JP5222796B2 - 光学素子の偏芯調整組立方法および偏芯調整組立装置 - Google Patents

Description

本発明は、組レンズ等の光学素子の被検面に対し、測定光を照射して形成される指標像の座標データに基づき、被検光学素子の偏芯量を測定し、該偏芯を調整しつつ被検光学素子組体を組み立てる、光学素子の偏芯調整組立方法および偏芯調整組立装置に関する。

従来より、レンズを用いた装置を製造する工程においては、各レンズの偏芯量を測定し、この測定値に基づき偏芯を軽減するようにしてレンズをレンズ枠（レンズ鏡筒）内に保持せしめる手法が知られている。そのうち、レンズの偏芯量を測定する方法としては、オートコリメーション法と称される測定手法を適用したものが知られている（下記特許文献１〜３参照）。

これらの偏芯量測定方法では、被検光学素子を所定の軸回りに回転させながら、所定形状の指標パターンを投影する測定光を被検面に照射し、被検面からの反射光または透過光により形成される指標像を撮像面上に結像させる。この指標像は、被検面の回転位置毎に撮像されて、その像中心点の座標が回転位置毎に求められる。この回転位置毎に撮像された指標像の各像中心点は、被検面が偏芯していると、撮像面に対し設定された座標系において１つの円に沿うように分布するので、その分布状況から被検面の偏芯量を求めることができる。

具体的には、各像中心点にフィッティングする円（以下「近似円」と称する）を求めてその中心を測定基準点として設定し、この測定基準点から任意の像中心点までの距離や近似円の半径を、被検面の偏芯量として求めることができる。

また、被検レンズの偏芯量は、その表裏各面について求めた上記円の中心点同士の距離に基づいて算出される。
このような手法を用いて被検レンズの偏芯量を測定し、この測定値に基づき、偏芯量が０となるように、被検レンズの位置を調整する処理がなされることになる。

特開２００５−５５２０２号公報 特開２００７−１７４３１号公報 特開２００７−３２７７７１号公報

ところで、上記手法では、被検レンズが単レンズとされた場合について説明したものであるが、種々のレンズ系においては、複数枚のレンズを共軸に配置した、組レンズタイプのものも知られている。しかし、これらの組レンズにおいて、各レンズ毎に、レンズの偏芯量の測定、偏芯の調整およびレンズの組立てをどのように進めていけば、高精度かつ効率的であるか、という点については、明確な手法が確立されていなかった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、被検光学素子が、複数枚の光学素子を共軸に配置したものである場合に、光学素子の偏芯量の測定、偏芯の調整および光学素子の組立てを、系全体として、高精度かつ効率的に行なうことができる光学素子の偏芯調整組立方法および偏芯調整組立装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光学素子の偏芯調整組立方法は、
複数個の光学素子が鏡筒内で共軸上に配列されてなる被検光学素子組体において、該光学素子各々の偏芯量を測定し、この偏芯量を調整しつつ該被検光学素子組体の組立てを行なう光学素子の偏芯調整組立方法であって、
まず、前記被検光学素子組体を構成すべき各光学素子のうち、配列方向のいずれか一方の端部に配されるべき第１の光学素子のみを、前記共軸上に配置し、この第１の光学素子における偏芯量を測定し、この測定値に基づいて該第１の光学素子における偏芯量が小さくなるように、協働する組をなす複数個のピエゾ素子により該第１の光学素子の側面を微小量だけ押圧して設定位置を調整し、この調整された位置で、該第１の光学素子を鏡筒に保持せしめ、
続いて、該第１の光学素子に対し、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき第２の光学素子を前記共軸上に配置し、この第２の光学素子における偏芯量を測定し、前記複数個のピエゾ素子を、該光学素子の各々に対応した位置に移動せしめるＰＺＴ移動手段により該第２の光学素子に対応した位置に移動し、偏芯量の測定値に基づいてこの第２の光学素子における偏芯量が小さくなるように前記複数個のピエゾ素子により該第２の光学素子の設定位置を調整し、この調整された位置で、該第２の光学素子を鏡筒に保持せしめ、
以後、同様にして、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき光学素子に対し、順次、前記偏芯量を測定し、前記複数個のピエゾ素子を各光学素子に対応した位置に移動するとともに前記設定位置を調整して鏡筒に保持せしめることを特徴とするものである。

また、前記偏芯量の測定は、所定の指標パターンを投影する測定光を被検面に照射し、該被検面からの反射光または透過光により撮像面上に形成される指標像を、前記被検面を所定の軸回りに回転させながら、相異なる少なくとも３つの回転位置毎または互いに１８０度離れた２つの回転位置毎に撮像し、該回転位置毎に撮像された各指標像の像中心点の座標を、前記撮像面に対し設定された座標系においてそれぞれ特定し、この特定された各像中心点の座標データに基づき、前記被検面の偏芯量を測定することにより行われることが好ましい。

また、前記光学素子の偏芯量の測定は、前記光学素子の表裏面の各々について、前記所定の各回転角毎の前記指標の像を通る円を特定し、特定された該円の中心点の座標を求め、
この後、求められた、前記光学素子の表裏面の各々についての前記円の中心点の座標の差を算出し、この算出された値を前記光学素子の偏芯量とすることが好ましい。

一方、本発明に係る光学素子の偏芯調整組立装置は、
複数個の光学素子が鏡筒内で共軸上に配列されてなる被検光学素子組体において、該光学素子各々の偏芯量を測定し、この偏芯量を調整しつつ該被検光学素子組体の組立てを行なう光学素子の偏芯調整組立装置であって、
前記被検光学素子組体を構成すべき各光学素子を、前記測定光の入射側から順次、前記共軸上に配置する光学素子配置手段と、
前記共軸上に前記光学素子が配置される度に、当該配置された前記光学素子の偏芯量を前記測定光を用いて測定する偏芯量測定手段と、
前記光学素子の周囲に配され、協働する組をなす複数個のピエゾ素子を有し、前記偏芯量測定手段の測定結果に応じて、当該光学素子における偏芯量が小さくなるように、前記複数個のピエゾ素子により当該光学素子の側面を微小量だけ押圧して設定位置を調整する設定位置調整手段と、
この調整された位置で、当該光学素子を鏡筒に保持せしめる光学素子保持手段と、
前記複数個の光学素子の各々について、順次、偏芯量を調整し得るように、前記複数個のピエゾ素子を該光学素子の各々に対応した位置に移動せしめるＰＺＴ移動手段と、
を備え、
前記ＰＺＴ移動手段は、前記複数個のピエゾ素子を前記光学素子の配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段、および前記複数個のピエゾ素子を前記光学素子の径方向に出し入れする操作を行うＰＺＴ水平方向移動手段を備えていることを特徴とするものである。

また、前記光学素子配置手段は、前記光学素子の各々を搬送する光学素子吸着手段を備えていることが好ましい。

本発明に係る光学素子の偏芯調整組立方法においては、被検光学素子組体を構成すべき各光学素子のうち、光学素子配列方向のいずれか一方の端部に配されるべき第１の光学素子のみを、前記共軸上に配置し、この第１の光学素子における偏芯量を測定し、この測定値に基づいてこの第１の光学素子における偏芯量が小さくなるように該第１の光学素子の設定位置を調整し、この調整された位置で、該第１の光学素子を鏡筒に保持せしめ、続いて、該第１の光学素子に対し、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき第２の光学素子を前記共軸上に配置し、この第２の光学素子における偏芯量を測定し、この測定値に基づいてこの第２の光学素子における偏芯量が小さくなるように該第２の光学素子の設定位置を調整し、この調整された位置で、該第２の光学素子を鏡筒に保持せしめ、以後、同様にして、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき光学素子に対し、順次、前記偏芯量を測定するとともに前記設定位置を調整して鏡筒に保持せしめるようにしている。

したがって、各光学素子は、測定光の入射側から順に偏芯量を調整されつつ鏡筒に保持されていくことになるため、例えば、第２の光学素子における偏芯量を測定する際には、既に保持されている第１の光学素子の偏芯量を考慮せずとも良く、このときに測定された偏芯量は、第２の光学素子に起因するものとして扱うことができる。同様に、この後、偏芯量が測定される光学素子は、それまでに調整、保持された光学素子の偏芯量の影響を何ら考慮することなく、当該光学素子のみの偏芯量とすることができる。

したがって、組立対象が、複数枚の光学素子を共軸に配置した被検光学素子組体である場合に、光学素子の偏芯量の測定、偏芯の調整および光学素子の組立てを、系全体として、高精度かつ効率的に行なうことができる。

また、本発明に係る光学素子の偏芯調整組立装置においては、被検光学素子組体を構成すべき各光学素子を、測定光の入射側から順次共軸上に配置する光学素子配置手段と、前記共軸上に前記光学素子が配置される度に、当該配置された前記光学素子の偏芯量を前記測定光を用いて測定する偏芯量測定手段と、この測定の結果に応じて、当該光学素子における偏芯量が小さくなるように当該光学素子の設定位置を調整する設定位置調整手段と、この調整された位置で、当該光学素子を鏡筒に保持せしめる光学素子保持手段と、を備えている。したがって、組立対象が、複数枚の光学素子を共軸に配置した被検光学素子組体である場合に、光学素子の偏芯量の測定、偏芯の調整および光学素子の組立てを、系全体として、高精度かつ効率的に行なうことができる。

本発明の一実施形態に係る光学素子の偏芯調整組立方法の手順を示すフローチャートである。 図１に示す偏芯調整組立方法に用いられる偏芯調整組立装置を説明するための概略図である。 図１に示す実施形態方法において偏芯調整操作を行うための手法を説明するための概略図（（Ａ）は２点調整法、（Ｂ）は３点調整法）である。 図１に示す実施形態方法の要部を説明するための概略図（下方からの測定）である。 図１に示す実施形態方法の要部を説明するための概略図（上方からの測定）である。 本実施形態装置のＰＺＴ移動手段を説明するための概念図である。 上方からの測定を行う、偏芯調整組立装置を示す概略図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る光学素子の偏芯調整組立方法に用いる装置の概略構成図である。

すなわち、この偏芯調整組立装置１は、被検レンズ組体５の各被検レンズの偏芯量を測定し、その測定された偏芯量が略０となるように調整し、この状態で測定ヘッド１０と、被検レンズ組体５を回転可能に保持する基台２０と、偏芯量を算出するための各種演算等を行う解析演算部３０と、測定ヘッド１０を図中上下方向に移動可能に保持するＺ軸ステージ４０とを備えてなる。

上記測定ヘッド１０は、上記被検レンズ組体５に照射される光束を出力する光源１１と、光源１１から出力された光束を通過させる、例えば十字形状のスリット（以下「レチクル」と称する）を有するレチクル板１２と、レチクル板１２からの光束を図中上方に向けて反射するビームスプリッタ１３と、入射された光束を平行光束とするコリメータレンズ１４と、平行光束を光収束点Ｆに収束せしめる対物レンズ１５と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６を搭載した撮像カメラ１７とを備えている。

一方、上記被検レンズ組体５は、２枚のレンズ５１，５２を鏡筒５３内に保持してなり（本実施形態においては、説明の便宜のため、組体５が２枚のレンズからなる場合について説明するが、組体５が３枚以上のレンズからなる場合についても同様に処理可能である）、該レンズ５１，５２の各レンズ面５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂのうち、レンズ５２の図中下側のレンズ面５２ａの焦点面（レンズ面５２ａの焦点（近軸の曲率中心）Ｃ_３が位置する面；図示略）が、レンズ５１の図中下側のレンズ面５１ａよりも図中下方に位置するように構成されている。

上記基台２０は、上記被検レンズ組体５が載置される載置部材２１と、この載置部材２１を支持するＸＹ軸ステージ２２および回転ステージ２３とを備えてなる。ＸＹ軸ステージ２２は、載置部材２１に載置された被検レンズ組体５と測定ヘッド１０との位置調整を行う際に用いられるものであり、載置部材２１に載置された被検レンズ組体５を、該被検レンズ組体５の光軸Ｌと垂直な方向に移動し得るように構成されている。また、回転ステージ２３は、載置部材２１に載置された被検レンズ組体５を、図示した回転軸Ｅを中心として回転させ得るように構成されている。また、ＸＹ軸ステージ２２および回転ステージ２３の各中央部には載置部材２１に続く貫通孔が穿設されており、この貫通孔により測定ヘッド１０と被検レンズ５１、５２との間の光束の入出射が可能とされている。

また、上記解析演算部３０は、測定の際に撮像された各画像の解析等を行う、コンピュータ等からなる解析装置３１と、解析結果や各画像等を表示する画像表示装置３２と、解析装置３１に対する各種入力を行うための入力装置３３とを備えてなる。

また、被検レンズ組体５を構成する各被検レンズ５１、５２は、鏡胴５３内で、順次共軸上に配されるが、この各被検レンズ５１、５２の搬送および設置は自動装置によって行なわれるように構成することが好ましい。このような場合において、自動装置が、例えばフレキシブルな吸盤によってレンズ表面を真空吸着し得る、レンズ吸着手段を備えていることが好ましい。また、レンズ吸着手段を保持して移動させる移動アーム手段等を備えていることが好ましい。

また、被検レンズ組体５は、図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示す偏芯量調整手段により、上記測定された偏芯量が０に近づくように（望ましくは０となるように）、偏芯調整が行なわれる。

すなわち、図３（Ａ）は、２つのＰＺＴを用いて偏芯調整を行なう２点調整法を実施するための態様を示すものであり、各レンズ５１、５２を所定位置に保持してなるレンズ鏡筒６１の外周面に沿って、可撓性を有する円筒状の調整治具６５が配される。レンズ鏡筒６１の各レンズ配設位置に対応して、その周方向９０度毎に壁部を貫通する孔部６６が設けられており、調整治具６５には、これら孔部６６と嵌合して、レンズ５１、５２に当接する凸部６７が設けられている。なお、これら凸部６７のうち隣接する２つの凸部６７を押圧し得るように、押圧先端部６２Ａａ、Ｂａを有するＰＺＴ６２Ａ、Ｂが設けられている。

また、図３（Ｂ）は、３つのＰＺＴを用いて偏芯調整を行なう３点調整法を実施するための態様を示すものであり、各レンズ５１、５２を所定位置に保持してなるレンズ鏡筒６１Ａの周方向１２０度毎に壁部を貫通する孔部６６Ａが設けられており、これら孔部６６Ａの各々と嵌合して、レンズ５１の側面に当接するＰＺＴ６２Ｃ、Ｄ、Ｅの押圧先端部６２Ｃａ、Ｄａ、Ｅａが設けられている。

また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すいずれの態様においても、ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、被検レンズ組体５を構成する各被検レンズ５１、５２毎に各々設けるようにしてもよいし、ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを１つの被検レンズ５１、５２に対応する分だけ設けるとともに、これをレンズ配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段を備えるようにしてもよい。また、これらのＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの移動、駆動等の制御は、上記解析装置３１に併設された制御部に格納されたプログラムにしたがって行なわれるようにすればよい。また、上述したように、ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズ配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段を設ける場合には、一旦、ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズの径方向に出し入れする操作をＰＺＴ水平方向移動手段によって行うことが必要となるから、このようなＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの出し入れ操作に係る制御も、上記解析装置３１に併設された制御部に格納されたプログラムにしたがって行なわれるように構成することが好ましい。

以下、本実施形態に係る光学素子の偏芯調整組立方法を、図１のフローチャートを用いて説明する。

この光学素子の偏芯調整組立方法は、まず、最も測定光入射側に位置する第１のレンズのみをセットする（Ｓ１）。

次に、図２に示す偏芯調整組立装置１を用いてこの第１のレンズの偏芯量を測定する（Ｓ２）。

次に、上記ステップ２（Ｓ２）において測定された偏芯量に基づき、後述する式（Ａ）、（Ｂ）等を用いて、第１のレンズの位置調整量を算出する（Ｓ３）。

次に、図３（Ａ）、（Ｂ）等に示す偏芯調整手段等を用いて、この偏芯量が０に近づくように、第１のレンズの偏芯を調整する（Ｓ４）。

次に、上記ステップ２（Ｓ２）における偏芯量の測定と同様にして、再び、第１のレンズの偏芯量を測定する（Ｓ５）。

次に、上記ステップ５（Ｓ５）において測定された偏芯量が、所定のしきい値以下となっているか否か、すなわち、例えば、無視し得る程度に小さい値とされているかを判断する（Ｓ６）。

次に、上記ステップ６（Ｓ６）における判断の結果、所定のしきい値以下と判断されればステップ７（Ｓ７）にすすみ、所定のしきい値より大きいと判断されればステップ３（Ｓ３）に戻り、上記ステップ３（Ｓ３）における位置調整量の算出と同様にして、測定された偏芯量に基づき、第１のレンズの位置調整量を算出する（Ｓ３）ようにする。

一方、上記ステップ６（Ｓ６）における判断の結果、所定のしきい値以下と判断され、ステップ７（Ｓ７）にすすむと、このステップ７（Ｓ７）においては、図４に示すようにして、第１のレンズを位置調整された状態で、レンズ鏡筒６１の内部に接着保持する。

この後、セットすべき次のレンズの有無を判断し、この判断の結果、次のレンズが無ければこのルーチンを終了し、一方、次のレンズがまだあれば、そのレンズについてのステップ１〜７（Ｓ１〜７）の処理を行なうようにする。

この結果、被検レンズ組体５を構成する全てのレンズについて、順次、偏芯調整および鏡筒６１内への接着保持がなされ、組立てが終了する。

以下、図４を用いて、各レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの調整手順について説明する。
なお、この例においては、３枚のレンズにより、被検レンズ組体５が構成されている。

この図４の概念図に示すように、下方に配された測定ヘッド１０の対物レンズ１５からの測定光は、レンズ５１Ａ、レンズ５１Ｂ、レンズ５１Ｃの配設位置順に進行することになる。

本実施形態の方法においては、測定光が入射する順に、レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの偏芯量測定、偏芯調整、およびレンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの鏡筒６１内での接着保持という一連の処理が行われる（図４において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順）。なお、各レンズ間の処理切替はＺ軸ステージ４０を図中上下方向に駆動して、各レンズの測定基準となる位置に合わせ直すことによりなされる。すなわち、例えば、測定すべきレンズ面の焦点位置（例えばＣ_３）に、対物レンズ１５の焦点位置Ｆを合わせることによりなされる。

このような順番で、レンズを組み立てていくと、レンズ５１Ａの偏芯調整がなされた後にレンズ５１Ｂの偏芯量測定が行われるので、このとき測定された偏芯量にはレンズ５１Ａの偏芯量は略含まれておらず、この測定値に基づいてレンズ５１Ｂの偏芯調整のみを行えばよい。また、次に、レンズ５１Ｃの偏芯量測定が行われることになるが、このとき測定された偏芯量にはレンズ５１Ａやレンズ５１Ｂの偏芯量は略含まれておらず、このときの測定値に基づいてレンズ５１Ｃの偏芯調整のみを行えばよい。なお、このように、測定ヘッド１０を下方に配した場合には、図５に示すような、間隔保持用の間隔リング６３を設けずともよい。

また、上記とは反対に、測定光が入射する順序とは逆の順序で、レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの偏芯量測定、偏芯調整、およびレンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの鏡筒６１内での接着保持を行なうようにすると、一旦偏芯調整したレンズであっても、その次のレンズの偏芯量測定の際に、偏芯を有するように測定されてしまうことになり、組レンズを構成する各レンズの偏芯調整やレンズ組立てが極めて煩雑になるので好ましくない。

また、上記レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの鏡筒６１Ａ内での接着保持は、紫外線硬化型接着剤等を用いるのが好ましく、この場合には、鏡胴６１の近傍に紫外線照射光源を配設し、接着固定を要するタイミングでのみ、光源が駆動されるように制御することが好ましい。なお、この場合の制御も、上記解析装置３１に併設された制御部に格納されたプログラムにしたがって行なわれるように構成することが好ましい。

本実施形態方法によれば、レンズの偏芯量の測定、偏芯の調整およびレンズの接着保持という一連の処理が行なわれるレンズの順序を測定光の入射側からとしたことにより、簡易かつ効率的に被検レンズの偏芯調整および接着保持を行なうことができる。

なお、本発明方法は、図４に示すように測定ヘッド１０を下方に配した場合に限られるものではなく、例えば図５に示すように測定ヘッド１０を上方に配し、この測定ヘッド１０の対物レンズ１５から出射された測定光を用いても行なうことができ、略同様の作用効果を奏することができる。なお、この場合には、各レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの間に、間隔保持用の周知の間隔リングを配置することが肝要である。

また、上記の場合には、測定光が入射する順、すなわち、レンズ５１Ａ、レンズ５１Ｂ、レンズ５１Ｃというように、図中上方側から順に、偏芯量測定、偏芯調整、およびレンズ５１の鏡筒６１内での接着保持の各処理が行われる（図５において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順）。

また、図６に示すように、本実施形態装置は、ＰＺＴ移動手段として、ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズ配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段４１ＢおよびＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズの径方向に出し入れする操作を行うＰＺＴ水平方向移動手段４１Ａとを備えている。図６はこれらの手段における具体的な動作態様を説明するための概略図である。なお、実際には、レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃの周囲の３方向から、図３（Ｂ）に示すようにＰＺＴ６２Ｃ、Ｄ、Ｅを各レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃに対して作用させるものであるが、図６では説明の便宜のため、主としてＰＺＴ６２Ｃの操作に着目して説明する。

すなわち、図６（Ａ）に示すように、レンズ鏡筒６１Ａの最下段に位置するレンズ５１Ａの側面に対向するＰＺＴ６２Ｃの押圧先端部（ヘッド）６２Ｃａが、レンズ鏡筒６１Ａの孔部６６Ａに挿入され、この押圧先端部６２Ｃａのレンズ５１Ａに対する押圧位置調整操作は、このレンズ５１Ａが正規の位置に高精度に設定されるように、上述した解析装置３１に併設された制御部に格納されたプログラムにしたがって押圧先端部６２Ｃａを微小量だけ操作せしめることにより行われる。なお、ＰＺＴ６２Ｄ、Ｅ（図３（Ｂ）を参照）の押圧先端部（ヘッド）６２Ｄａ、Ｅａについても押圧先端部６２Ｃａと同様の操作がなされることになるので、結局、押圧先端部６２Ｃａ、６２Ｄａ、Ｅａを用いてレンズ５１Ａをその周囲の３方向から位置調整することになる。

このようにしてレンズ５１Ａの押圧位置調整操作が終了すると、続いてレンズ５１Ｂ、レンズ５１Ｃにおける同様の押圧位置調整操作が順次行なわれる。図６（Ｂ）は、レンズ５１Ｂの押圧位置調整操作が行われる際の様子を示すものであり、この押圧位置調整操作自体は上記レンズ５１Ａの押圧位置調整操作と同様に行なわれるが、図６（Ａ）の状態から図６（Ｂ）の状態へのＰＺＴ６２Ｃの移動操作において、ＰＺＴ６２Ｃを水平方向（例えばＸ方向）へ移動させることなくそのままの状態で上方向（図面Ｚ方向）に移動させることはできないことから、ＰＺＴ６２Ｃを水平方向に移動させるＰＺＴ水平方向移動手段４１Ａを備えている。すなわち、図６（Ａ）に示す状態から、ＰＺＴ水平方向移動手段４１ＡがＰＺＴ６２Ｃを水平方向（図中左方向）へ移動させることにより、ＰＺＴ６２Ｃの押圧先端部６２Ｃａが、レンズ鏡筒６１Ａの孔部６６Ａから抜去される。この状態で、ＰＺＴ上下方向移動手段４１ＢがＰＺＴ６２Ｃを上方向（Ｚ方向）へ、予め定められた所定距離だけ移動させることにより、ＰＺＴ６２Ｃの押圧先端部６２Ｃａがレンズ５１Ｂに対応する孔部６６Ａに対向する位置まで移動する。続いて、ＰＺＴ水平方向移動手段４１ＡがＰＺＴ６２Ｃをレンズ５１Ｂに近づく方向へ移動させることにより、ＰＺＴ６２Ｃの押圧先端部６２Ｃａが、レンズ５１Ｂに対応する孔部６６Ａに挿入され、図６（Ｂ）の状態に設定されることになる。

このように、本実施形態装置においては、ＰＺＴ６２Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズの径方向に出し入れする操作を行うＰＺＴ水平方向移動手段４１Ａと、ＰＺＴ６２Ｃ、Ｄ、Ｅをレンズ配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段４１Ｂとを備えているので、１つのレンズ位置調整手段によって、複数枚のレンズの調整を簡易かつスムーズに行なうことができる。

なお、この後、レンズ５１Ｃの位置調整を行なう位置までＰＺＴ６２Ｃを移動させることになるが、この場合のレンズ位置調整手段の移動操作も上記操作と同様にして行なうことができる。また、図３（Ａ）に示す態様においても、各ＰＺＴ６２Ａ、Ｂ（各押圧先端部６２Ａａ、Ｂａ）についてＰＺＴ水平方向移動手段４１Ａと、ＰＺＴ上下方向移動手段４１Ｂとにより移動させることにより、同様に移動操作を行うことができる。また、図３（Ａ）に示す態様の如く、各レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃに当接する凸部６７が設けられているような場合、あるいは、上述した押圧先端部６２Ｃａ、Ｄａ、Ｅａの一部に相当する棒状ヘッド部材が独立して、各レンズ５１Ａ、Ｂ、Ｃに対応した孔部６６内に各々既に挿入されているような場合は、上記凸部６７や上記棒状ヘッド部材の外方端部をＰＺＴ６２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにより外方から押圧してやればよいので、そのような場合には、上述したＰＺＴ水平方向移動手段４１Ａは必ずしも必要とされず、ＰＺＴＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのストロークによっては、ＰＺＴ上下方向移動手段４１ＢのみによってＰＺＴ移動手段を構成することも可能である。

なお、図６に示す実施形態においては、レンズの調整を下方のレンズから順次行うようにしているが、レンズの調整を上方のレンズから順次行うようにすることも勿論可能である。

また、図７は、図５に示すような、上方側から測定光を照射する測定ヘッド２１０を備えた偏芯調整組立装置２０１を示すものである。なお、図２に示す部材に対応する部材には、図２に示す符号に２００を加えた符号にて表すものとし、それら個々の部材についての詳細な説明は省略する。

ここで、図２に示す装置１を用いて行なわれる各レンズの偏芯量の測定について、一例を挙げて補足説明をしておく。

また、以下では、上記被検レンズ組体５の各レンズ面５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂのうち、レンズ面５２ａを被検面としてその偏芯量を測定する場合を例にとって説明する。この場合、測定準備として、測定ヘッド１０の光収束点Ｆがレンズ面５２ａの焦点面に位置するように、Ｚ軸ステージ４０を用いて測定ヘッド１０の高さ調整が行われる。この調整完了後の被検レンズ組体５の位置を初期位置とする。

〈１〉まず、測定点数Ｎ（Ｎは３以上の任意の整数。例えばＮ＝１８）を設定する。

〈２〉次に、測定ヘッド１０から被検レンズ組体５に対し、所定の指標パターン（レチクルによる十字形状のパターン）を投影する測定光束を照射して最初の画像を撮像し、撮像後に、回転ステージ２３を用いて、被検レンズ組体５（レンズ面５２ａ）を回転軸Ｅの回りに３６０／Ｎ度（Ｎ＝１８の場合は２０度）だけ回転させる。

〈３〉次いで、撮像された指標像の像中心点の座標を、撮像素子１６の撮像面に対し設定された座標系（直交座標系や極座標系など適宜に設定可能）において求める。この像中心点の座標の求め方（十字線の中心点の座標の特定方法）は、例えば、前述の特許文献３に記載されたものと同様とすればよい。

〈４〉被検面（レンズ面５２ａ）が、初期位置から回転軸Ｅの回りに計３６０度回転したか否かを判定し、否と判定されれば、上記手順〈１〉〜〈３〉を繰り返し、回転位置毎に撮像された指標像の像中心点の座標を求める。なお、各像中心点の座標を求めるために必要となる画像処理や演算処理は解析装置３１において行われ、求められた各像中心点の座標は解析装置３１の記憶部に順次記憶される。

この後、各像中心点にフィッティングする近似円を求めてその中心を測定基準点として設定し、この測定基準点から任意の像中心点までの距離や近似円の半径を、被検面の偏芯量として求める。なお、この場合の演算処理も解析装置３１において行われる。

次に、前述した図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、偏芯を調整する場合の、各々の計算手法について補足説明を加える。

すなわち、図３（Ａ）に示すように、２本のPZT（ピエゾ素子）を用いた調整治具で、Ｘ方向およびＹ方向の偏芯を調整することができるが、この場合の偏芯調整量は数式を用いて算出される。

すなわち、偏芯測定値を(e_x, e_y)とすると、互いに９０度の角度で設置した２つのPZT６２Ａ、Ｂの偏芯調整量Ｌ_Ｐ１、Ｌ_Ｐ２は、例えば、以下の式（Ａ）によって算出される（Ｐ１はＹ方向に一致する方向を表し、Ｐ２はＸ方向に一致する方向を表す）。

また、図３（Ｂ）に示すように、３本のPZTを用い、Ｘ方向およびＹ方向の偏芯を調整することができるが、この場合の偏芯調整量も数式を用いて算出される。

すなわち、偏芯測定値を(e_x, e_y)とすると、互いに１２０度の角度で設置した３つのPZT６２Ａ、Ｂ、Ｃの偏芯調整量Ｌ_Ｐ１、Ｌ_Ｐ２、Ｌ_Ｐ３は、例えば、以下の式（Ｂ）によって算出される（Ｐ１はＹ方向に一致する方向を表し、Ｐ２はＹ方向から反時計回りに１２０度回転した方向を表し、Ｐ３はＹ方向から反時計回りに２４０度回転した方向を表す）。

以上、本発明の光学素子の偏芯調整組立方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のものに態様が限られるものではなく、種々の態様のものを実施形態とすることが可能である。例えば、上記実施形態のものでは、被検面からの反射光により撮像面上に形成される指標像を、前記被検面を所定の軸回りに回転させながら、相異なる少なくとも３つの回転位置毎（例えば１２０度離れた回転位置毎）に撮像し、該回転位置毎に撮像された各指標像の像中心点の座標に基づいて測定基準点（各像中心点が作る近似円の中心点）を求めるようにしているが、本発明方法においては、これに替えて、被検面からの反射光により撮像面上に形成される指標像を、互いに１８０度離れた２つの回転位置毎に撮像し、撮像された各指標像の像中心点の座標の平均を求めることにより上記測定基準点を求めるようにしてもよい。
また、１つのレンズを調整するピエゾ素子を４つ以上設けるようにしてもよい。

また、上記載置部材２１としては、その上方端面縁部において被検レンズ組体５を支持する円筒形状のものを用いてもよいが、前述した特許文献３の図３に示すような、Ｖブロックと回転円板よりなるチャック機構を用いてもよい。

また、上記実施形態のものでは、被検光学素子として被検レンズをあげているが、複数枚が共軸上に配列される種々の光学素子（例えば、フィルタやプリズム等）の組体に対して適用可能である。

また、上記実施形態においては、指標パターンを投影するために十字形状のレチクルを用いているが、これに替えて、ピンホール等の他の形状のものを、指標パターンを投影するために用いることも可能である。

また、上記実施形態で使用する偏芯量を測定する装置は、被検面からの反射光により形成される指標像を観察する光反射タイプのものであるが、被検面からの透過光により形成される指標像を観察する光透過タイプのものを使用して偏芯量を測定する場合にも、本発明を適用することが可能である。

１、２０１ 偏芯調整組立装置
５、５Ａ、５Ｂ、２０５ 被検レンズ組体
１０、２１０ 測定ヘッド
１１、２１１ 光源
１２、２１２ レチクル板
１３、２１３ ビームスプリッタ
１４、２１４ コリメータレンズ
１５、２１５ 対物レンズ
１６、２１６ 撮像素子
１７、２１７ 撮像カメラ
２０、２２０ 基台
２１、２２１ 載置部材
２２、２２２ ＸＹ軸ステージ
２３、２２３ 回転ステージ
３０、２３０ 解析演算部
３１、２３１ 解析装置
３２、２３２ 画像表示装置
３３、２３３ 入力装置
４０、２４０ Ｚ軸ステージ
４１、２４１ 支持部
４１Ａ 水平方向移動手段
４１Ｂ 上下方向移動手段
４２、２４２ ガイド部
４３、２４３ 可動部
５１，５１Ａ〜Ｃ、５２、２５１、２５２ レンズ
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ、２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂ
レンズ面
５３、６１Ａ、６１Ｂ、２５３ レンズ鏡筒（レンズ枠）
６２Ａ〜Ｅ ＰＺＴ（ピエゾ素子）
６２Ａａ〜Ｅａ 押圧先端部
６３ 間隔リング
Ｆ 光収束点
Ｚ，Ｌ 光軸
Ｅ 回転軸

Claims (5)

1. 複数個の光学素子が鏡筒内で共軸上に配列されてなる被検光学素子組体において、該光学素子各々の偏芯量を測定し、この偏芯量を調整しつつ該被検光学素子組体の組立てを行なう光学素子の偏芯調整組立方法であって、
   まず、前記被検光学素子組体を構成すべき各光学素子のうち、配列方向のいずれか一方の端部に配されるべき第１の光学素子のみを、前記共軸上に配置し、この第１の光学素子における偏芯量を測定し、この測定値に基づいて該第１の光学素子における偏芯量が小さくなるように、協働する組をなす複数個のピエゾ素子により該第１の光学素子の側面を微小量だけ押圧して設定位置を調整し、この調整された位置で、該第１の光学素子を鏡筒に保持せしめ、
   続いて、該第１の光学素子に対し、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき第２の光学素子を前記共軸上に配置し、この第２の光学素子における偏芯量を測定し、前記複数個のピエゾ素子を、該光学素子の各々に対応した位置に移動せしめるＰＺＴ移動手段により該第２の光学素子に対応した位置に移動し、偏芯量の測定値に基づいてこの第２の光学素子における偏芯量が小さくなるように前記複数個のピエゾ素子により該第２の光学素子の設定位置を調整し、この調整された位置で、該第２の光学素子を鏡筒に保持せしめ、
   以後、同様にして、前記測定光の入射側とは反対側に隣接して配されるべき光学素子に対し、順次、前記偏芯量を測定し、前記複数個のピエゾ素子を各光学素子に対応した位置に移動するとともに前記設定位置を調整して鏡筒に保持せしめることを特徴とする光学素子の偏芯調整組立方法。
2. 前記偏芯量の測定は、所定の指標パターンを投影する測定光を被検面に照射し、該被検面からの反射光または透過光により撮像面上に形成される指標像を、前記被検面を所定の軸回りに回転させながら、相異なる少なくとも３つの回転位置毎または互いに１８０度離れた２つの回転位置毎に撮像し、該回転位置毎に撮像された各指標像の像中心点の座標を、前記撮像面に対し設定された座標系においてそれぞれ特定し、この特定された各像中心点の座標データに基づき、前記被検面の偏芯量を測定することにより行われることを特徴とする請求項１記載の光学素子の偏芯調整組立方法。
3. 前記光学素子の偏芯量の測定は、前記光学素子の表裏面の各々について、前記所定の各回転角毎の前記指標の像を通る円を特定し、特定された該円の中心点の座標を求め、
   この後、求められた、前記光学素子の表裏面の各々についての前記円の中心点の座標の差を算出し、この算出された値を前記光学素子の偏芯量とすることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子の偏芯調整組立方法。
4. 複数個の光学素子が鏡筒内で共軸上に配列されてなる被検光学素子組体において、該光学素子各々の偏芯量を測定し、この偏芯量を調整しつつ該被検光学素子組体の組立てを行なう光学素子の偏芯調整組立装置であって、
   前記被検光学素子組体を構成すべき各光学素子を、前記測定光の入射側から順次、前記共軸上に配置する光学素子配置手段と、
   前記共軸上に前記光学素子が配置される度に、当該配置された前記光学素子の偏芯量を前記測定光を用いて測定する偏芯量測定手段と、
   前記光学素子の周囲に配され、協働する組をなす複数個のピエゾ素子を有し、前記偏芯量測定手段の測定結果に応じて、当該光学素子における偏芯量が小さくなるように、前記複数個のピエゾ素子により当該光学素子の側面を微小量だけ押圧して設定位置を調整する設定位置調整手段と、
   この調整された位置で、当該光学素子を鏡筒に保持せしめる光学素子保持手段と、
   前記複数個の光学素子の各々について、順次、偏芯量を調整し得るように、前記複数個のピエゾ素子を該光学素子の各々に対応した位置に移動せしめるＰＺＴ移動手段と、
   を備え、
   前記ＰＺＴ移動手段は、前記複数個のピエゾ素子を前記光学素子の配列方向に移動させるＰＺＴ上下方向移動手段、および前記複数個のピエゾ素子を前記光学素子の径方向に出し入れする操作を行うＰＺＴ水平方向移動手段を備えていることを特徴とする光学素子の偏芯調整組立装置。
5. 前記光学素子配置手段は、前記光学素子の各々を搬送する光学素子吸着手段を備えていることを特徴とする請求項４記載の光学素子の偏芯調整組立装置。

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