JP3372324B2 - レンズ系の偏心測定装置および偏心測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ系の各面の偏心
量を測定する偏心測定装置および偏心測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的なレンズ系の偏心量の測定
方法としては、オートコリメーション法が知られてい
る。このオートコリメーション法について、図１１を用
いて説明する。図１１は、一般に用いられているオート
コリメーション法にて、レンズ面の偏心を測定する場合
の光路図である。図に示すように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 の見かけ上の曲率中心、すなわち
被測定面と観察系との間に存在する別の面によって結像
される面Ｓ₁ の曲率中心の像の位置に、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。

【０００３】上記の場合において測定基準軸Ｂに関して
全てのレンズ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、もしいずれかの
レンズ面に偏心が存在すれば、基準軸Ｂと直交し図面の
紙面と平行なＸ方向にΔＸ、あるいは紙面と直交する方
向にΔＹだけ振れた位置に反射像Ｉ₂ が形成されること
になる。この振れ量ΔＸ及びΔＹ（以下略してΔとす
る）は、個々のレンズ面の偏心量εに比例するので各レ
ンズ面について、その見かけの球心位置に投影した指標
像Ｉ₁ の等倍反射像Ｉ₂ の振れ量Δを測定すれば、計算
によってこの測定基準軸Ｂに対する各レンズ面の偏心量
を求めることができる。

【０００４】上記オートコリメーション法を利用した技
術としては、例えば先に本出願人が提案した特開平３−
１０７７３９号公報に開示されている。図１２は、上記
公報に記載された偏心測定装置の構成図で、この偏心測
定装置には、測定基準軸Ｂ上に光源Ｓが配置されてお
り、光源Ｓから出射された光束の射出方向の光軸軸上に
は、光源Ｓ側から順次ビームスプリッターＨ、コリメー
ターレンズ系Ｋ、基準軸設定用のビームスプリッター
Ｈ’が直列配設されている。上記ビームスプリッターＨ
により分岐屈曲した観察軸Ｚ上には、光源Ｓと光学的に
共役な位置に結像面Ｉが配設されている。ビームスプリ
ッターＨ’は、上記コリメーターレンズ系Ｋに入射した
光束を分岐するもので、分岐された一方の光軸Ｂ’上に
は、イメージローテーターＲ、コリメーターレンズ
Ｋ’、ミラーＭが配設されている。また 他方の光軸上
には、被測定レンズ系Ｌを取り付ける被測定レンズ取付
部Ｎが配置され、ビームスプリッターＨ’を透過した光
束が被測定レンズ系Ｌに入射するように構成されてい
る。

【０００５】上記構成の偏心測定装置にあっては、基準
軸Ｂに沿って、光源Ｓの像を、コリメーターレンズ系Ｋ
によって被測定レンズ系Ｌの各レンズ面Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ
3 、Ｓ4 ・・・・・の予め曲率中心位置に順次投影し、
光源Ｓの像をビームスプリッターＨ、コリメーターレン
ズ系Ｋ、ビームスプリッターＨ’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反射像を形成するとと
もに、光源Ｓより射出した光束の一部をビームスプリッ
ターＨ’によって光軸Ｂ’方向に導き、コリメーターレ
ンズＫ’によって平行光束とした後ミラーＭで反射さ
せ、逆の経路で光源Ｓの方向に戻し、その戻ってきた光
束をビームスプリッターＨによって観察軸Ｚの方向に反
射させ、結像面Ｉ上に反射像を結像させる。続いてイメ
ージローテーターＲを回転させると、反射像は結像面Ｉ
上で回転するが、この反射像の回転中心の位置と、被測
定レンズ系Ｌ中レンズ面による反射像の位置を比較し
て、その振れ量ΔＸ、ΔＹを求めることができる。

【０００６】上記装置によれば、基準軸Ｂ上に配設され
たコリメーターレンズＫのアライメントずれを完全に補
正することができ、また測定用コリメーターレンズＫの
移動に対してミラーＭ、コリメーターレンズＫ’、イメ
ージローテーターＲの心出し調整は不要になり、作業効
率のよい測定を行うことができる。さらに、測定中は被
測定レンズ系を回転させる必要がなく、静止状態のまま
で測定できるので、ズームレンズのように可動部が多
く、測定中に回転させると偏心状態が変化してしまうよ
うなレンズ系についても高精度に偏心測定を実施するこ
とが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、次のような問題点があった。図１２におい
て、被測定レンズ取付部Ｎは基準軸Ｂに対して固定され
ているため、測定時の被測定レンズ系Ｌの姿勢は、１状
態に限定されることになる（図１２においては、測定時
の被測定レンズ系Ｌの姿勢は横向き状態に限定され
る）。一般に、カメラ用のレンズ系などでは、実際の使
用時の被測定レンズ系Ｌの姿勢が１状態に限定される場
合はむしろ少なく、鉛直方向を含めたあらゆる方向で使
用される場合が多い。そのため、被測定レンズ系Ｌがこ
のような条件で使用される場合は、使用条件での、被測
定レンズ系Ｌ内部の各レンズ面の偏心状態を確認するこ
とが必要となるが、上記従来技術では測定できない。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、様々な姿勢での被測定レンズ系内部の
各レンズ面（すなわち被測定面）の偏心測定を可能にし
たレンズ系の偏心測定装置および偏心測定方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のレンズ系の偏心測定装置は、被測定レン
ズ系のあらかじ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が、基準軸設定
用光学系により定まる基準軸から離れた振れ量を観察光
学系を用いて測定し、計算により被測定レンズ系におけ
る各被測定面の偏心量を求めるように構成したレンズ系
の偏心測定装置において、光源側から順次、光源と光源
の像を被測定レンズ系に投影するためのコリメーターレ
ンズと光路切り替え手段とを配置し、該光路切り替え手
段によって分岐される光軸の一方に、前記基準軸設定用
光学系を構成し、前記光路切り替え手段のもう一方の光
軸上に、該光軸の方向を重力の方向である鉛直方向と該
鉛直方向に垂直な水平方向とを含む平面内で変化させる
ための光路偏向手段を配置するとともに、該光路偏向手
段によって偏向された光軸上に、前記被測定レンズ系を
取り付けるための被測定レンズ系取付部材を配置して構
成した。また本発明のレンズ系の偏心測定装置は、被測
定レンズ系のあらかじ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が、基準
軸設定用光学系により定まる基準軸から離れた振れ量を
観察光学系を用いて測定し、計算により被測定レンズ系
における各被測定面の偏心量を求めるように構成したレ
ンズ系の偏心測定装置において、光源側から順次、光源
とビームスプリッターと光源の像を被測定レンズ系に投
影するためのコリメーターレンズと光路切り替え手段と
を配置し、該光路切り替え手段によって分岐される光軸
の一方に、イメージローテーター、コリメーターレン
ズ、反射鏡からなる基準軸設定用光学系を構成し、前記
光路切り替え手段のもう一方の光軸上に、該光軸の方向
を重力の方向である鉛直方向と該鉛直方向に垂直な水平
方向とを含む平面内で変化させるための光路偏向手段を
配置するとともに、該光路偏向手段によって偏向された
光軸上に、前記被測定レンズ系を取り付けるための被測
定レンズ系取付部材を配置した。また本発明のレンズ系
の偏心測定方法は、被測定レンズ系のあらかじめ計算さ
れた光軸上の位置に、光源による指標像を投影し、被測
定レンズ系内の被測定面による反射像が、基準軸設定用
光学系により定まる基準軸から離れた振れ量を観察光学
系を用いて測定し、計算により被測定レンズ系における
各被測定面の偏心量を求めるようにしたレンズ系の偏心
測定方法において、前記被測定レンズ系を取り付けた被
測定レンズ系取付部材における前記光源側に光路偏向部
材を配設し、前記被測定レンズ系のあらかじめ計算され
た光軸上の位置に投影される前記指標像の光束を、前記
光路偏向部材を用いて偏向させ、この偏向した方向の延
長上に前記被測定レンズ系取付部材を移動させて該測定
レンズ系取付部材に取り付けられた被測定レンズ系の姿
勢を変更し、この変更後の姿勢で前記被測定レンズ系内
の被測定面の偏心量を測定することとした。

【００１０】図１及び図２は、本発明に係るレンズ系の
偏心測定装置の例示の基本構成を示す概略構成図であ
る。図１に基づき、本発明の例示のレンズ系の偏心測定
装置を以下に説明する。図１において、１は光源、２は
ビームスプリッターであり、光軸３上に直列配設されて
いる。また光軸３は前記ビームスプリッター２により、
光軸４と光軸５に分岐させられる。１７はスポット像の
観察手段であり、光軸４上に配設されている。６はコリ
メーターレンズ、７は光路切り替え手段であり、前記光
源１側から順次、光軸５上に直列配設されている。前記
光路切り替え手段７によって、前記光軸５は光軸８と光
軸９に分岐させられる。このうち、光軸８上には、前記
光路切り替え手段７側から順次、イメージローテーター
１０、コリメーターレンズ１１、ミラー１２が直列配設
され、基準軸設定用光学系１３が構成されている。また
前記光軸９の側には、光路偏向手段としての光路偏向部
材１４及び被測定レンズ系取付部１５が直列配設され、
被測定レンズ系１６が被測定レンズ系取付部１５に取り
付けられている。

【００１１】

【作用】次に、図１及び図２に基づき、上記構成のレン
ズ系の偏心測定装置の作用について説明する。光源１か
ら射出した光束は、ビームスプリッター２を透過し、コ
リメーターレンズ６によって集束ないしは発散させられ
て、光路切り替え手段７に入射する。ここで光路切り替
え手段７にて光束を光軸８側に入射させる。光軸８側に
入射した光束は、イメージローテーター１０を透過し、
コリメーターレンズ１１によって平行光となり、ミラー
１２に入射する。その後、光束はミラー１２で反射し
て、入射時と逆の光路をたどって、コリメーターレンズ
１１により入射時とおなじビーム形状に集束ないしは発
散させられ、イメージローテーター１０を透過して光路
切り替え手段７に入射する。ここで、光束は光軸５上を
逆行してコリメーターレンズ６を透過し、ビームスプリ
ッター２にて反射して、光軸４の方向に反射する。

【００１２】光軸８に対して、イメージローテーター１
０、コリメーターレンズ１１、ミラー１２のいずれかが
偏心していると、この状態でイメージローテーター１０
を回転させると、光軸４側に反射した光束は回転する。
この回転中心が、測定の際の基準位置（基準軸）とな
る。この光束によるスポットの位置を観察手段１７にて
観察し、回転中心の位置を測定しておく。次に、光路切
り替え手段７の状態に変え、コリメーターレンズ６から
射出した光束が光軸９の側に入射するようにする。光束
は、光路偏向手段１４を透過し、被測定レンズ系取付部
１５に取り付けられた被測定レンズ系１６に入射する。
この光束は、被測定レンズ系１６内部のレンズ面にて反
射し、入射時の光路を逆行し、ビームスプリッター２に
達する。ここで光束は反射して光軸４の方向に進む。こ
の光束によるスポット像を観察手段１７にて観察し、そ
の位置を測定しておく。

【００１３】基準軸設定用光学系１３から反射してきた
光束の回転中心と、被測定レンズ系１６内部のレンズ面
から反射してきた光束の集光位置との位置の差が振れ量
となる。被測定レンズ系１６内部の各面について、この
振れ量を測定しておけば、計算によって、各面の偏心量
を算出することができる。

【００１４】このような測定において、光路切り替え手
段７によってコリメーターレンズからの射出光束を光軸
９側に切り換え、被測定レンズ系１６からの反射光の位
置を測定する際に、図２に示すように光路偏向手段１４
を用いて光軸９の方向を、重力の方向である鉛直方向と
この方向に垂直な水平方向とを含む面内で偏向させる。
光軸９の方向の変化に伴い、光束の射出方向も変化す
る。この変化に対応して、光軸９の延長上に被測定レン
ズ系取付部１５の位置を移動させれば、被測定レンズ系
１６の姿勢を変更することができる。以上のような作用
により、様々な姿勢状態での、被測定レンズ系内の各面
の偏心状態を測定することが可能となる。

【００１５】

【実施例１】図３は、本発明の実施例１のレンズ系の偏
心量測定装置を示す構成図である。なお、紙面は水平な
面であるとする。図３において、２１は光源であるレー
ザーダイオ−ドで、このレーザーダイオ−ド２１から出
射されるレーザー光の光軸上には、レーザーダイオ−ド
２１側から順次、Ｐ偏光の殆どを透過しかつＳ偏光の殆
どを反射する偏光ビームスプリッター２２、１／４波長
板２３、コリメーターレンズ第１群２４、コリメーター
レンズ第２群２５、コリメーターレンズ第３群２６が配
設されている。上記レーザーダイオ−ド２１は、偏光ビ
ームスプリッター２２にＰ偏光が入射するように配設さ
れている。

【００１６】また、コリメーターレンズ第１群２４側か
ら光軸に沿って偏光ビームスプリッタ２２に入射したＳ
偏光の光束が反射する側の光軸、すなわち偏光ビームス
プリッター２２により反射された光軸の延長上には、カ
メラ用結像レンズ２７及びＣＣＤカメラ２８が配設され
ている。これらは、結像レンズ２７の物点がレーザーダ
イオ−ド２１と光学的に共役な位置となり、ＣＣＤカメ
ラ２８のＣＣＤ受光面が結像レンズ２７の像点となるよ
うに配置されている。

【００１７】ＣＣＤカメラ２８にはイメージメモリ３５
が接続されており、ＣＣＤカメラ２８からのビデオ出力
信号は、イメージメモリ３５に入力された後、コンピュ
ータ３６にて計算処理される。コンピュータ３６には、
測定に必要なデータをコンピュータ３６に入力するため
のデータ入力部３７と、入力されたデータ及びコンピュ
ータ３６による計算結果を表示する出力部３８が接続さ
れている。

【００１８】２９は光路切り替え手段であるロンボイド
プリズムであり、コリメーターレンズ第３群２６から射
出する光軸上に挿入・排除可能な構造となっている。３
０はイメージローテーターであるペチャンプリズムであ
り、図６に示すように２体のプリズムを組み合わせて構
成されている。３１はコリメーターレンズ第４群、３２
はコリメーターレンズ第５群、３３は平面ミラーであ
り、これらのペチャンプリズム３０、コリメーターレン
ズ第４群３１、コリメーターレンズ第５群３２、平面ミ
ラー３３によって基準軸設定用光学系が構成されてい
る。

【００１９】３９はコリメーターレンズ第３群からの光
束の光路偏向部材である。光路偏向部材３９は、レーザ
ー光の光軸上に配置された直角プリズム３９Ａと、直角
プリズム３９Ａを上記光軸回りに回転可能に支持するベ
アリング３９Ｂ、ハウジング３９Ｃよりなり、直角プリ
ズム３９Ａを図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、
ベアリング３９Ｂの回転軸と平行な直角プリズム３９Ａ
面が下及び真横を向く２位置で固定させることができる
ように構成されている。３４及び４０は、被測定レンズ
系１６を取り付ける被測定レンズ系取付台であり、直角
プリズム３９Ａの２つの固定位置における光軸の延長上
にそれぞれ配置されている。図５は、図３中の矢印Ａの
方向から光路偏向手段３９、被測定レンズ系取付台３４
及び被測定レンズ系取付台４０を見た図である。

【００２０】次に、図３及び図４に基づき、本実施例の
作用について説明する。まず、コンピュータ３６に被測
定レンズ系１６の各レンズ面の曲率半径、次のレンズ面
との面間隔、次のレンズ面との間の屈折率を入力し、偏
心計算に必要な係数及び各レンズ面の曲率中心の位置を
計算させておく。

【００２１】次に、偏心の状態を測定したい姿勢となる
ように被測定レンズ系１６を取り付ける。被測定レンズ
系取付台４０に取り付けたときは、被測定レンズ系１６
は横向きとなり、被測定レンズ系取付台３４に取り付け
た場合は、垂直方向上向きの位置となる。被測定レンズ
系１６を取り付けた位置に応じて、光路偏向部材３９の
位置を調整する。被測定レンズ系取付台４０に被測定レ
ンズ系１６を取り付けた場合は、図４（ｂ）のように直
角プリズム３９Ａの射出面が被測定レンズ系取付台４０
の側を向くような位置とし、被測定レンズ系取付台３４
に取り付けた場合は、図４（ａ）のように直角プリズム
３９Ａの射出面が被測定レンズ系取付台３４の側を向く
ような位置とする。

【００２２】測定の際には、レーザーダイオ−ド２１か
らレーザー光を射出させる。レーザーダイオ−ド２１
は、Ｐ偏光のレーザー光が偏光ビームスプリッター２２
に入射するような位置関係になっているので、その殆ど
が偏光ビームスプリッター２２を透過し、１／４波長板
２３を透過する際に円偏光となって、コリメーターレン
ズ第１群２４、コリメーターレンズ第２群２５、コリメ
ーターレンズ第３群２６によって、集束ないしは発散さ
れる。コンピュータ３６により計算された、被測定レン
ズ系１６中のレンズ面の曲率中心位置にレーザー光束が
集光するように、コリメーターレンズ各群２４、２５、
２６を軸方向に移動させて、レーザー光の集束位置を調
整する。

【００２３】この状態にした上で、まず、光路切り替え
手段であるロンボイドプリズム２９をコリメーターレン
ズ第３群２６の射出光軸から外した状態とすると、コリ
メーターレンズ第３群２６から射出した光束は光路偏向
手段３９の直角プリズム３９Ａに入射する。直角プリズ
ム３９Ａの反射面において光束は反射し、図４（ａ）の
ような位置に直角プリズム３９Ａを固定した場合は光束
は被測定レンズ系取付台３４の方向に射出し、図４
（ｂ）のような位置に直角プリズム３９Ａを固定した場
合は光束は被測定レンズ系取付台４０の方向に射出す
る。レーザー光束が射出した側の被測定レンズ系取付台
には、被測定レンズ系１６が取り付けられているので、
レーザー光は被測定レンズ系１６に入射し、内部のレン
ズ面の球心位置に集光する。このときレンズ面の表面に
て反射光が発生する。反射光は入射時の光路を逆行し、
直角プリズム３９Ａ、コリメーターレンズ第３群２６、
コリメーターレンズ第２群２５、コリメーターレンズ第
１群２４の順に透過して、１／４波長板２３に達する。
ここで、反射光束は位相変調を受けて円偏光からＳ偏光
となり、偏光ビームスプリッター２２に入射する。偏光
ビームスプリッター２２はＳ偏光の光束を殆ど反射する
ので、ここで入射した光束は殆ど反射することとなる。

【００２４】偏光ビームスプリッター２２で反射した光
束は、レーザーダイオ−ド２１と光学的に共役な位置で
集束し、集束した光束は、結像レンズ２７によってＣＣ
Ｄカメラ２８の受光面（受像面）に結像する。ＣＣＤカ
メラ２８からのビデオ信号はいったんイメージメモリ３
５に取り込まれた後、コンピュータ３６によって読み出
され、ＣＣＤカメラ２８がとらえたスポットの位置計測
がコンピュータ３６によって行われる。

【００２５】次に、ロンボイドプリズム２９をコリメー
ターレンズ第３群２６の射出光路上に挿入する。ロンボ
イドプリズム２９には、コリメーターレンズ第３群２６
からの射出光の一部が入射するが、ロンボイドプリズム
２９の反射面にて反射した後、入射面とは反対側の面か
ら射出してペチャンプリズム３０に入射する。ペチャン
プリズム３０の内部で光束は５回反射した上で射出し、
コリメーターレンズ第４群３１及びコリメーターレンズ
第５群３２を透過する。光束はコリメーターレンズ第５
群３２から射出するが、この射出光が平行光となるよ
う、コリメーターレンズ第４群３１及びコリメーターレ
ンズ第５群３２の位置を軸方向に調整する。

【００２６】コリメーターレンズ第５群３２から平行光
束が射出するようになると、ミラー３３への入射時とミ
ラー３３による反射時とで光束の集束状態が同一となる
ので、ミラー３３にて反射した光束は、入射時の光路を
逆行して１／４波長板２３に達する。ここで、被測定レ
ンズ系１６中のレンズ面からの反射光束と同様、反射光
束は円偏光からＳ偏光に変化し、偏光ビームスプリッタ
ー２２で反射する。反射した光束は、レーザーダイオ−
ド２１と光学的に共役な位置で集光し、集束した光束に
よるスポットは、結像レンズ２７によりＣＣＤカメラ２
８のＣＣＤの受像面に結像する。

【００２７】ここで、ペチャンプリズム３０を、装置光
軸を回転軸として回転させる。ペチャンプリズム３０、
コリメーターレンズ第４群３１、コリメーターレンズ第
５群３２、ミラー３３のうちいずれかが、装置光軸に対
して偏心していると、ミラー３３からの反射像は、ＣＣ
Ｄカメラ２８のＣＣＤ受像面上で回転する。ペチャンプ
リズム３０の回転角９０°毎に４回回転させ、スポット
の回転する画像をイメージメモリ３５にいったん取り込
んだ後、コンピュータ３６にてスポットの位置を求め、
この４つのスポットの位置よりスポットの回転中心を求
める。

【００２８】ここで求めたスポットの回転中心に対し
て、被測定レンズ系１６中のレンズ面からの反射光によ
るスポットがどれだけ離れているか、平面内での２成分
の値を求め、これをその面の振れ量とする。被測定レン
ズ系１６内のレンズ面全面について、この振れ量を求め
れば、計算によって、各面の偏心量を求めることができ
る。被測定レンズ系取付台３４及び被測定レンズ系取付
台４０に被測定レンズ系１６を取り付け、各々測定すれ
ば、各々の状態における各面の偏心量を求めることがで
きる。

【００２９】以上の作用により、被測定レンズ系１６を
測定する際に、その姿勢について横向きか、縦向きかい
ずれの場合を選択することができ、姿勢差による偏心状
態の変化を把握することが可能である。

【００３０】さらに本実施例の固有の効果としては、被
測定レンズ系取付部が固定されているために、被測定レ
ンズ系１６のセッティングが簡単で、かつそれに伴う誤
差が少ないため測定精度を高くできるという点が挙げら
れる。

【００３１】なお、本実施例においては、イメージロー
テーターとしてペチャンプリズム３０を使用したが、同
様の機能を有するドーブプリズム（図７（ａ））、アッ
ベプリズム（図７（ｂ））などを使用しても差し支えな
い。また、ミラー３３は平面ミラーとしたが、入射光束
と反射光束の集光状態が同じになるように、コリメータ
ーレンズ第４群３１及びコリメーターレンズ第５群３２
を調整すればよいので、球面ミラーでも差し支えない。

【００３２】

【実施例２】図８は、本発明の実施例２のレンズ系の偏
心測定装置を示す構成図である。なお、紙面は垂直な面
とする。図８において、４１は光源であるランプで、ラ
ンプ４１からの光軸上には、ランプ４１側から順次、コ
ンデンサーレンズ４２、干渉フィルター４３、チャート
４４、偏光ビームスプリッター２２が配置されている。

【００３３】コリメーターレンズ第１群２４側から光軸
に沿って入射したＳ偏光の光束が反射する側の光軸、す
なわち偏光ビームスプリッター２２により反射された光
軸の延長上には、焦点板４５、接眼レンズ４６が偏光ビ
ームスプリッター２２側から順次配置されている。

【００３４】４７はコリメーターレンズ第３群からの光
束の光路切り替え手段であり、ハーフプリズム４７Ａと
シャッター４７Ｂ、シャッター４７Ｃとで構成されてい
る。

【００３５】４９は光路切り替え手段４７からの光束の
光路偏向手段であるミラーで、軸４８を回転軸として矢
印ＡＬ方向に回転可能に設けられている。５０はミラー
４９の回転角を読み取るためのバーニアである。５１は
アームであり、軸４８を回転軸として回転可能となって
おり、軸４８がある反対側の端部には、被測定レンズ系
取付部５３が設置されている。５２はアーム５１の回転
角を読み取るためのバーニアである。その他の構成要素
については、実施例１と同様であるため、説明を省略す
る。

【００３６】次に、図８に基づき、本実施例の作用につ
いて説明する。ランプ４１から射出した光束は、コンデ
ンサーレンズ４２によって集束させられてチャート４４
を照明するが、チャート４４の前に配置された干渉フィ
ルター４３によって、特定の波長の光によって照明され
ることになる。チャート４４からの光束は、偏光ビーム
スプリッター２２に入射し、光束のうちＰ偏光の光束の
みが透過する。

【００３７】偏光ビームスプリッター２２を透過した光
束は、１／４波長板２３を透過する際に円偏光となり、
コリメーターレンズ第１群２４、コリメーターレンズ第
２群２５、コリメーターレンズ第３群２６によって集束
ないしは発散される。予め被測定レンズ系１６のデータ
より、被測定レンズ系１６内の各面の曲率中心位置を計
算しておき、そこにレーザー光が集束するように、コリ
メーターレンズ各群の位置を調整する。

【００３７】測定の際にはまず、シャッター４７Ｂを開
き、シャッター４７Ｃを閉じた状態とすると、コリメー
ターレンズ第３群２６を射出した光束は、ミラー４９の
方にのみ射出することになり、被測定レンズ系１６中の
レンズ面に光束を入射させる状態になる。この時、被測
定レンズ系１６の姿勢は、アーム５１を軸４８を回転軸
として回転させることにより、被測定レンズ系１６の仰
角（伏角）を＋９０°から−９０°まで変化させること
ができるので、偏心状態を測定したい状態にアーム５１
を回転させる。その上で、バーニア５２を用いてアーム
５１の回転角を読み取る。その上で、ミラー４９を軸４
８を回転軸として、バーニア５２で読み取った角度の半
分だけアーム５１の回転方向と同じ方向に回転させる。
そうすると、傾斜した被測定レンズ系１６に光束を入射
させることができる。被測定レンズ系１６内部のレンズ
面にて発生した反射光は、実施例１と同様に入射時の光
路を逆行し、焦点板４５上に集束し、チャート４４の像
を結像する。この像の位置を、接眼レンズ４６にて目視
で読み取る。

【００３８】次に、シャッター４７Ｂを閉じ、シャッタ
ー４７Ｃを開くと、コリメーターレンズ第３群２６を射
出した光束は基準軸設定用光学系に入射した状態とな
る。実施例１と同様に、コリメーターレンズ第５群３２
からの射出光束が平行光となるように、コリメーターレ
ンズ第４群３１及びコリメーターレンズ第５群３２の位
置を装置光軸方向に調整すると、ミラー３３からの反射
光束は焦点板４５上で集束し、チャート４４の像が結像
する。この状態でペチャンプリズム３０を回転させ、ペ
チャンプリズム３０の回転角９０°毎に４回、チャート
４４の像の位置を目視で読み取り、これより、回転中心
の位置を求める。

【００３９】実施例１と同様に、被測定レンズ系１６中
のレンズ面からの反射光による、チャート４４像の位置
と、基準軸設定用光学系からの反射光による、チャート
４４の像の位置から求めた回転中心の位置とのを差を、
被測定レンズ系１６内部のレンズ面の振れ量とし、この
振れ量を被測定レンズ系１６の各レンズ面毎に求め、こ
れらの振れ量より、被測定レンズ系１６中の各レンズ面
の偏心量を求めることができる。

【００４０】本実施例においては、ミラー４９とアーム
５１を回転させることにより被測定レンズ系の姿勢を連
続的に変化させることが可能であるため、任意の姿勢に
よる偏心量を測定することができる点が挙げられる。

【００４１】

【実施例３】図９は本発明の実施例３を示す構成図であ
る。なお、紙面は水平な面とする。図９において、６１
はコリメーターレンズ第３群２６からの光束の光路偏向
手段であり、無偏光ビームスプリッター６１Ａがベアリ
ング６１Ｂの内部に収納され、さらにハウジング６１Ｃ
に収納して構成されている。ベアリング６１Ｂの、無偏
光ビームスプリッター６１Ａの射出面に対向する部分に
は、無偏光ビームスプリッター６１Ａからの射出光がハ
ウジング６１Ｃの外部に射出するための開口部が設けら
れている。６２はコリメーターレンズ第３群２６と光路
偏向手段６１との間に配設された光路切り替え手段であ
るミラーで、コリメーターレンズ第３群２６の射出光軸
に挿入・排除可能に構成されている。６３は被測定レン
ズ系取付部であり、図１０に示すごとくハウジング６３
Ａとベアリング６３Ｂより構成されており、ベアリング
６３Ｂによって、被測定レンズ系１６を、その光軸付近
の軸を回転軸として回転可能な構造となっている。その
他の部材は、実施例１、２と同様であるので、説明を省
略する。

【００４２】次に、図９及び図１０に基づき、本実施例
の作用について説明する。レーザー２１から射出した光
束は、偏光ビームスプリッター２２を透過し、１／４波
長板２３によって円偏光となってコリメーターレンズ第
１群２４に入射する。光束はコリメーターレンズ第１群
２４、コリメーターレンズ第２群２５、コリメーターレ
ンズ第３群２６を透過するうちに拡散ないしは集束させ
られる。コリメーターレンズ各群２４、２５、２６の位
置を調整し、被測定レンズ系１６内のレンズ面の曲率中
心位置に集束するような光束とする。

【００４３】ここで、まず光路切り替え手段であるミラ
ー６２を光軸上から除外し、コリメーターレンズ第３群
２６からの光束が光路偏向手段６１に入射するようにす
る。光路偏向手段６１に入射した光束の半分は、無偏光
ビームスプリッター６１Ａで反射し、ベアリング６１Ｂ
の開口部を通過して光路偏向手段６１より射出する。

【００４４】 被測定レンズ系１６の姿勢については、
実施例２と同様にアーム５１を、軸４８を回転軸として
回転させ測定したい姿勢に調整する。さらに、被測定レ
ンズ系取付台６３のベアリング６３Ｂによる回転機構を
用いて、被測定レンズ系１６への入射光軸として、被測
定レンズ系１６を回転させる。しかるのち、光路偏向手
段６１のベアリング６１Ｂにより、アーム５１の回転角
と同一角度だけ回転させる。これによって、任意の仰角
（伏角）を有する被測定レンズ系１６に、コリメーター
レンズ第３群２６からの射出光束を入射させることがで
きる。あとは、実施例１と同様に、被測定レンズ系１６
内のレンズ面の反射光によるスポットの位置をイメージ
メモリ３５及びコンピュータ３６によって計測してお
く。

【００４５】続いてミラー６２を光軸上に挿入し、基準
軸設定用光学系に光束を入射させる。実施例１と同様
に、ミラー３３からの反射光束の位置を、ペチャンプリ
ズム３０の回転角９０°毎に４回、ＣＣＤカメラ２８、
イメージメモリ３５、コンピュータ３６にて測定し、回
転中心を求める。

【００４６】 これらのデータから、被測定レンズ系１
６内のレンズ面の反射光による像の振れ量を算出し、こ
れを被測定レンズ系１６の全面について求め、それらの
データより、被測定レンズ系１６中の各面の偏心を算出
することができる。

【００４７】本実施例の固有の効果としては、被測定レ
ンズ系に光軸回りの回転による姿勢変化を与えることが
できるため、レンズ系を回転させて使用した場合の偏心
状態の相違を測定できる点にある。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明のレンズ系の偏心
測定装置および偏心測定方法によれば、様々な姿勢のレ
ンズ系の偏心状態を、高精度に測定することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るレンズ系の偏心測定装置の例示
の基本構成を示す概略構成図である。

【図２】 本発明に係るレンズ系の偏心測定装置の例示
における光路切り替え手段、光路偏向部材、被測定レン
ズ系取付部を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施例１を示す構成図である。

【図４】本発明の実施例１における光路偏向部材を示す
斜視図である。

【図５】本発明の実施例１における光路偏向部材と被測
定レンズ系取付台を示す構成図である。

【図６】本発明の実施例１におけるペチャンプリズムを
示す斜視図である。

【図７】ペチャンプリズムの変形例を示す斜視図であ
る。

【図８】本発明の実施例２を示す構成図である。

【図９】本発明の実施例３を示す構成図である。

【図１０】本発明の実施例３における被測定レンズ系取
付台を示す斜視図である。

【図１１】オートコリメーション法によりレンズ面の偏
心を測定する際の光路図である。

【図１２】従来技術の偏心測定装置を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源 ２ ビームスプリッター ６ コリメーターレンズ ７ 光路切り換え手段 １０ イメージローテーター １１ コリメーターレンズ １２ ミラー １３ 基準軸設定用光学系 １４ 光路偏向部材 １５ 被測定レンズ系取付部 １６ 被測定レンズ系

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定レンズ系のあらかじめ計算された
   位置に指標像を投影し、被測定レンズ系内の被測定面に
   よる反射像が、基準軸設定用光学系により定まる基準軸
   から離れた振れ量を観察光学系を用いて測定し、計算に
   より被測定レンズ系における各被測定面の偏心量を求め
   るように構成したレンズ系の偏心測定装置において、 光源側から順次、光源と光源の像を被測定レンズ系に投
   影するためのコリメーターレンズと光路切り替え手段と
   を配置し、該光路切り替え手段によって分岐される光軸
   の一方に、前記基準軸設定用光学系を構成し、前記光路
   切り替え手段のもう一方の光軸上に、該光軸の方向を重
   力の方向である鉛直方向と該鉛直方向に垂直な水平方向
   とを含む平面内で変化させるための光路偏向手段を配置
   するとともに、該光路偏向手段によって偏向された光軸
   上に、前記被測定レンズ系を取り付けるための被測定レ
   ンズ系取付部材を配置したことを特徴とするレンズ系の
   偏心測定装置。
2. 【請求項２】 被測定レンズ系のあらかじめ計算された
   位置に指標像を投影し、被測定レンズ系内の被測定面に
   よる反射像が、基準軸設定用光学系により定まる基準軸
   から離れた振れ量を観察光学系を用いて測定し、計算に
   より被測定レンズ系における各被測定面の偏心量を求め
   るように構成したレンズ系の偏心測定装置において、 光源側から順次、光源とビームスプリッターと光源の像
   を被測定レンズ系に投影するためのコリメーターレンズ
   と光路切り替え手段とを配置し、該光路切り替え手段に
   よって分岐される光軸の一方に、イメージローテータ
   ー、コリメーターレンズ、反射鏡からなる基準軸設定用
   光学系を構成し、前記光路切り替え手段のもう一方の光
   軸上に、該光軸の方向を重力の方向である鉛直方向と該
   鉛直方向に垂直な水平方向とを含む平面内で変化させる
   ための光路偏向手段を配置するとともに、該光路偏向手
   段によって偏向された光軸上に、前記被測定レンズ系を
   取り付けるための被測定レンズ系取付部材を配置したこ
   とを特徴とするレンズ系の偏心測定装置。
3. 【請求項３】 被測定レンズ系のあらかじめ計算された
   光軸上の位置に、光源による指標像を投影し、被測定レ
   ンズ系内の被測定面による反射像が、基準軸設定用光学
   系により定まる基準軸から離れた振れ量を観察光学系を
   用いて測定し、計算により被測定レンズ系における各被
   測定面の偏心量を求めるようにしたレンズ系の偏心測定
   方法において、 前記被測定レンズ系を取り付けた被測定レンズ系取付部
   材における前記光源側に光路偏向部材を配設し、 前記被測定レンズ系のあらかじめ計算された光軸上の位
   置に投影される前記指標像の光束を、前記光路偏向部材
   を用いて偏向させ、 この偏向した方向の延長上に前記被測定レンズ系取付部
   材を移動させて、該被測定レンズ系取付部材に取り付け
   られた被測定レンズ系の姿勢を変更し、 この変更後の姿勢で前記被測定レンズ系内の被測定面の
   偏心量を測定することを特徴とするレンズ系の偏心測定
   方法。