
線方向の曲線と真円との差異を測定することができる。

次に、上記装置を用いたアナモフィックレンズの測定
方法について説明する。

《曲率半径の測定》 トーリック面の一主経線方向の曲率半径、あるいはシ
リンダー面の曲率半径は、基準シリンダー原器との差を
とることによって測定を行う。

第３図は曲率半径を測定するための原理を示したもの
である。すなわち、所定の正確な曲率半径Ｒを有する基
準シリンダー原器による反射光と被検レンズ40による反
射光とが同一の光路をとるように設定し、その間の移動
量Ａを求めることにより被検レンズ40の一方の主経線に
沿う曲率半径Ｒ′をＲ′＝Ｒ−Ａによって求めることが
できる。

この曲率半径を求めるには以下の手順による。

まずシリンダー原器を微動載物台20に取り付け、シリ
ンダー原器の曲率中心へ向けて光束を収束させるととも
に、シリンダー原器で反射された光束をビームスプリッ
タ34で分離して受光面39a上に結像させる（第１段
階）。

その後、シリンダー原器を取り外して微動載物台20に
被検レンズ40を取り付ける。この場合、被検レンズ40の
一方の主経線の曲率中心に向けて光束が収束するよう、
被検レンズ40を取り付ける（第２段階）。

そして、被検レンズ40で反射された光束をビームスプ
リッタ34で分離し受光面39a上に線像させ、得られた像
とシリンダー原器による像とを比較する（第３段階）。

実際には、第１段階において受光面38a上に線像が結
像されるようにシリンダー原器の位置を設定しておく。
そうすると、第２段階において、微動載物台20に被検レ
ンズ40を取り付けたとき、その被検レンズ40の曲率半径
がシリンダーレンズの曲率半径と異なっていれば、被検
レンズ40による受光面38a上の像は線像とはならない。
そこで、第３段階において、被検レンズ40による前記像
が線像となるよう（すなわち、シリンダー原器による像
に合致するよう比較しながら）微動載物台20を移動さ
せ、その移動量からシリンダー原器との曲率半径の差を
求めることができる。

シリンダーレンズは比較的高精度な加工が行い易いた
め、原器として用いるのに適している。

なお、上記の手段によれば、被検面が凹面である場合
にも同様にして曲率半径を検出できる。

《偏心の測定》 次に、アナモフィックレンズの偏心の測定方法につい
て説明する。第４図は偏心測定の原理を示したものであ
り、実線は入射光、破線は反射光を示している。

この場合にも、基準シリンダー原器との比較から偏心
量を測定する。ここでレンズの偏心とは、載物台20に当
接するレンズの当て付け面を基準とした曲率中心の位置
が原器の曲率中心の位置とズレていることをいう。

第４図に示したように、基準シリンダー原器による反
射光の集光位置を記憶しておき、原器と被検レンズ40と
を取り替えて被検レンズ40による反射光の集光位置を検
出する。

これらの集光位置のズレ量Ｂ′と、光学系の倍率とか
ら被検レンズ40の一方の主経線に沿う偏心量Ｂを求める
ことができる。

《主経線の傾き測定》 次に、トーリック面の主経線の傾きを測定する手段を
第５図に基づいて説明する。第５図は第１図及び第２図
（Ａ）と同様な水平断面を示したものである。

トーリック面の水平断面方向の主経線の傾きを測定す
る場合には、まず被検レンズ40を円形の皿50に貼ったま
ま微動載物台20に回転可能にセットし、第５図に破線で
示したようにレンズの一方の端部が測定点（装置の光軸
との交点近傍）となるよう皿50を調整する。そして、被
検レンズ40の垂直断面方向の主経線の曲率中心に向けて
光束を収束させるとともに、被検レンズ40で反射された
光束をビームスプリッタ34で分離して受光面39a上に結
像させる（第４段階）。皿50の回転中心は、被検レンズ
40の水平断面内の主経線の曲率中心である。

その後、被検レンズ40による反射光が受光面39a上に
線像を結ぶよう光束が垂直断面方向の曲率中心へ向けて
収束する位置に微動載物台20を調整し、皿50を図中に矢
印で示したように回転させてレンズ全面を走査するとと
もに、受光面39a上に形成される像の観察を行う（第５
段階）。

被検レンズ40は水平断面内の主経線の曲率中心を軸と
して回転されるため、装置の光軸とを含む垂直断面とト
ーリック面との交差曲線の曲率中心は、その光軸を含む
垂直断面内に位置することとなる。従って、水平断面方
向の主経線に傾きがなければ、受光面39aに形成される
線像は光束が走査したとしても移動しない。

レンズの研磨の偏り等により主経線に傾きがあれば、
実際の主経線が理想的な主経線から離れた点において
は、垂直断面方向の曲率中心の偏心として、偏心がない
場合に線像が形成される位置とは異なる位置に線像が形
成される。

主経線に傾きがあれば、各点における偏心量が変化す
るため、光束の走査に伴って受光面39a上に形成される
線像の位置が移動する。従って、第５段階での像の観察
において、線像の移動を観察することにより、水平断面
方向の主経線の傾きを測定することができる。

《面精度の測定》 面精度の測定に際しては、微動載物台20に被検レンズ
をセットして線像を形成する前後で載物台をスライドさ
せ、受光面上に現われる像を検査する。

第６図はトーリック面の面精度を検査した結果を示す
説明図である。

良品の場合には、線像の形成前後のデフォーカス状態
で両側にトーリック面の有効光束径外の面だれによる線
像が形成されると共に、それらの内側は一様に明部とな
り、線像形成時には一本の細い線像が形成される。

不良品は面に細かい凹凸があるため、局部的に半径が
異なる。従って、曲率半径が概略同一であってもデフォ
ーカス状態で明部の中に局部的な曲率半径の違いによる
線像が形成され、線像形成時にも周囲にフレアーが出現
する。

よって、上記の検査によって検出される像の状態を評
価することにより、面精度に関する良品と不良品とを識
別することができる。

［効果］ 以上、説明してきたように請求項１の測定方法によれ
ば、基準原器との比較をとることにより、アナモフィッ
クレンズの一方の主経線に沿う曲率半径、偏心等の測定
を正確に、しかも容易に行なうことができる。

請求項２の測定方法によれば、一方の主経線の傾きを
容易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るアナモフィックレンズの測定方
法を実現するための装置の一例を示す構成図、第２図
（Ａ）（Ｂ）は第１図に示した光学系の説明図、第３図
は曲率半径測定の原理を示す説明図、第４図は偏心測定
の原理を示す説明図、第５図は主経線の傾き測定を示す
説明図、第６図は受光面上に形成される像の説明図であ
る。 20……微動載物台 30……光源 33……ビームエキスパンダー 34……ビームスプリッター 35……集光レンズ 39a……受光面 40……被検レンズ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から発する光束を集光レンズを介して
   載物台に取り付けた所定の曲面を有する基準原器の曲率
   中心へ向けて収束させ、該基準原器によって反射された
   光束をビームスプリッターで分離して前記曲率中心とほ
   ぼ共役な位置に設けられた受光面に結像させる第１段階
   と、 前記載物台に被検物であるアナモフィックレンズを前記
   光束が該アナモフィックレンズの一方の主経線の曲率中
   心へ向けて収束するよう取り付ける第２段階と、 前記受光面上に前記アナモフィックレンズによる反射光
   を結像させて、得られた像と前記基準原器による像と比
   較することにより、該アナモフィックレンズの測定を行
   なう第３段階と、を有することを特徴とするアナモフィ
   ックレンズの測定方法。
2. 【請求項２】光源から発する光束を集光レンズを介して
   載物台に取り付けた被検物であるアナモフィックレンズ
   におけるトーリック面の一方の主経線の曲率中心へ向け
   て収束させ、該トーリック面によって反射された光束を
   ビームスプリッターで分離して前記曲率中心とほぼ共役
   な位置に設けられた受光面に結像させる第４段階と、 前記アナモフィックレンズを、前記トーリック面の他方
   の主経線の曲率中心を通り、該他方の主経線を含む平面
   に対して垂直な軸をほぼ中心に回転させつつ前記受光面
   上に形成される像の観察を行う第５段階と、を有するこ
   とを特徴とするアナモフィックレンズの測定方法。