JPH04268433A - 非球面レンズ偏心測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非球面レンズにおける非
球面軸の傾きを測定するための非球面レンズの偏心測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非球面レンズの製作にあたり、製作され
たレンズが所定の設計値どうりに製作されたか否かを検
査する必要がある。かかるレンズの検査を行う装置とし
て、特開平１−２９６１３２号公報に開示されている非
球面レンズの偏心測定装置が提供されている。図６はこ
の偏心測定装置の概略図を示したものである。この非球
面レンズの偏心測定装置１は、被検レンズ保持用のレン
ズ受け部を有すると共に回転駆動自在に構成された回転
レンズ支持部材７３と、図には記載していないが回転レ
ンズ支持部材７３上の被検レンズ２の位置を前記回転レ
ンズ支持部材７３の回転軸７４に対し垂直方向に移動調
整するための機構部と、被検レンズにおける非球面の近
軸曲率中心の回転軸に対する偏心量を検出するための近
軸偏心測定部７５と、前記回転軸以外の軸を検出軸とし
て前記レンズ受け部側とは反対側のレンズ面における非
球面軸の回転軸に対する傾き角を検出するための非球面
軸測定部７７とより構成されている。この偏心測定装置
１では、被検レンズ２を前記回転支持部材７３に支持し
、回転させて、被検レンズ２における前記レンズ受け部
側とは反対側のレンズ面の近軸曲率中心の回転軸７４に
対する偏心量を前記近軸偏心測定装置７５で検出しなが
ら偏心量が０になるように前記被検レンズ２の移動調整
機構部により調整する。この状態において、被検レンズ
における前記レンズ受け部とは反対側のレンズ面におけ
る非球面軸７６の傾き角を非球面軸測定部７７により測
定するようにしている。前記レンズ受け部が前記回転レ
ンズ支持部材７３の回転軸７４に対し、軸対称に加工さ
れている場合、上記心調整により、前記被検レンズの第
１面、第２面の近軸曲率中心を結ぶ軸は前記回転レンズ
支持部材７３の回転軸７４に完全に一致する。従って、
上記非球面軸測定部７７の測定により、非球面レンズの
第１面、第２面のそれぞれ近軸曲率中心を結ぶ軸を基準
として、非球面軸の傾き角度を測定することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−２９６１３２号公報の装置では、非球面軸測定部に
より非球面軸の傾き角を検出する際に、回転レンズ支持
部材で回転させながら被検面の任意の輪帯部分のみの変
位を測定する事により、傾き角を求めているため、測定
部の輪帯部分に、被検物が有する面精度のレンズの設計
値からの誤差をがある場合、傾き角が誤って検出される
。さらにこの傾き角の誤差を補正する手段もない。本発
明は上述した従来技術の欠点を克服し、被検面に面精度
のレンズ設計値からの誤差があっても、この誤差を補正
して検出し、片面非球面レンズに対し精度良く非球面軸
の基準軸に対する傾き角を測定する装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明非球面
レンズ偏心測定装置は被検レンズ保持用のレンズ受け部
を有し、その中心軸が上下方向に配置されるレンズ支持
部材と、このレンズ支持部材の上方に位置し、被検レン
ズにおけるレンズ支持部材の受け部とは反対側に位置し
非球面の近軸曲率中心の位置を検出するための近軸曲率
中心検出部と、近軸曲率中心検出部とは緩衝しない位置
に配置された３軸方向に移動可能な移動ステージと、前
記移動ステージに搭載され、被検レンズにおける非球面
の断面形状を測定するための変位測定機とを具備するこ
とを特徴とする。図１は、本発明に係る非球面レンズ偏
心測定装置１の概念図である。本発明では被検レンズと
して、上面（第１面）２ａが非球面、下面（第２面）２
ｂが球面である非球面レンズを測定する場合を例に示す
。図に示すように、非球面レンズ偏心測定装置１は、被
検レンズ２を保持するためのレンズホルダー３と、第１
面２ａの近軸曲率中心位置を検出するための近軸曲率中
心検出部４と、前記レンズホルダー３の中心軸３ａに対
し、垂直２方向ならびに平行に移動する軸移動ステージ
５と、前記移動ステージ５の上に搭載され、第１面２ａ
の断面形状Ｚｉを測定するための変位測定機６とより構
成する。

【０００５】上記構成において、被検レンズ２を、レン
ズホルダー３にて支持すると、被検レンズ２の第２面２
ｂがレンズホルダー３に接するため、第２面２ｂの曲率
中心２ｄは、レンズホルダー３の中心軸３ａ上に一致す
る。この状態において、近軸曲率中心検出部４により、
被検レンズ２の第１面２ａの近軸曲率中心２ｃの位置を
検出しながら、被検レンズ２をレンズホルダー３上にて
移動調整し、中心軸３ａ上に一致させる。これにより、
第１面２ａの近軸曲率中心２ｃと第２面２ｂの曲率中心
２ｄとを結ぶ直線を被検レンズ２の基準軸とすると、こ
の基準軸はレンズホルダー３の中心軸３ａと一致する。 ここで、移動ステージ５に搭載されされた変位測定機６
により、第１面２ａの直交２断面の断面形状（以下Ｚｉ
１（ｘ，ｏ），Ｚｉ２（ｏ，ｙ）とする。）を測定する
。被検レンズ２の既知の設計値による断面形状をＺ０　
とすると、Ｚｉ１（ｘ，ｏ）をｘｚ面内における回転移
動により座標変換し、

【０００６】

【数１】

【０００７】（ここにＺｘｉ１（ｘ，ｏ）：　　座標変
換後の断面形状）なる数１において、Ｓ１　を最小とす
る回転角をε１　を求めることができる。同様にＺｉ２
（ｏ，ｙ）をｙｚ面内における回転移動により座標変換
し、

【０００８】

【数２】

【０００９】（ここにＺｉ　´２　（ｏ，ｙ）：　　座
標変換後の断面形状）なる数２において、Ｓ２　を最小
とする回転角ε２　を求めることができる。以上の値か
ら、

【００１０】

【数３】

【００１１】なる数３よりεを求める。従ってεを基準
軸に対する第１面２ａの非球面軸７の傾き角として算出
することができる。ここで仮に被検レンズ２の第１面２
ａが設計値どうりに製作されている場合は、Ｓ１　，Ｓ
２　をそれぞれ０とする回転角ε１　、ε２　が存在す
る。又、被検レンズ２の第１面２ａに面精度の誤差を有
する場合は、Ｓ１　、Ｓ２　を最小とするように座標変
換することによって面精度の誤差を補正して回転角ε１
　、ε２　を求めることができる。

【００１２】

【実施例１】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明に係る非球面レンズの偏心測定装
置１の実施例１を示す。この実施例における偏心測定装
置１は、レンズホルダー３と、第１面２ａの近軸曲率中
心位置を検出するための近軸曲率中心検出部４と、前記
レンズホルダー３の中心軸３ａに対し、垂直２方向並び
に平行に移動する３軸移動ステージ５と、前記移動ステ
ージの上に搭載された変位測定機６と、前記移動ステー
ジ５の移動量を測る測長機２９と、演算器３０とを具備
して構成する。

【００１３】上記近軸曲率中心検出部４は被検レンズ２
の第１面２ａの近軸曲率中心２に集光すべく光を投射し
、第１面２ａにおける反射光より回転軸４に対する近軸
曲率中心２ｃの位置を検出し、これを表示部１０で表示
する機能を有している。また、変位測定機６はレーザー
干渉計を応用した変位測定機とする。光学系の構成につ
いて説明すると、２１で示すのはレーザー光源であり、
レーザー光源２１からのレーザー光はミラー２２を介し
てビームスプリッタ２３に入射して、反射面２３ａを反
射する光と透過する光とに分割される。反射面２３ａで
反射した光は基準ミラー２４に到達し、基準ミラー２４
にて反射して基準の参照光となる。一方、反射面２３ａ
を透過した光は検出子２５の裏面に到達し、検出子２５
の裏面にて反射して被検光となる。参照光と被検光とは
再びビームスプリッタ２３に入射して、それぞれ透過・
反射した光が干渉光となって、光量検出器２６に入射す
る。光量検出器２６からの出力は増幅器２７で増幅され
、カウンタ２８で一定レベル以上の増幅器２７からの出
力をカウントする。

【００１４】以上の構成で、被検レンズ２の第１面２ａ
を検出子２５が摺動する事により検出子２５が上下し、
干渉光は白・黒の変化を繰り返す。それに伴い、光量検
出器２６からの出力も増減するので、干渉光の白・黒の
変化数がカウンタ２８でカウントされる。以上により、
検出子２５の移動量を知ることができる。

【００１５】次に上記構成に基づき、非球面軸の傾き角
εを求めるまでの作用について説明する。まず近軸曲率
中心検出部４により、第１面２ａの近軸曲率中心２ｃの
位置を検出し、表示部１０により表示された近軸曲率中
心２ｃの位置を見ながら、レンズホルダー３上で、被検
レンズ２を移動させ、レンズホルダー３ｃの中心軸３ａ
に近軸曲率中心２ｃを完全に一致させる。これにより第
１面２ａの近軸曲率中心２ｃと第２面２ｂの曲率中心２
ｄを結ぶ直線である基準軸が、レンズホルダー３の中心
軸３ａに一致する。ここで移動ステージ５に搭載された
変位測定機６によりまず第１面２ａのｘｚ平面における
変位量を測定する。尚、変位量が変位測定機６の測長範
囲を超えている場合は適宜移動ステージ５でｚ軸方向に
移動させて、変位範囲を測定する。ｚ軸方向の移動量に
ついては測長機２９で測定し、その移動量と変位測定機
６の出力とから演算器３０により演算し、断面形状Ｚｉ
を求めることができる。断面形状より傾き角を求める方
法は、本発明の作用に記載する通りである。

【００１６】本実施例の効果としては、移動ステージ５
のＺ軸方向の移動量と変位測定機６の出力とから演算器
３０により演算し、被検レンズ２の第１面２ａの断面形
状Ｚｉを求めているため、より変化量の大きい断面形状
Ｚｉは求めることができる。

【００１７】

【実施例２】図３は本発明に係る非球面レンズの偏心測
定装置の実施例２を示す。この実施例の偏心測定装置１
は、被検レンズ２を保持するためのレンズホルダー３と
、第１面２ａの近軸曲率中心位置を検出するための近軸
曲率中心検出部４と、前記レンズホルダー３の中心軸３
ａに対し、垂直２方向並びに平行に移動する３軸移動ス
テージ５と、前記移動ステージ５の上に搭載され、第１
面２ａの断面形状Ｚｉを測定するための変位測定機６と
、前記レンズホルダー３を搭載し、その回転軸がレンズ
ホルダー３の中心軸３ａに一致するよう配置された回転
割り出し盤１１等を具備して構成する。変位測定機６の
光学系について説明すると、３１で示すのは半導体レー
ザで、この半導体レーザ３１からのレーザ光は第１の集
光レンズ３２で検出子２５の裏面に集光され、検出子２
５の裏面にて反射したレーザ光は第２の集光レンズ３３
により、光位置検出素子３４に集光されるように設定し
てある。光位置検出素子３４は増幅器３５と接続してあ
り、光位置検出素子３４にて検出した光位置に対応した
信号が増幅器３５にて増幅されるようにする。

【００１８】以上の構成にて、検出子２５が上下すると
第１の集光レンズ３２で集光されるレーザ光の反射位置
が変化し、それに従って第２の集光レンズ３３にて集光
された光位置検出素子３４の光位置が変化する。従って
、増幅器３５からの出力信号を演算器３０にて演算する
ことにより検出子２５の変化量を知ることができる。 上記の構成から被検レンズ２の第１面２ａの断面形状Ｚ
ｉを測定し傾き角εを求めるまでの作用は第１の実施例
と同様であるが、実施例２では回転割り出し盤１１によ
り被検レンズ２を回転させることができるため、回転割
り出し盤１１にて任意の角度を回転させながら断面形状
を測定することにより多数の断面形状を測定することが
できる。従ってより精度良く、傾き角εを求めることが
できる。

【００１９】

【実施例３】図４および図５は本発明に係る非球面レン
ズの偏心測定装置の実施例３を示す。この実施例の偏心
測定装置１は、被検レンズ２を保持するためのレンズホ
ルダー３と、第１面２ａの近軸曲率中心位置を検出する
ための近軸曲率中心検出部４と、前記近軸曲率中心検出
部４からの出力により自動的に被検レンズ２の位置を移
動調整するための心出し機構部１２と、前記レンズホル
ダー３の中心軸３ａに対し、垂直２方向ならびに平行に
移動する３軸移動ステージ５と、前記移動ステージ５の
上に搭載され、第１面２ａの断面形状Ｚｉを測定するた
めの変位測定機６等を具備して構成する。

【００２０】変位測定機６の光学系について説明すると
、４１で示すのはレーザ測長機であり、これから出射さ
れるレーザ光はミラー４２で反射され検出子２５の裏面
に到達する。検出子２５の裏面にて反射したレーザ光は
ミラー４２を介してレーザ測長機４１に戻り測長される
。以上の構成により検出子２５が上下する際の変化量を
知る事ができる。

【００２１】本実施例の作用的な特徴としては、心出し
機構部１２を具備した事により、被検レンズ２の移動調
整が自動的に行われることにある。心出し機構部１２の
図４における矢印Ｐの方向から見た図を図５に示す。心
出し機構部１２はそれぞれ９０°毎に配置された２つの
移動接触子５１と、２つの弾性接触子６１とより構成す
る。移動接触子５１は、モータ５２及び１軸ステージ５
３の構成により１軸方向へ任意の距離が自由に移動でき
るようになっている。弾性接触子６１はバネ６２により
被検レンズ２を１軸方向へ押さえ付ける構造となってい
る。

【００２２】以上の心出し機構部１２が具備されたこと
により、近軸曲率中心検出部４の出力より第２の演算器
１３により必要な被検レンズ２の移動量が演算され、そ
れに応じて２つの移動接触子５１が移動して自動的に被
検レンズ２の移動調整を行うことが可能となりその結果
傾き角εの自動測定が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
球面レンズにおける非球面軸の傾き偏心を、仮に非球面
に面精度の誤差を有する場合でも、高精度に検出、測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明非球面レンズ偏心測定装置の原理を示す
説明図である。

【図２】本発明非球面レンズ偏心測定装置の実施例１の
構成を示す説明図である。

【図３】本発明非球面レンズ偏心測定装置の実施例２の
構成を示す説明図である。

【図４】本発明非球面レンズ偏心測定装置の実施例３の
構成を示す説明図である。

【図５】本発明非球面レンズ偏心測定装置の実施例３の
構成を示す説明図である。

【図６】偏心測定装置の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　非球面レンズ偏心測定装置 ２　　被検レンズ ３　　レンズホルダー ２ａ　　第１面 ２ｂ　　第２面 ２ｃ　　近軸曲率中心 ２ｄ　　曲率中心 ３ａ　　中心軸 ４　　近軸曲率中心検出部 ５　　移動ステージ ６　　変位測定機 ７　　非球面軸 １０　　表示部 １２　　心出し機構部 １３　　演算器 ２１　　レーザー光源 ２２　　ミラー ２３　　ビームスプリッタ ２３ａ　　反射面 ２４　　基準ミラー ２５　　検出子 ２６　　光量検出子 ２７　　増幅器 ２８　　カウンタ ２９　　測長機 ３０　　演算器 ３１　　半導体レーザー ３２　　集光レンズ ３３　　集光レンズ ３４　　光位置検出素子 ３５　　検出子 ４１　　レーザー測長機 ４２　　ミラー ５１　　移動接触機 ５２　　モータ ５３　　１軸ステージ ６１　　弾性接触子 ６２　　バネ Ｓ１　＝Σ｛Ｚ　´ｉ１（ｘ，ｏ）−Ｚ０　（ｘ，ｏ）
｝２　　　　…　　（１） Ｓ２＝Σ｛Ｚｉ´２　（ｏ，ｙ）−（ｏ，ｙ｝２　　　
　　…　　（２） ε＝±√ε１２＋ε２２（±の符号はε１　，ε２　の
符号より判断）　　…　　（３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検レンズ保持用のレンズ受け部を有
   し、その中心軸が上下方向に配置されるレンズ支持部材
   と、このレンズ支持部材の上方に位置し、被検レンズに
   おけるレンズ支持部材の受け部とは反対側に位置し非球
   面の近軸曲率中心の位置を検出するための近軸曲率中心
   検出部と、近軸曲率中心検出部とは緩衝しない位置に配
   置された３軸方向に移動可能な移動ステージと、前記移
   動ステージに搭載され、被検レンズにおける非球面の断
   面形状を測定するための変位測定機とを具備することを
   特徴とする非球面レンズ偏心測定装置。