JPH0429030A - レンズ検査装置 - 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、レンズの光学性能を測定するレンズ検査装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の光学性能を測定する干渉計では、被測定物の調整
は作業者が目視によって干渉縞が最少になる様に調整を
行っていた。第９図に従来技術の一実施例を示す。レー
ザ光源１を発したレーザ光はビームエクスパンダ２によ
りビーム径が拡大されビームスプリンタ３により一方は
測定用光４、他方は参照用光５となる。参照用光は平面
鏡６で反射され、平面波の基準波面７となり、ビームス
プリッタ３を透過し、結像レンズ８でＴＶカメラ９の撮
像面１０に結像する。一方の測定用光４は微１蘭整＊構
１１付き被測定レンズ１２取付はホルタ１３に取付けら
れた被測定レンズ１２を透過し、微調整機構付き反射球
面取付はホルダ１４に取付けられた反射球面１５て反射
し、再び、被測定レンズ１２を透過しビームスプリッタ
３を反射し、結像レンズ８でＴＶカメラ９撮像面１０に
結像する。測定用光４と参照用光５はここで干渉し、光
路長差に応し干渉光強度が変化し、干渉縞となる。

光路長差と干渉光強度の関係は（１）式となる。

エ　：干渉光強度 ■Ｒ：参照用光強度 １Ｍ　：測定用光強度 λ　：波長（０，６３３μｍ） ΔＬ：光路長差 被測定レンズの取付は姿勢の調整は測定者が干渉縞が写
し出されるＴＶモニタ１７を見ながら、被測定レンズ取
付はホルダ１３の微調整機構１１と反射球面取付はホル
ダの微調整機構１６によって干渉縞が最少になる様に調
整する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、干渉縞が最少となる様に測定者の経験
と勘で調整しており、被測定物の測定装置への取付は姿
勢の検出と調整方法の点について考慮がされておらず、 （１）個人差がある。

（２）最少となる位置が明確でない。

（３）外周を基準としたレンズの偏心、傾斜が判らない
。

いう問題があった。

本発明の目的は、測定者が被測定物を取付けたら、測定
装置が自動的に取付は姿勢の調整を行い、さらに被測定
物であるレンズの偏心、傾斜も測定する被測定物の調整
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、測定データを回帰近似によ
り補正し、この補正係数を基に被測定物の取付は姿勢を
修正し、再び、測定を行ない、回帰近似による補正係数
を前の測定によって得た係数と比較し、補正係数がある
数値以下になるまで測定と回帰近似を繰り返して行い、
最終的に得られる回帰近似の係数より被測定物の外径基
準による偏心、傾斜を算出する様にした。

また、自動的に調整するために調整機構をモータドライ
ブとし、これをコントロールするための制御手段とを設
けた。

〔作用〕

測定して得られる干渉縞を演算処理した測定データの三
次式による回帰近似は３次式の各係数が被測定物の取付
は姿勢と被測定物が有する形状誤差成分を表す。三次の
係数は傾斜成分、二次の係数は光軸方向の位置ずれ若し
くは被測定物の球面収差成分、−次の係数は偏心成分と
なる。この各係数に応じて被測定物を調整し、回帰近似
係数が所定の値以下となるまで測定を行う。それによっ
て最終的に求められた回帰近似係数は被測定物の偏心、
傾斜成分となると共に被測定物のホルダへの取り付は姿
勢を自動的に正しく調整することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。レー
ザ発振器５１から出たレーザ光５２はビームエキスパン
ダ５３によりビーム径が拡大され、ハーフミラ−１５４
により測定光５５と参照光５６に分岐される。参照光５
６は微動用ＰＺＴ５８で微動できる参照ミラー５７に入
射後、反射し、／”１−フミラτ！５４を反射しアライ
メント用光学系５９と、結像用光学系６０に達する。ア
ライメント用光学系５９はハーフミラ−■６１．集光レ
ンズ６２．ＴＶカメラ６３で構成され、結像用光学系６
０はミラー６４．結像レンズ６５．ＴＶカメラ６６で構
成されている。一方、測定光５５は微動台６７で水平二
軸、あおり二軸の微動ができる取付ホルダ６８に取付け
られた被測定レンズ６９を透過し、微動台７０で水平二
軸、垂直−軸、あおり二軸の微動ができる取付はホルダ
７１に取付けられた基準反射面７２て反射し、被測定レ
ンズ６９を、再び、透過し、ハーフミラ−５４を透過し
、参照用光５６と同様にアライメント用光学系５９、結
像用光学系６ｏに達する。アライメント光学系は測定用
光と参照用光とをモ渉させるための粗調整に用いるもの
で、両光のスポットパターンが画像処理装置７７を介し
、モニタ７８が写し出され、両光のスポットパターンが
一致する様に、微動台６７．７０を微動させ調整する。

この様にして形成された干渉縞パターンは結像光学系６
０により結像し、画像処理装置７７を介しモニタ７８上
に写し出される。画像処理装置７７は後で述べる縞走査
による干渉縞画像処理を行うのと、アライメント光学系
５９のスポットパターン像と結像光学系６０の干渉縞パ
ターン像をモニタ７８上に写し出すのを切り換えるのも
行う。ビデオプリンタ７９はモニタ上の画像をプリント
アウトするのに用いる。基準反射面７２は反射光が被測
定レンズ６９を透過した後の波面が測定光５５の入射波
面と同じ平面波となる様に設計しである球面あるいは非
球面である。参照ミラー５７の微動用ＰＺＴ５８は縞走
査法による干渉縞画像処理に用いられるものでλ／８ピ
ッチにλ／２だけ変位させ、λ／８の変位毎の干渉縞画
像を取り込み処理する。操作盤７６の入力により測定が
開始されると、後述する被測定レンズ取付は姿勢の調整
が終わった後、制御・演算処理装置７５の出力信号がピ
エゾトライバ７４で増幅され、微動用ＰＺＴ５８により
参照ミラー５７がλ／８毎に変位する。被測定レンズ６
９からの測定光強度をＩＮ、参照ミラーからの参照光強
度をＩＲ，その位相差を２ｎπ十〇とすると、その干渉
光強度Ｉｏは（２）式で示される。

Ｉｏ＝Ｌ＋＋　ＩＲ＋２　ｒ「四Ｉ　Ｒ・ｃｏｓθ　、
−（２）ここで、参照ミラーをλ／８微動し位相差を２
ｎπ十（θ＋π／２）とすると干渉光の強度工１は（３
）式となる。

Ｉｚ＝Ｉｑ＋Ｉ＊＋２Ｊ丁７ア丁ＲＣＯ５（θ＋π／２
＞　・−（３）同様に参照ミラーを２λ／８，３λ／８
と微動し位相差２ｎπ＋（θ＋π）、２ｎπ＋（θ＋３
π／２）とすると、このときの干渉光強度１ｚ、Ｉｓは
（４）　、　（５）式となる。

Ｉ２＝ＩＭ＋ＩＲ＋２Ｊ了７７了ＲＣｏ５（θ十Ｋ　）
　　　　　−（４）Ｉ３＝Ｉｓ＋Ｉｐ＋２２ρ丁肩−−
１ＲＣ０３（θ＋３π／２）・・・（５）以上の式（２
）〜（５）から（６）式が得られる。

すなわち、参照ミラーを微動する前の位相差θを求める
ことができる。（６）式において注目すべきことは被測
定レンズからの測定光強度ＩＭと参照ミラーからの参照
光強度ＩＲの項が消えていることである６つまり、測定
光強度ＩＭが被測定レンズの場所により変化するもので
あっても、測定光強度には無関係に干渉光の位相差を求
めることができる。

次に被測定レンズの取付は姿勢調整法について説明する
。

被測定レンズの取付は姿勢調整のフローチャートを第２
図に示す。被測定レンズ取付はホルダは予め光軸に対し
て傾斜と偏心を調整治具によって調整されである。被測
定レンズ６９を取付はホルダ６８に載せ、モニタ７８上
にはアライメント光学系５９のスポットパターン像が写
し出されており、測定用光スポツトパターンと参照用光
スポツトパターンの重心位置を画像処理袋ｗ７７で検出
し、制御・演算処理装置７５で両スポットパターンが合
致する様に微動台６７を動作させ、粗調整を行う。尚、
微動台６７．７０には図示していないが、移動量を検出
するためのセンサが取付けられインターフェース回路７
３を介し、制御・演算処理装置に入力される。両スポッ
トパターンが合致すると干渉縞が表れるので測定を開始
する。干渉縞画像を画像処理装置７７で処理した後、制
御・演算処理装置７５で位相連結の演算処理を行う。

この時、被測定レンズ６９の取付は姿勢と形状誤差によ
って第３図ないし第５図に示す干渉縞パターンと第６図
ないし第８図に示す位相連結データとなる。偏心は第３
図、第６図、球面収差及び被測定しンス６９と基準反射
面７２の面間距離調整不良は第４図、第７図、１頃斜は
第５図、第８図となる。位相連結データの第６図は二次
５第７図は二次、第８図は三次の関数となる。位相連結
データを（７）式に示す三次式で Ｙ＝Ａｘ２＋Ｂｘ２＋Ｃｘ＋Ｄ　　　　　　・（７）回
帰近似を行ない、各係数に応じて被測定物を調整する。

すなわち被測定物を（７）式の回帰近似式の係数Ａで傾
斜、係数Ｂで面間距離、係数Ｃで偏心を調整し、再び測
定を行い、回帰近似をし、−回目の測定と二回目の測定
での各回帰近似係数と微動台の移動量を制御・演算処理
装置で比較演算し、被測定レンズ６９の形状誤差と姿勢
調整エラーを分離し、回帰近似係数が所定の値以下とな
る分離できた状態になるまで測定を行ない、被測定物の
透過波面収差と、被測定物の外周基準での偏心、傾斜量
を算出し、測定結果をプリントアウトして測定を終了す
る。本実施例によれば被測定レンズを取付はホルダに載
せるだけで自動的に透過波面収差を測定すると共に、被
測定レンズの外周基準での偏心、傾斜量を測定でるので
２個人差がなく、迅速、高精度に被測定レンズの透過波
面収差と外周基準での偏心、傾斜量を測定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば被測定レンズの透過波面収差と外周基準
での偏心、傾斜量を自動的に測定できるので、個人差が
なく、迅速・高精度に測定できる。

また、調整も自動的に行うので個人差がなく、高精度に
測定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は調整
方法のフローチャート、第３図なｕ’Ｌ第５図は干渉縞
パターンの説明図、第６図ないし第８図は位相連結デー
タの説明図、第９図は従来の一実施例の説明図である。 ５１・・レーザ発振器、５７・・・参照ミラー、５８・
・・微動用ＰＺＴ、６７　微動台、６８・・・取付ホル
ダ、６９・・・被測定レンズ、７０・・微動台、７１・
取付ホルダ、７２・基準反射面、７３・・・インタフェ
ース回路、７４・・ピエゾドライバ、７５−・・制御・
演算処理装置、７７・画像処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、干渉光学系と、被測定物の取付け姿勢を調整する機
   構と、測定結果として得られる干渉縞を演算処理する手
   段を持つた装置より成るレンズ検査装置において 前記干渉縞を演算処理して得られる測定データを回帰近
   似し、その係数がある数値以下になるまで測定を繰り返
   し、最終的に得られる回帰近似係数より被測定物の偏心
   、傾斜を算出する手段と、回帰近似係数を基に前記被測
   定物の取付け姿勢を修正する手段とを設けたことを特徴
   とするレンズ検査装置。