JPH01107127A - 焦点距離検出方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は被検レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出
方法とその装置に関するものである。

従来の技術 被検レンズの焦点距離を検出する場合、従来は、第７図
に示すように、被検レンズａによって収束されるビーム
のスポット断面をスポット像すとして撮像手段Ｃに形成
すると共に、そのスポット像すをＴＶモニターｅで目視
しつつ被検レンズａを光軸に沿って移動させることによ
りスポット断面の光軸上の位置を移動させ、スポット像
すの大きさが略最小となる移動位置を位置検出手段ｆに
より読取ることによって被検レンズａの焦点距離を検出
する方法で行われている。尚、ｇは被検レンズａを光軸
に沿って移動させる保持移動手段、ｈは被検レンズａを
照射する照明手段である。

発明が解決しようとする問題点 しかし上記従来例では、スポット像の大きさが最小であ
るかどうかの判断を目視によって行っているため、特に
焦点の前後においてはビームウェストの影響でスポット
像の大きさの変化が殆どないこともあって、被検レンズ
の正確な焦点距離を確認することが困難であるという問
題がある。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、被検レンズによっ
て収束されるビームのスポット断面をスポット像として
撮像手段に形成すると共に、スポット断面の光軸上の位
置を移動させてスポット像の大きさが略最小となるスポ
ット断面位置に基き被検レンズの焦点距離を検出する焦
点距離検出方法において、被検レンズの仮想焦点の前後
で夫々のスポット像が略同一の大きさとなるスポット断
面の位置データを求め、これら位置データの平均値に基
き被検レンズの焦点距離を検出することを特徴とする焦
点距離検出方法を提供するものである。

又本発明は上記方法を実施する第１の装置として、第１
図に示すように、被検レンズａを保持する保持手段１と
、被検レンズａを照射する照明手段２と、被検レンズａ
によって収束されるビームのスポット断面を拡大して投
影する拡大光学系３と、前記スポット断面のスポット像
すを形成する撮像手段４と、投影されるスポット断面の
光軸上の位置を移動させる移動手段５と、この移動手段
５の移動量に応じてスポット断面の位置を検出する位置
検出手段６と、前記撮像手段４に形成されるスポット像
すの大きさを検出するスポット像検出手段７と、被検レ
ンズａの仮想焦点の前後で夫々のスポット像すが略同一
の大きさとなるスポット断面の位置データの平均値に基
き被検レンズａの焦点距離を演算する焦点距離演算手段
８とを備えたことを特徴とする焦点距離検出装置を提供
するものである。

更に本発明は上記方法に実施する第２の装置として、被
検レンズａを保持する保持手段１と、被検レンズａを照
射する照明手段２と、被検レンズａによって収束される
ビームのスポット断面を拡大して投影する拡大光学系３
と、前記スポット断面のスポット像すを形成する撮像手
段４と、投影されるスポット断面の光軸上の位置を移動
させる移動手段５と、この移動手段５の移動量に応じて
スポット断面の位置を検出する位置検出手段６と、前記
撮像手段４に形成されるスポット像すの大きさ及び結像
位置を検出するスポット像検出手段７と、被検レンズａ
の仮想焦点の前後で夫々のスポット像すが略同一の大き
さとなるスポット断面の位置データの平均値に基き被検
レンズａの焦点距離を演算すると共に前記結像位置の光
軸からの偏位量を演算する焦点距離演算手段８とを備え
たことを特徴とする焦点距離検出装置を提供するもので
ある。

作用 本発明の焦点距離検出方法によれば、被検レンズの仮想
焦点の前後において、スポット像の大きさが略同一とな
る２箇所の位置データを求めることにより、２つの位置
の中点を焦点とみなす中点検出法を採用することができ
るので、ビームウェストの影響でスポット像の大きさ変
化が殆どないにもかかわらず、光軸方向における被検レ
ンズの焦点距離を高い精度で得ることができる。

又本発明の第１の焦点距離検出装置によれば、第１図に
示すように、拡大光学系３によってビームの盪像手段４
に投影されるスポット像すを拡大してその大きさを検出
することができるので、−層精度の高い焦点距離を検出
することができると共に、スポット像検出手段７からの
スポット像すの大き、さデータと、位置検出手段６から
の前記スポット断面の位置データとに応じて、焦点距離
演算手段８が被検レンズａの仮想焦点の前後で夫々のス
ポット像すが略同一の大きさとなるスポット断面の位置
データの平均値に基き被検レンズａの焦点距離を演算す
ることができるので、被検レンズａの焦点距離を容易に
検出することができる。

更に本発明の第２の焦点位置検出装置によれば、スポッ
ト像検出手段７によりスポット像すの結像重心を検出す
ることができると共に、焦点距離演算手段８により前記
結像重心の光軸からの偏位置を演算することができるの
で、被検レンズａの焦点距離（２座標）のみならず、そ
の焦点における被検レンズａの結像位置（ｘ−ｙ座標）
をも検出することができる。

実施例 本発明を被検レンズａの焦点距離（２座標）及び結像位
置（ｘ−ｙ座標）が許容範囲にあるかどうかを検査する
被検レンズ焦点距離検査装置に適用した実施例を、第２
図ないし第６図に基き説明する。

１は被検レンズａが固定される保持ブラケット（保持手
段）で、この被検レンズａに対してレーザ光源（照明手
段）２からの平行光が照射される。被検レンズａによっ
て収束されるビームのスポット断面は、拡大光学系３に
よって拡大投影され、ＣＯＤカメラ（盪像手段）４にス
ポット像すを形成する。

拡大光学系３は、保持ブラケット１側に位置するＸ１０
倍の可動対物レンズ９と、ＣＣＤカメラ４側に位置する
×２．５倍の固定対物レンズｌＯとを備えている。可動
対物レンズ９はパルスモータ１１により光軸に沿って前
後動させられ、光軸上の異なった位置のスポット断面を
前記ＣＯＤカメラ４に投影する。

又可動対物レンズ９の移動位置は、リニアゲージ１２に
よって検出され、ＣＰＵ１３に入力されて位置データｌ
が得ら、れると共に、このリニアゲージ１２に接続した
スケールカウンタ１４に表示される。

ＣＣＤカメラ４は、ピークホールド回路１５を介して前
記ＣＰＵ１３に接続されている。このピークホールド回
路１５は、第３図（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ４に
形成されるスポット像すの１水平走査ごとにピーク値を
サンプリングし、Ａ／Ｄ変換の後、第３図（ｂ）に示す
ような電圧信号をＣＰＵ１３に入力する。ＣＰＵ１３で
はこの信号に応じて前記ピーク値を積算し、各スポット
断面ごとにスポット像すの面積データｄを得る。

ＣＰＵ１３はこれら面積データｄに基き、第４図に示す
ように、面積の一定増減値Δｄごとに各面積データｄに
対応する位置データ２を記憶する。

又ＣＰＵ１３では、前記ピーク値に基いて前記スポット
像すの結像重心を演算し、第６図に示すような被検レン
ズａの焦点における結像位置の光軸からの偏位１（ｘ−
ｙ座標）が求められる。尚、ＣＣＤカメラ４には×２０
倍のＴＶモニタ１６が接続され、スポット像すの大きさ
や結像位置を拡大して目視することができるようになっ
ている。

ＣＰＵ１３によって得られる面積データｄと位置データ
２に基き演算される被検レンズａの焦点距離とは、ＬＥ
Ｄ表示部１７で表示される。又１８はＧＯ／ＮＧ表示部
で、被検レンズａの焦点距離（２座標）及び前記結像位
置（ｘ−ｙ座標）が、許容範囲にあるかどうかの判定結
果を表示する。１９は操作スイッチである。

以上のように構成した被検レンズａの焦点距離検査装置
の操作説明を行う。

被検レンズａを保持ブラケット１にセットし、真空吸着
などで固定する。ＣＣＤカメラ４には、拡大光学系３に
よって４倍に拡大されたスポット像すが投影される。被
検レンズａの設計焦点距離（２座標）、被検レンズａの
設計結像位置（ｘ−ｙ座標）及び各許容範囲は予めＣＰ
Ｕ１３に入力されている。

操作スイッチ１９の第１回目のＯＮにより可動対物レン
ズ９が移動し、設計焦点位置でのスポット断面のスポッ
ト像すがＣＣＤカメラ４に投影される。又ＣＰＵ１３に
より、前記スポット像すの面積データｄが積算されてＬ
ＥＤ表示部１７に表示される。

操作スイッチ１９の第２回目のＯＮによりパルスモータ
１１が駆動し、可動対物レンズ９を前方移動させる。可
動対物レンズ９の前方移動量は予め設定されており、可
動対物レンズ９が設定位置に達するとパルスモータ１１
は停止する。

このとき、第４図に示すように、位置データ！、が検出
されると共にこの位置データ２１に対応するスポット断
面の面積データｄ＋が演算される。

第３回目の操作スイッチ１９のＯＮによりパルスモータ
１１は逆転駆動し、可動対物レンズ９は後方移動させら
れる。この後方移動は、面積データｄが前記面積データ
ｄ、と略同一となる位置！１゛まで行われる。

この移動の間に、ＣＰＵ１３は各スポット断面での面積
データｄを演算し、第４図に示すように一定増減量Δｄ
ごとに、各面積データｄ＋　、ｄｚ・・・に対応する前
後１組の位置データｌ＋、Ｉｌ＋’、ｌ−１Ｓｌｔ゛・
・・が記憶される。

ＣＰＵ１３はこれら位置データ２．２゛の平均値を演算
し、更に総平均値をＬＥＤ表示部１７に表示する。

これにより、被検レンズａの焦点距離０を得ることがで
きる。

更に操作スイッチ１９をＯＮするとパルスモータ１１が
駆動し、可動対物レンズ９を得られた焦点位置に移動す
る。ＣＣＤカメラ４には、第５図及び第６図に示すよう
に、被検レンズａの焦点位置でのスポット像すが結像す
る。

再度操作スイッチ１９をＯＮすると、ＣＰＵ１３で前記
スポット像すの結像重心の光軸からの偏位置（Δｘ１Δ
ｙ）が演算される。

ＣＰＵ１３ではこうして得られた焦点距離Ｏと結像位置
とが許容範囲にあるかどうか判定し、許容範囲にあれば
ＧＯ表示を、なければＮＧ表示をＧＯ／ＮＧ表示部１８
に表示する。

本発明は上記実施例に示す外、種々の態様に構成するこ
とができる。

上記実施例では拡大光学系を前後２枚の対象レンズで構
成し、前部の対象レンズを移動手段により移動させるよ
うにしているが、被検レンズを保持する保持手段や撮像
手段を移動させるように構成することができる。

又上記実施例において、操作スイッチのＯＮから測定結
果や検査結果が表示されるまで全自動にすることもでき
るし、移動手段を手動にすることもできる。

更に上記実施例ではスポット像の大きさの検出を面積に
よって行っているが、その径などによって行うことがで
きるのは勿論である。

発明の効果 本発明の焦点距離検出方法は上記構成、作用を有するの
で、ビームウェストの影響でスポット像の大きさ変化が
殆どないにもかかわらず、被検レンズの焦点距離を高い
精度で得ることができる。

又本発明の第１の焦点距離検出装置は上記構成、作用を
有するので、スポット像を拡大投影して一層精度の高い
焦点距離を容易に検出することができる。

更に本発明の第２の焦点距離検出装置は上記構成、作用
を有するので、被検レンズの焦点距離（２座標）のみな
らず、焦点における被検レンズの結像位置（ｘ−ｙ座標
）をも検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の実施例を示すブロック図、第３図はそのスポット像
検出手段で検出される面積データを示し第３図（ａ）は
Ｉ最像手段に形成されるスポット像の正面図、第３図（
ハ）は焦点距離演算手段に入力される面積データのグラ
フ、第４図はその面積データと位置データとの関係図、
第５図はその結像位置が光軸から偏位した状態を示す側
面図、第６図はその結像位置の重心を示す正面図、第７
図は従来例の概念図である。 １・−・−・−・・・−・・−−−−−−・・・−・・
−−−一−−保持手段２−・・・・−−−ｍ＝−−・−
・・・・−・−・−−一一一−・・−照明手段３−・・
・−・・・−・−−一−−−・−・・−・−・−・・−
拡大光学系４−−−−−−一・−・−・−・−・・−・
−一−−−・逼像手段５・−・−・−・−・・・−・−
−−−−−−一〜−−−−・−移動手段６・−・・・・
−・・・・−・−・−・・−・−・−・−・・−・位置
検出手段７・−・−・・・−・−・−・−・・−・−・
−・−・−スポット像検出手段８−・−−−−−−・・
−−−−−−・・−・・・・・−・・−焦点距離演算手
段ａ−・−・−−−−−・・−・・・・・・−・・−・
−・・・・被検レンズｂ・・・・・−−−−−−・−・
・−−−−−−・・−−−−−−−−−・−スポット像
。 代理肩弁理士　中尾　敏男　外１名 第１図 １・・・・・・・・イ剰弄手段 ２・・・・・・・・照明手段 ３・・・・・・・・拡大光学系 ４・・・・・・・・掻傷手段 ５・・・・・・・・移動手段 ６・・・・・・・・位難出手段 ７・・・・・・・・スポットａ検出手段８・・・・・・
・・焦点距離演算手段 ａ・・・・・・・・被検レンズ ｂ・・・・・・・・スポット像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検レンズによって収束されるビームのスポット
   断面をスポット像として撮像手段 に形成すると共に、スポット断面の光軸上 の位置を移動させてスポット像の大きさが 略最小となるスポット断面位置に基き被検 レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出 方法において、被検レンズの仮想焦点の前 後で夫々のスポット像が略同一の大きさと なるスポット断面の位置データを求め、こ れら位置データの平均値に基き被検レンズ の焦点距離を検出することを特徴とする焦 点距離検出方法。
2. （２）被検レンズを保持する保持手段と、被検レンズを
   照射する照明手段と、被検レンズ によって収束されるビームのスポット断面 を拡大して投影する拡大光学系と、前記ス ポット断面のスポット像を形成する撮像手 段と、投影されるスポット断面の光軸上の 位置を移動させる移動手段と、この移動手 段の移動量に応じてスポット断面の位置を 検出する位置検出手段と、前記撮像手段に 形成されるスポット像の大きさを検出する スポット像検出手段と、被検レンズの仮想 焦点の前後で夫々のスポット像が略同一の 大きさとなるスポット断面の位置データの 平均値に基き被検レンズの焦点距離を演算 する焦点距離演算手段とを備えたことを特 徴とする焦点距離検出装置。
3. （３）被検レンズを保持する保持手段と、被検レンズを
   照射する照明手段と、被検レンズ によって収束されるビームのスポット断面 を拡大して投影する拡大光学系と、前記ス ポット断面のスポット像を形成する撮像手 段と、投影されるスポット断面の光軸上の 位置を移動させる移動手段と、この移動手 段の移動量に応じてスポット断面の位置を 検出する位置検出手段と、前記撮像手段に 形成されるスポット像の大きさ及び結像重 心を検出するスポット像検出手段と、被検 レンズの仮想焦点の前後で夫々のスポット 像が略同一の大きさとなるスポット断面の 位置データの平均値に基き被検レンズの焦 点距離を演算すると共に前記結像重心の光 軸からの偏位量を演算する焦点距離演算手 段とを備えたことを特徴とする焦点距離検 出装置。