JPH05215636A - 非球面レンズの偏心測定方法 - Google Patents
非球面レンズの偏心測定方法Info
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- JPH05215636A JPH05215636A JP5675392A JP5675392A JPH05215636A JP H05215636 A JPH05215636 A JP H05215636A JP 5675392 A JP5675392 A JP 5675392A JP 5675392 A JP5675392 A JP 5675392A JP H05215636 A JPH05215636 A JP H05215636A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非球面レンズの偏心を測定する測定部と、レ
ンズの回転軸との関係を簡単とし、測定部の位置出しを
容易にする。 【構成】 一面が球面ａ、もう一面が非球面ｂであるレ
ンズＬを、球面ａの曲率半径中心をＯと非球面ｂの中心
部の近似球面の曲率半径中心をＯ’を結ぶ光軸Ｓを軸と
して回転させ、非球面ｂ上の点Ａ上で光軸Ｓ方向での変
位ＡＡ’（変位量ｌ）を測定し、この変位量ｌから、光
軸Ｓと非球面軸Ｔのなす角θを非球面の反射偏心量とし
て算出する。
ンズの回転軸との関係を簡単とし、測定部の位置出しを
容易にする。 【構成】 一面が球面ａ、もう一面が非球面ｂであるレ
ンズＬを、球面ａの曲率半径中心をＯと非球面ｂの中心
部の近似球面の曲率半径中心をＯ’を結ぶ光軸Ｓを軸と
して回転させ、非球面ｂ上の点Ａ上で光軸Ｓ方向での変
位ＡＡ’（変位量ｌ）を測定し、この変位量ｌから、光
軸Ｓと非球面軸Ｔのなす角θを非球面の反射偏心量とし
て算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非球面レンズの偏心測定
方法に関し、特に非球面レンズを用いた光学系ユニット
組立時の調心接着に用いる偏心測定方法に関する。
方法に関し、特に非球面レンズを用いた光学系ユニット
組立時の調心接着に用いる偏心測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一面が非球面、他のもう一面が球面であ
るレンズの偏心量を求める従来の非球面レンズの偏心測
定方法及び同装置としては、例えば特開平１−２９６１
３２号公報や特開平３−３７５４４号公報に示されるも
のがある。これらの技術では、球面側と非球面側の軸を
一致させた軸線の周りでレンズを回転させ、この軸に対
してある角度傾いた位置から非球面の近軸曲率中心方向
の回転半径を測定し、この回転半径を０とするように測
定器の位置を調整した後、レンズを回転させたときの非
球面上の一点の変位を測定し、幾何学的な関係を導きだ
してレンズの偏芯量を求めている。
るレンズの偏心量を求める従来の非球面レンズの偏心測
定方法及び同装置としては、例えば特開平１−２９６１
３２号公報や特開平３−３７５４４号公報に示されるも
のがある。これらの技術では、球面側と非球面側の軸を
一致させた軸線の周りでレンズを回転させ、この軸に対
してある角度傾いた位置から非球面の近軸曲率中心方向
の回転半径を測定し、この回転半径を０とするように測
定器の位置を調整した後、レンズを回転させたときの非
球面上の一点の変位を測定し、幾何学的な関係を導きだ
してレンズの偏芯量を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の測定では変位測定部と回転軸との位置関係が
複雑で、回転軸の精度も高精度が要求される。またこれ
らにおいては各測定ごとに変位量と偏心量の変換を幾何
光学的な関係から求める必要があり非常に面倒である。
うな従来の測定では変位測定部と回転軸との位置関係が
複雑で、回転軸の精度も高精度が要求される。またこれ
らにおいては各測定ごとに変位量と偏心量の変換を幾何
光学的な関係から求める必要があり非常に面倒である。
【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なしたもので、測定部と回転軸との関係を簡単とし、測
定部の位置出しを容易にする非球面レンズの偏心測定方
法及び同装置を提供することを目的とする。
なしたもので、測定部と回転軸との関係を簡単とし、測
定部の位置出しを容易にする非球面レンズの偏心測定方
法及び同装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る非球面レン
ズの偏心測定方法は上記目的を達成するために、一面が
非球面、他のもう一面が球面であるレンズの偏心測定方
法であって、上記球面側の軸と上記非球面側の近似球面
軸とを一致させた軸線に平行で該軸線からある距離を隔
てた位置での上記非球面上の一点を測定点とし、レンズ
を上記軸線の回りで回転させた際の該測定点の上記軸線
に沿う方向での変位量を測定し、該変位量により上記軸
線と上記非球面の回転中心となる非球面軸とのなす反射
偏心量を求めるようにしたものである。
ズの偏心測定方法は上記目的を達成するために、一面が
非球面、他のもう一面が球面であるレンズの偏心測定方
法であって、上記球面側の軸と上記非球面側の近似球面
軸とを一致させた軸線に平行で該軸線からある距離を隔
てた位置での上記非球面上の一点を測定点とし、レンズ
を上記軸線の回りで回転させた際の該測定点の上記軸線
に沿う方向での変位量を測定し、該変位量により上記軸
線と上記非球面の回転中心となる非球面軸とのなす反射
偏心量を求めるようにしたものである。
【０００６】本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法
は、上記変位量を測定する変位計として非接触変位計を
用いるようにすることができる。
は、上記変位量を測定する変位計として非接触変位計を
用いるようにすることができる。
【０００７】本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法
は、上記レンズのアライメントを行なうオートコリメー
タからのチャート及び上記非球面からの反射光を測定
し、上記軸線からの該反射光の最大ずれ量を測定し、該
測定結果によりレンズを微動回転させて上記両面の軸の
ずれを微調整するようにすることもできる。
は、上記レンズのアライメントを行なうオートコリメー
タからのチャート及び上記非球面からの反射光を測定
し、上記軸線からの該反射光の最大ずれ量を測定し、該
測定結果によりレンズを微動回転させて上記両面の軸の
ずれを微調整するようにすることもできる。
【０００８】本発明の原理を図１により説明する。図示
のように、一面が球面、もう一面が非球面であるレンズ
Ｌにおいて、球面ａの曲率半径中心をＯ（曲率Ｒ）、非
球面ｂの中心部の近似球面の曲率半径中心をＯ’（曲率
Ｒ’）とすれば、一般に曲率半径中心Ｏ、Ｏ’を結ぶ線
が光軸Ｓとされる。一方、非球面ｂには回転中心となる
非球面軸Ｔが光軸Ｓとは別に必ず一つ存在する。球面レ
ンズの場合、曲率半径中心Ｏ、Ｏ’を結ぶ線を光軸とす
れば偏心は存在しないが、非球面の場合は光軸Ｓと非球
面軸Ｔのなす角θがゼロでないかぎり、即ち非球面ｂの
近似球面軸と非球面軸Ｔが一致しないかぎり偏心を生じ
てしまう。この光軸Ｓと非球面軸Ｔのなす角θを非球面
の反射偏心量という。
のように、一面が球面、もう一面が非球面であるレンズ
Ｌにおいて、球面ａの曲率半径中心をＯ（曲率Ｒ）、非
球面ｂの中心部の近似球面の曲率半径中心をＯ’（曲率
Ｒ’）とすれば、一般に曲率半径中心Ｏ、Ｏ’を結ぶ線
が光軸Ｓとされる。一方、非球面ｂには回転中心となる
非球面軸Ｔが光軸Ｓとは別に必ず一つ存在する。球面レ
ンズの場合、曲率半径中心Ｏ、Ｏ’を結ぶ線を光軸とす
れば偏心は存在しないが、非球面の場合は光軸Ｓと非球
面軸Ｔのなす角θがゼロでないかぎり、即ち非球面ｂの
近似球面軸と非球面軸Ｔが一致しないかぎり偏心を生じ
てしまう。この光軸Ｓと非球面軸Ｔのなす角θを非球面
の反射偏心量という。
【０００９】次に偏心の測定原理を説明する。レンズＬ
を光軸Ｓを軸として回転させたとき、反射偏心量θ≠０
であれば点Ａ上で非球面ｂの光軸Ｓ方向での変位ＡＡ’
（変位量ｌ）が観測される。このような形で変位を観測
するのは、レンズ形状によらず変位の検出が容易だから
である。
を光軸Ｓを軸として回転させたとき、反射偏心量θ≠０
であれば点Ａ上で非球面ｂの光軸Ｓ方向での変位ＡＡ’
（変位量ｌ）が観測される。このような形で変位を観測
するのは、レンズ形状によらず変位の検出が容易だから
である。
【００１０】この変位量ｌと反射偏心量θの関係は、非
球面ｂの曲率半径中心Ｏ’を原点とし光軸Ｓ方向をｘ
軸、これに垂直な方向をｙ軸とし、非球面の式をｘ＝ｆ
（ｘ）で与えるとすると、偏心があるものと考えて非球
面ｂ上のある点（ｘ１、ｙ１）は原点Ｏ’での座標系を
角度θだけ回転させたものとなるから以下のようにな
る。
球面ｂの曲率半径中心Ｏ’を原点とし光軸Ｓ方向をｘ
軸、これに垂直な方向をｙ軸とし、非球面の式をｘ＝ｆ
（ｘ）で与えるとすると、偏心があるものと考えて非球
面ｂ上のある点（ｘ１、ｙ１）は原点Ｏ’での座標系を
角度θだけ回転させたものとなるから以下のようにな
る。
【数１】 ここで数式１よりｘ１＝ｆ’（ｙ１）とし、点Ａでの変
位量ｌを考えると、点Ａでｙ＝αとすれば、
位量ｌを考えると、点Ａでｙ＝αとすれば、
【数２】 と近似できる。ところがｙ１＝αとなるようなｙを求め
ることは困難であるため、ｙ＝α１の時のｙ１を数式１
より求め、これをα’とし、次にｙ＝α−（α’−α）
として新たなｙ１（＝α”）を求め、再びｙ＝α−
（α’−α）−（α”−α）として繰り返し、ｙ１＝α
となるｙを求めておく。この結果をもとに数式２から変
位量ｌと反射偏心量θの関係を求める。
ることは困難であるため、ｙ＝α１の時のｙ１を数式１
より求め、これをα’とし、次にｙ＝α−（α’−α）
として新たなｙ１（＝α”）を求め、再びｙ＝α−
（α’−α）−（α”−α）として繰り返し、ｙ１＝α
となるｙを求めておく。この結果をもとに数式２から変
位量ｌと反射偏心量θの関係を求める。
【００１１】
【実施例】図２は本発明に係る非球面レンズの偏心測定
装置の一実施例を示すブロック図である。図中１はスピ
ンドル、２はレンズ受け部で、同心加工により取付け方
にかかわらず被検レンズ５の球面ａの中心Ｏはスピンド
ル１の回転軸上に位置している。また図中６、７は集光
レンズ、８は照明用光源、９はチャート、１０はハーフ
ミラーで、これらはオートコリメータを構成し、チャー
ト９の像は集光レンズ６、７を通過して被検レンズ５の
非球面ｂの中心部で反射され、再び集光レンズ６、７を
通過してハーフミラー１０で反射されたものがＣＣＤカ
メラ１１上に結像し、モニタ１２により観測されるよう
になっている。図中３は変位計、１３はＡ／Ｄコンバー
タ、１４は演算処理装置、１５はモーターコントロー
ラ、１６は位置検出センサである。
装置の一実施例を示すブロック図である。図中１はスピ
ンドル、２はレンズ受け部で、同心加工により取付け方
にかかわらず被検レンズ５の球面ａの中心Ｏはスピンド
ル１の回転軸上に位置している。また図中６、７は集光
レンズ、８は照明用光源、９はチャート、１０はハーフ
ミラーで、これらはオートコリメータを構成し、チャー
ト９の像は集光レンズ６、７を通過して被検レンズ５の
非球面ｂの中心部で反射され、再び集光レンズ６、７を
通過してハーフミラー１０で反射されたものがＣＣＤカ
メラ１１上に結像し、モニタ１２により観測されるよう
になっている。図中３は変位計、１３はＡ／Ｄコンバー
タ、１４は演算処理装置、１５はモーターコントロー
ラ、１６は位置検出センサである。
【００１２】図中４はレンズ位置微調整装置４で、スピ
ンドル１により被検レンズ５を回転させ際に光軸と直交
方向に動き、モニタ１２上の反射光の像が回転しないよ
うにするものである。これによりスピンドル１の回転軸
と被検レンズ５の光軸が一致し、被検レンズ５は光軸を
軸として回転する。このとき変位計３によりレンズ外周
部の変位を測定し、先に述べた原理によりこの変位量か
ら被検レンズ５の非球面ｂ偏心量を求める。
ンドル１により被検レンズ５を回転させ際に光軸と直交
方向に動き、モニタ１２上の反射光の像が回転しないよ
うにするものである。これによりスピンドル１の回転軸
と被検レンズ５の光軸が一致し、被検レンズ５は光軸を
軸として回転する。このとき変位計３によりレンズ外周
部の変位を測定し、先に述べた原理によりこの変位量か
ら被検レンズ５の非球面ｂ偏心量を求める。
【００１３】実際の測定の場合には、誤差となる要因と
してスピンドル１の精度及びスピンドル１とレンズ受け
部２の同心加工誤差が考えられる。これらの誤差は変位
計３によって被検レンズ５が回転した際に正弦波として
観測される。一方偏心による変位成分も同様に正弦波と
して観測されるが、スピンドル１による変位成分とは位
相及び振幅が異なる。通常の位置での測定と、レンズ受
け部２と被検レンズ５の相対位置を１８０°回転させた
状態での測定との２回の測定を行ない、両者の和をとれ
ばスピンドル１による誤差成分のみ位相が１８０°反転
した和となるので、キャンセルされ、被検レンズ５の偏
心成分のみの変位量が抽出される。そして抽出された被
検レンズ５の偏心成分は以下のフーリエ変換により周期
の振幅と位相角が求められる。
してスピンドル１の精度及びスピンドル１とレンズ受け
部２の同心加工誤差が考えられる。これらの誤差は変位
計３によって被検レンズ５が回転した際に正弦波として
観測される。一方偏心による変位成分も同様に正弦波と
して観測されるが、スピンドル１による変位成分とは位
相及び振幅が異なる。通常の位置での測定と、レンズ受
け部２と被検レンズ５の相対位置を１８０°回転させた
状態での測定との２回の測定を行ない、両者の和をとれ
ばスピンドル１による誤差成分のみ位相が１８０°反転
した和となるので、キャンセルされ、被検レンズ５の偏
心成分のみの変位量が抽出される。そして抽出された被
検レンズ５の偏心成分は以下のフーリエ変換により周期
の振幅と位相角が求められる。
【００１４】即ち、測定された変位データが１回転の間
にｎ回サンプリングされ、１回目の変位をｍ、そのとき
の回転角をβとすると（図３参照）、
にｎ回サンプリングされ、１回目の変位をｍ、そのとき
の回転角をβとすると（図３参照）、
【数３】 となる。また変位量ｌ及び位相角φは、
【数４】 で求められる。
【００１５】変位計３にはダイヤルゲージなどの接触式
変位計を用いてもよいが、光マイクロなどの被接触変位
計を用いることでレンズ表面を傷つけることなく測定で
きる。変位計３からの出力はＡ／Ｄコンバータ１３によ
りデジタル信号に変換され、パーソナルコンピュータな
どの演算処理装置１４に送られる。またスピンドル１も
モータコントローラ１５を介して演算処理装置１４によ
って回転角度制御される。このような構成とすることで
数式３における回転角βの精密な制御が可能となり、ス
ピンドル１の回転に合わせたデータ測定が可能となる。
また演算処理装置１４により数式３、４及びデータ補正
が簡単に行なえる。
変位計を用いてもよいが、光マイクロなどの被接触変位
計を用いることでレンズ表面を傷つけることなく測定で
きる。変位計３からの出力はＡ／Ｄコンバータ１３によ
りデジタル信号に変換され、パーソナルコンピュータな
どの演算処理装置１４に送られる。またスピンドル１も
モータコントローラ１５を介して演算処理装置１４によ
って回転角度制御される。このような構成とすることで
数式３における回転角βの精密な制御が可能となり、ス
ピンドル１の回転に合わせたデータ測定が可能となる。
また演算処理装置１４により数式３、４及びデータ補正
が簡単に行なえる。
【００１６】また、被検レンズ５のアライメントにおい
てスピンドル１の回転軸と被検レンズ５の光軸が一致し
ていないと、モニタ１２上で非球面ｂからの反射光ＲＬ
は被検レンズ５の回転とともに円を描く（図４参照）。
今、スピンドル１の回転軸とチャート像９の中心が一致
していると反射光ＲＬはチャート像９の中心を原点とし
た図４中の破線のような円を描く。この反射光ＲＬの中
心部の回転を位置検出センサ１６で測定する。すると、
この反射光ＲＬの回転半径がスピンドル１と被検レンズ
５の光軸との最大ずれ量に相当し、補正量となる。この
回転半径は、補正角度に換算でき、図３における回転角
βがわかる。図４において左右の図の位置関係が正しけ
れば反射光ＲＬの中心が真上の位置に来たところで位置
微調整装置４を用いて補正量δだけレンズを動かす（回
転させる）ことでスピンドル１の回転軸と被検レンズ５
の光軸を一致させることができる。このとき補正量δ
は、測定する非球面ｂの近軸曲率半径Ｒ’と補正角度β
によって
てスピンドル１の回転軸と被検レンズ５の光軸が一致し
ていないと、モニタ１２上で非球面ｂからの反射光ＲＬ
は被検レンズ５の回転とともに円を描く（図４参照）。
今、スピンドル１の回転軸とチャート像９の中心が一致
していると反射光ＲＬはチャート像９の中心を原点とし
た図４中の破線のような円を描く。この反射光ＲＬの中
心部の回転を位置検出センサ１６で測定する。すると、
この反射光ＲＬの回転半径がスピンドル１と被検レンズ
５の光軸との最大ずれ量に相当し、補正量となる。この
回転半径は、補正角度に換算でき、図３における回転角
βがわかる。図４において左右の図の位置関係が正しけ
れば反射光ＲＬの中心が真上の位置に来たところで位置
微調整装置４を用いて補正量δだけレンズを動かす（回
転させる）ことでスピンドル１の回転軸と被検レンズ５
の光軸を一致させることができる。このとき補正量δ
は、測定する非球面ｂの近軸曲率半径Ｒ’と補正角度β
によって
【数５】 で計算できる。また１回の補正を行なっただけではまだ
ずれが生じる場合は、上記の手続によるアライメント調
整を繰り返し行なって収束させて行けばよい。
ずれが生じる場合は、上記の手続によるアライメント調
整を繰り返し行なって収束させて行けばよい。
【００１７】
【発明の効果】請求項１に係る非球面レンズの偏心測定
方法は以上説明してきたように、レンズの球面側の軸と
非球面側近似球面軸とを一致させた軸線に平行である距
離を隔てた位置での非球面側の変動を測定するようにし
たので、レンズの回転軸線と同一方向の変位を測定する
だけすむようになり、測定部と回転軸との関係は簡単に
なり、測定部の位置出しも容易になるという効果があ
る。
方法は以上説明してきたように、レンズの球面側の軸と
非球面側近似球面軸とを一致させた軸線に平行である距
離を隔てた位置での非球面側の変動を測定するようにし
たので、レンズの回転軸線と同一方向の変位を測定する
だけすむようになり、測定部と回転軸との関係は簡単に
なり、測定部の位置出しも容易になるという効果があ
る。
【００１８】請求項２に係る非球面レンズの偏心測定方
法は、変位の測定に非接触変位計を用いるようにしたの
で、レンズ表面を傷つけることなく測定を行なうことが
できるようになるという効果がある。
法は、変位の測定に非接触変位計を用いるようにしたの
で、レンズ表面を傷つけることなく測定を行なうことが
できるようになるという効果がある。
【００１９】請求項３に係る非球面レンズの偏心測定方
法は、オートコリメータからのチャートで非球面からの
反射光の軸線からのずれ量を測定し両面の軸のずれを微
調整するようにしたので、球面と非球面の軸を一致させ
ることが容易になり測定精度の向上を図れるという効果
がある。
法は、オートコリメータからのチャートで非球面からの
反射光の軸線からのずれ量を測定し両面の軸のずれを微
調整するようにしたので、球面と非球面の軸を一致させ
ることが容易になり測定精度の向上を図れるという効果
がある。
【図１】本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法の原
理を示す図である。
理を示す図である。
【図２】本発明に係る非球面レンズの偏心測定方法に用
いる装置のブロック図である。
いる装置のブロック図である。
【図３】レンズのアライメントの原理を示す図である図
である。
である。
【図４】レンズのアライメントにおける軸と反射光のず
れを示すオートコリメータのチャートである。
れを示すオートコリメータのチャートである。
１ スピンドル ２ レンズ受け部 ３ 変位計 ４ 位置微調整装置 ５ 被検レンズ ６、７ 集光レンズ ８ 照明用光源 ９ チャート １０ ハーフミラー １１ ＣＣＤカメラ １２ モニタ １３ Ａ／Ｄコンバータ １４ 演算処理装置 １５ モーターコントローラ １６ 位置検出センサ ａ レンズの球面 ｂ レンズの非球面 Ｓ レンズの光軸 Ｔ レンズの非球面軸 θ 反射偏心量 ｌ 変位量
Claims (3)
- 【請求項１】 一面が非球面、他のもう一面が球面であ
るレンズの偏心測定方法であって、上記球面側の軸と上
記非球面側の近似球面軸とを一致させた軸線に平行で該
軸線からある距離を隔てた位置での上記非球面上の一点
を測定点とし、レンズを上記軸線の回りで回転させた際
の該測定点の上記軸線に沿う方向での変位量を測定し、
該変位量により上記軸線と上記非球面の回転中心となる
非球面軸とのなす反射偏心量を求めることを特徴とする
非球面レンズの偏心測定方法。 - 【請求項２】 上記変位量を測定する変位計として非接
触変位計を用いることを特徴とする請求項１の非球面レ
ンズの偏心測定方法。 - 【請求項３】 上記レンズのアライメントを行なうオー
トコリメータからのチャート及び上記非球面からの反射
光を測定し、上記軸線からの該反射光の最大ずれ量を測
定し、該測定結果によりレンズを微動回転させて上記両
面の軸のずれを微調整することを特徴とする請求項１ま
たは２の非球面レンズの偏心測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5675392A JPH05215636A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 非球面レンズの偏心測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5675392A JPH05215636A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 非球面レンズの偏心測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215636A true JPH05215636A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=13036279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5675392A Pending JPH05215636A (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 非球面レンズの偏心測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05215636A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5548396A (en) * | 1993-08-13 | 1996-08-20 | Ricoh Company, Ltd. | Method and apparatus for measuring eccentricity of aspherical lens having an aspherical surface on only one lens face |
| US5638169A (en) * | 1994-12-21 | 1997-06-10 | Hughes Electronics | Method and apparatus for centering optical lens mount |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP5675392A patent/JPH05215636A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5548396A (en) * | 1993-08-13 | 1996-08-20 | Ricoh Company, Ltd. | Method and apparatus for measuring eccentricity of aspherical lens having an aspherical surface on only one lens face |
| US5638169A (en) * | 1994-12-21 | 1997-06-10 | Hughes Electronics | Method and apparatus for centering optical lens mount |
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