JP2678473B2 - アナモフィックレンズの測定装置 - 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
フィックレンズを測定するための装置に関するものであ
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
ができる装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記目的を達成させるため、光源部と、
該光源部から発する光束を被検物であるアナモフィック
レンズの一方の主経線の曲率中心へ向けて収束させる集
光レンズと、アナモフィックレンズを載置して光束の進
行方向に沿ってスライド自在な載物台と、アナモフィッ
クレンズによって反射されて集光レンズを透過した反射
光束を光源部から集光レンズまでの光路中から分離する
ビームスプリッターと、ビームスプリッターにより分離
された光路中で前記の曲率中心とほぼ共役な位置に設け
られた受光面とを有する構成としたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、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収束
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、
レンズの形状、面精度等を測定することができる。

また、線像を形成した状態で被検物を回転、あるいは
載物台のスライド方向と垂直な方向にスライドさせるこ
とにより、主経線、母線の傾きを検出することができ
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７図はこの発明の一実施例を示したもの
である。

第１図は実施例に係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。

載物台にセットされたレンズ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４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（以下垂直断面という）内、（Ｂ）はこれと垂直
な平面（以下水平断面という）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線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。

具体的には、まずシリンダー原器を微動載物台20に取
り付けて受光面39a上に線像が形成される位置に設定す
る（第１段階）。

その後、原器を取り外して被検レンズ40を取り付け、
微動載物台20を受光面３のａ上に線像が形成される位置
まで移動させる（第２段階）。同様に線像が形成される
位置は、入射光が被検レンズ40の曲率中心に向かい、反
射光が原器の場合と同一の光路を戻る場合であるので、
その移動量を測定する（第３段階）ことにより、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、母線の傾き測定》 次に、トーリック面の主経線あるいはシリンダー面の
母線の傾きを測定する手段を第５図及び第６図に基づい
て説明する。両図は第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。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
集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させる
（第４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、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。

シリンダー面の母線の傾きを測定するためには、載物
台20にシリンダーレンズを載置し、光源30から発する光
束を集光レンズ35を介してシリンダーレンズの母線と垂
直な主経線の曲率中心へ向けて収束させ、CCDカメラ39
の受光面に結像させる。次に、シリンダーレンズを第６
図に示したように母線方向に沿って平行にスライドさせ
る。母線に傾きがあれば、その点における偏心として検
出されるため、レンズ全体を走査することによって上記
と同様な原理により全体的な母線の傾き量を測定するこ
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７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この発明に係る測定装置に
よれば、基準原器との比較をとることにより、アナモフ
ィックレンズの形状の測定を正確に、しかも容易に行な
うことができる。

また、線像を形成した状態でレンズを回転、あるいは
スライドさせることにより、主経線、母線の傾きを容易
に検出することができる。

【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装
置の一実施例を示す構成図、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図及び第６図は主経線の傾き測定を示す説明
図、第７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……コリメートレンズ 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 (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部と、該光源部から発する光束を被検
   物であるアナモフィックレンズの一方の主経線の曲率中
   心へ向けて収束される集光レンズと、前記アナモフィッ
   クレンズを載置して光束の進行方向に沿ってスライド自
   在な載物台と、前記アナモフィックレンズによって反射
   されて前記集光レンズを透過した反射光束を前記光源部
   から前記集光レンズまでの光路中から分離するビームス
   プリッターと、該ビームスプリッターにより分離された
   光路中で前記曲率中心とほぼ共役な位置に設けられた受
   光面とを備えることを特徴とするアナモフィックレンズ
   の測定装置。
2. 【請求項２】前記載置台は、前記アナモフィックレンズ
   の前記一方の主経線に対して直交する他方の主経線の曲
   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自在な皿を有していることを特徴
   とする請求項１に記載のアナモフィックレンズの測定装
   置。
3. 【請求項３】前記載置台は、前記集光レンズからの光束
   の進行方向に対して垂直な方向にレンズをスライドさせ
   る機構を有していることを特徴とする請求項１に記載の
   アナモフィックレンズの測定装置。