JPH08233686A - Eccentricity measuring method and measuring device of aspheric surface - Google Patents

Eccentricity measuring method and measuring device of aspheric surface

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Publication number
JPH08233686A
JPH08233686A JP7037224A JP3722495A JPH08233686A JP H08233686 A JPH08233686 A JP H08233686A JP 7037224 A JP7037224 A JP 7037224A JP 3722495 A JP3722495 A JP 3722495A JP H08233686 A JPH08233686 A JP H08233686A
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JP
Japan
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angular displacement
eccentricity
amount
measurement
aspherical
Prior art date
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Application number
JP7037224A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Maeda
伸夫 前田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH08233686A publication Critical patent/JPH08233686A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide an eccentricity measuring device which enables more highly accurate measurement by a more simplified measuring mechanism in measurement of eccentricity of an aspheric surface lens. CONSTITUTION: An eccentricity measuring device is provided with a lens holding device 100 to rotatably support a lens 1 to be detected, an angular displacement detecting device 200 to detect an aspheric surface 2 of the lens 1 to be detected by using a reflected laser beam 13a reflected by an angular displacement quantity on the aspheric surface 2 and an operation control device to perform operation control of both devices 100 and 200 and operation of an eccentric quantity. The lens holding device 100 is provided with an auxiliary appliance 9 to fix the lens 1 to be detected, a rotational driving mechanism 11 to rotate the auxiliary appliance 9, a turning angle detector 12a and turning angle graduations 12b to detect a turning angle of the auxiliary appliance 9, and the angular displacement detecting device 200 is provided with an angular displacement gauge 13 to measure an angular displacement quantity, a direct acting driving mechanism 15 to move the angular displacement gauge 13 in the radial direction, a moving distance detector 16a and a moving distance detector dial 16b to detect a radial distance up to the angular displacement gauge 13 from a rotary shaft 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カメラレンズ等に使用
される非球面レンズの偏心量を測定する方法および装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the amount of eccentricity of an aspherical lens used for a camera lens or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】最近、カメラレンズをはじめ各種光学系
において、光学性能の向上および小型化のために非球面
レンズが採用されている。球面レンズの場合は、その球
面であることの性質を利用して従来から簡便な方法で偏
心量の測定が可能である。例えば、透過式偏心測定法、
反射式（オートコリメーション式）偏心測定法がある。
しかし、非球面レンズにおいては、曲率が非球面の場所
により異なるため、球面レンズの様な簡便な方法では偏
心量が測定不可能である。そのため、これまでにも非球
面レンズの偏心を測定する方法が考えられている。2. Description of the Related Art Recently, aspherical lenses have been adopted in various optical systems such as camera lenses for improving optical performance and miniaturization. In the case of a spherical lens, it is possible to measure the amount of eccentricity by a conventional simple method by utilizing the property of being a spherical surface. For example, the transmission eccentricity measurement method,
There is a reflection type (autocollimation type) eccentricity measurement method.
However, in an aspherical lens, since the curvature varies depending on the location of the aspherical surface, the amount of decentering cannot be measured by a simple method such as a spherical lens. Therefore, a method of measuring the eccentricity of the aspherical lens has been considered so far.

【０００３】例えば、特開平１−２９６１３２号公報
や、特開平５−１９６５４０号公報等に記載の例のよう
に、非球面レンズの近軸部分を球面とみなして球面レン
ズと同様の方法で測定して非球面の頂点の曲率中心の位
置を把握し、それとは別に非球面の外周に近い表面の変
位量を変位計を用いて測定して非球面軸の傾きを把握
し、両者から非球面の偏心量を得る方法が考案されてい
る。For example, as in the examples disclosed in JP-A-1-296132 and JP-A-5-196540, the paraxial portion of an aspherical lens is regarded as a spherical surface and measured by the same method as a spherical lens. Then, the position of the center of curvature of the apex of the aspherical surface is grasped, and separately from that, the displacement amount of the surface close to the outer periphery of the aspherical surface is measured using a displacement meter to grasp the inclination of the aspherical surface axis, Has been devised to obtain the eccentricity amount of.

【０００４】また、別の方法として、特開平４−３４０
４０６号公報の様に、非球面形状の三次元測定を行な
い、その形状データを統計処理することにより非球面の
偏心量を知る方法が考案されている。Another method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-340.
As disclosed in Japanese Patent No. 406, a method has been devised in which three-dimensional measurement of an aspherical surface shape is performed, and the shape data is statistically processed to determine the amount of eccentricity of the aspherical surface.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、近軸部分の偏心と外周に近い表面の変位量の両者を
検出する２つの手段が必要であり、偏心測定装置の構造
を複雑にするばかりでなく、偏心測定装置の製造費用を
増加させている。また、近軸部分の偏心測定では、非球
面レンズの近軸部分を近似的に球面とみなしているた
め、実際には非球面であることによる誤差が生じ、測定
精度を低下させている。However, the former method requires two means for detecting both the eccentricity of the paraxial portion and the amount of displacement of the surface near the outer circumference, which complicates the structure of the eccentricity measuring device. In addition, it increases the manufacturing cost of the eccentricity measuring device. Further, in the decentering measurement of the paraxial portion, since the paraxial portion of the aspherical lens is approximately regarded as a spherical surface, an error occurs due to the fact that the lens is actually an aspherical surface, which lowers the measurement accuracy.

【０００６】更に、前者の方法では、被測定面が理想的
形状であり、アス、クセ等のないことを前提としてお
り、近軸部と外周に近い部分の狭い範囲の情報しか利用
していない。このため得られる偏心量が、非球面全体か
ら判断した偏心量と差異を生じることがある。Further, in the former method, it is premised that the surface to be measured has an ideal shape and has no astigmatism or habit, and only information in a narrow range of the paraxial portion and the portion near the outer circumference is used. . Therefore, the obtained eccentricity may differ from the eccentricity determined from the entire aspherical surface.

【０００７】また、後者の方法では、三次元形状の測定
データを使用するため、測定時間が長くなり、その間の
測定精度を安定させる必要が生じる。このため、目的の
測定精度を保証するために、測定装置自体および付帯設
備に対して大きな投資が必要である。Further, in the latter method, since the measurement data of the three-dimensional shape is used, the measurement time becomes long and it becomes necessary to stabilize the measurement accuracy during that time. For this reason, a large investment is required in the measuring device itself and ancillary equipment in order to guarantee the desired measuring accuracy.

【０００８】本発明の目的は、非球面形状が既知である
非球面レンズの偏心測定において、より簡素化された測
定機構で、より高精度の測定を可能とする偏心測定方法
及びその装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an eccentricity measuring method and an apparatus for eccentricity measurement of an aspherical lens whose aspherical shape is already known, which enables more accurate measurement with a simpler measuring mechanism. To do.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転対称軸
を有する非球面光学素子の偏心測定装置において、前記
回転対称軸と予め定めた測定基準軸とが概略一致した状
態で、前記非球面光学素子を固定する保持部材と、前記
非球面光学素子の非球面表面の傾斜角及びその方向に応
じて変化する物理量である角変位量を検出する角変位量
検出手段と、前記保持部材を介して前記非球面光学素子
を、前記測定基準軸を回転中心軸として、前記角変位量
検出手段に対して相対的に回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段により回転されて変化する、前記角変
位量検出手段に対する前記非球面光学素子の相対的な回
転角を検出する回転角検出手段と、前記角変位量検出手
段を支持すると共に、該支持位置を前記回転中心軸に対
して直角方向に変位可能とする半径距離調整手段と、前
記回転中心軸から、前記角変位量検出手段の支持位置ま
での半径距離を検出する半径距離検出手段と、前記非球
面光学素子の非球面形状に関する情報を記憶する記憶手
段と、前記角変位量検出手段により検出された角変位量
と、該角変位量が検出された時点に、前記半径距離検出
手段により検出された半径距離及び前記回転角検出手段
により検出された回転角と、前記記憶手段に記憶されて
いる前記非球面形状に関する情報とを用いて、前記測定
基準軸である前記回転中心軸と前記非球面光学素子の回
転対称軸との空間的位置関係を定義づける偏心量を演算
する演算手段とを有することを特徴とする偏心測定装置
により実現される。The above object is to provide an eccentricity measuring device for an aspherical optical element having a rotational symmetry axis, wherein the rotational symmetry axis and a predetermined measurement reference axis are substantially coincident with each other. A holding member for fixing the optical element, an angular displacement amount detecting means for detecting an angular displacement amount which is a physical amount that changes according to the inclination angle of the aspherical surface of the aspherical optical element and its direction, and the holding member. Rotation drive means for rotating the aspherical optical element relative to the angular displacement amount detection means with the measurement reference axis as the rotation center axis,
A rotation angle detection unit that detects a relative rotation angle of the aspherical optical element with respect to the angular displacement amount detection unit that is rotated and changed by the rotation drive unit, and supports the angular displacement amount detection unit, and Radial distance adjusting means capable of displacing a supporting position in a direction perpendicular to the rotation center axis, and radial distance detecting means detecting a radial distance from the rotation center axis to a supporting position of the angular displacement amount detecting means. Storage means for storing information on the aspherical shape of the aspherical optical element, the angular displacement amount detected by the angular displacement amount detecting means, and the radial distance detecting means at the time when the angular displacement amount is detected. Using the radial distance detected by the rotation angle and the rotation angle detected by the rotation angle detection means, and the information about the aspherical shape stored in the storage means, the measurement reference axis, It is realized by the eccentric measuring apparatus characterized by having rolling a central axis and a calculation unit operable to calculate an amount of eccentricity characterizing defining the spatial positional relationship between the rotational symmetry axis of the aspheric optical element.

【００１０】[0010]

【作用】本発明においては、測定対象である非球面光学
素子を、その回転対称軸と予め定めた測定基準軸とが概
略一致した配置関係に置き、その測定すべき非球面表面
上に位置する、前記測定基準軸からの半径距離が同一
で、かつ当該測定基準軸を回転中心とした所定の基準位
置からの回転角が互いに異なる、複数の測定位置で、角
変位量を検出する。ここで、角変位量は、非球面光学素
子の非球面表面のある一点である測定位置での、傾斜角
及びその方向に応じて変化する物理量である。In the present invention, the aspherical optical element to be measured is placed on the surface of the aspherical surface to be measured by placing the aspherical optical element to be measured in a positional relationship in which the axis of rotational symmetry and a predetermined measurement reference axis are substantially in agreement. The angular displacement amount is detected at a plurality of measurement positions having the same radial distance from the measurement reference axis and different rotation angles from a predetermined reference position with the measurement reference axis as a rotation center. Here, the angular displacement amount is a physical amount that changes according to the tilt angle and its direction at a measurement position that is one point on the aspherical surface of the aspherical optical element.

【００１１】さらに、前記複数の測定位置で共通する半
径距離と、前記複数の測定位置のそれぞれでの回転角、
前記複数の測定位置のそれぞれで検出された角変位量、
及び、予め与えられている、非球面光学素子の非球面形
状に関する情報を用いて、前記測定基準軸と前記非球面
光学素子の回転対称軸（非球面軸）との空間的位置関係
を表わす偏心量を演算により求める。Further, a radial distance common to the plurality of measurement positions and a rotation angle at each of the plurality of measurement positions,
The amount of angular displacement detected at each of the plurality of measurement positions,
And an eccentricity indicating a spatial positional relationship between the measurement reference axis and the rotational symmetry axis (aspherical axis) of the aspherical optical element by using information on the aspherical shape of the aspherical optical element that is given in advance. The amount is calculated.

【００１２】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。最初、本発明の測定方法の一実施例について、図
１〜図４を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an example of the measuring method of the present invention will be described with reference to FIGS.

【００１３】本実施例の偏心測定方法では、図１に示す
ような形状が既知である被検レンズ１を測定基準軸（回
転軸）３に対し固定した状態で、被検レンズ１の測定す
べき面である、非球面２の表面の傾斜角およびその方向
に応じて変化する角変位量を、測定基準軸３から所定の
半径距離にある複数の測定位置４ａ、４ｂ、４ｃ等で測
定する。次に、前記複数の測定位置での角変位量を、既
知である被検レンズ１の非球面２の形状と仮定した偏心
量とを用いて演算し、該演算結果及び上記測定結果と
が、最もよく一致した場合の仮定値を、偏心量として決
定するものである。In the eccentricity measuring method of this embodiment, the lens 1 to be inspected having a known shape as shown in FIG. 1 is fixed with respect to the measurement reference axis (rotation axis) 3 to measure the lens 1 to be inspected. The amount of angular displacement that changes depending on the inclination angle of the surface of the aspherical surface 2, which is a power surface, and the direction thereof is measured at a plurality of measurement positions 4a, 4b, 4c, etc. at a predetermined radial distance from the measurement reference axis 3. . Next, the angular displacements at the plurality of measurement positions are calculated using the known shape of the aspherical surface 2 of the lens 1 to be measured and the eccentricity, and the calculation result and the measurement result are The supposition value when the best match is determined as the amount of eccentricity.

【００１４】ここで、図１では、角変位量の測定位置を
４ａ、４ｂ、４ｃと３箇所示しているが、本発明ではこ
れに限らず、２箇所以上であれば上限はない。Here, FIG. 1 shows three positions, 4a, 4b, and 4c, for measuring the angular displacement amount, but the present invention is not limited to this, and there is no upper limit if there are two or more positions.

【００１５】角変位量の測定に際しては、図２に示すよ
うに、測定基準軸３からの半径距離６ａ、６ｂ、６ｃが
一定である非球面２上に仮想的に描かれる円周５ａ、５
ｂ、５ｃに沿って測定位置４ａ、４ｂ、４ｃを変化させ
ながら、それぞれの測定位置における非球面２表面の角
変位量と、予め定めた回転角の測定基準位置７から当該
測定位置までの回転角８とを一組の測定値として測定す
る。When measuring the amount of angular displacement, as shown in FIG. 2, the circumferences 5a, 5 are virtually drawn on the aspherical surface 2 where the radial distances 6a, 6b, 6c from the measurement reference axis 3 are constant.
While changing the measurement positions 4a, 4b, 4c along b, 5c, the amount of angular displacement of the surface of the aspherical surface 2 at each measurement position and the rotation from the measurement reference position 7 of the predetermined rotation angle to the measurement position. Corner 8 and are measured as a set of measurements.

【００１６】ここで、非球面２表面の角変位量は、測定
基準軸３からの半径距離が一定の１つの円周毎に測定さ
れるものである。すなわち、当該１つの円周上に設定さ
れた複数の測定位置、例えば半径距離６ｂの円周５ｂ上
に設定された測定位置４ｂ、４ｂ1、４ｂ2、４ｂ3・・
・のそれぞれで測定された角変位量は、１組のデータ群
として、後述する偏心量の演算処理に用いられる。Here, the angular displacement of the surface of the aspherical surface 2 is measured for each circumference having a constant radial distance from the measurement reference axis 3. That is, a plurality of measurement positions set on the one circumference, for example, measurement positions 4b, 4b 1 , 4b 2 , 4b 3, ... Set on the circumference 5b having a radius distance 6b.
The amount of angular displacement measured in each of the cases is used as a set of data in the eccentricity calculation processing described later.

【００１７】本実施例では、測定位置での傾斜角の大き
さ及び当該傾斜角の方向に応じた、相対的な変化を表す
物理量を角変位量と定義づけ、これを検出するものであ
る。In this embodiment, a physical quantity that represents a relative change depending on the size of the tilt angle at the measurement position and the direction of the tilt angle is defined as the angular displacement amount, and this is detected.

【００１８】より具体的には、例えば、所定の方向から
レーザ光等の径の定まったスポット光を非球面２上の測
定位置へ照射し、そこから反射されたスポット光を所定
の位置に予め配置されている２次元光センサで検出する
ことで得られる、反射スポット光の検出点の位置に対応
する、当該２次元光センサの受光面上に設定される２次
元測定座標値を、角変位量として用いることが出来る。More specifically, for example, spot light having a fixed diameter such as laser light is irradiated from a predetermined direction to a measurement position on the aspherical surface 2, and spot light reflected from the spot is preliminarily set at a predetermined position. Angular displacement of the two-dimensional measurement coordinate value set on the light-receiving surface of the two-dimensional optical sensor, which corresponds to the position of the detection point of the reflected spot light, which is obtained by detecting with the two-dimensional optical sensor arranged. It can be used as a quantity.

【００１９】なお、本実施例では、角変位量を相対的な
変化を表す物理量としているため、上記２次元光センサ
で設定される２次元測定座標系は、半径距離が一定であ
る複数の測定位置間で共通である限り、任意に設定する
ことが可能とするという効果がある。In this embodiment, since the amount of angular displacement is a physical quantity representing a relative change, the two-dimensional measurement coordinate system set by the above two-dimensional optical sensor uses a plurality of measurements with a constant radial distance. As long as it is common between the positions, there is an effect that it can be arbitrarily set.

【００２０】回転角８の測定間隔は、概略等分が望まし
いが、完全に等しい必要はない。また、測定基準軸３か
らの半径距離を、図２の６ａ、６ｂ、６ｃのように複数
として、それらの半径距離を有する円周５ａ、５ｂ、５
ｃ上で角変位量の測定を実行する。また、半径距離６
ａ、６ｂ、６ｃのように、互いに異なる円周上に設定さ
れた、複数の測定位置４ａ、４ｂ、４ｃでの回転角８
を、互いに等しくする必要はない。It is desirable that the measurement intervals of the rotation angle 8 are approximately equal to each other, but they need not be completely equal. Further, the plurality of radial distances from the measurement reference axis 3 are set as in 6a, 6b, and 6c in FIG. 2, and the circumferences 5a, 5b, and 5 having the radial distances are set.
Perform the angular displacement measurement on c. Also, the radius distance 6
Rotation angles 8 at a plurality of measurement positions 4a, 4b, 4c set on different circumferences like a, 6b, 6c.
Need not be equal to each other.

【００２１】なお、図２では半径距離が互いに異なる仮
想的な円周を３箇所に設け、それらの円周上に測定位置
を設定しているが、本発明で設けられる円周の個所及び
数はこれに限らず、２以上であれば、その半径距離及び
個数は限定されるものではない。In FIG. 2, virtual circles having different radial distances are provided at three places, and measurement positions are set on those circles. However, the place and number of the circles provided in the present invention are set. Is not limited to this, and the radial distance and the number thereof are not limited as long as they are 2 or more.

【００２２】次に、上記のようにして得られる、半径距
離が一定である円周上に設定された１群の測定位置で測
定された角変位量及び回転角から、非球面の偏心量を算
出する方法の一例を示す。Next, the amount of eccentricity of the aspherical surface is calculated from the amount of angular displacement and the rotation angle measured at a group of measuring positions set on the circumference with a constant radial distance, obtained as described above. An example of a calculation method will be shown.

【００２３】本例では、最初、非球面の偏心量の値を仮
定して、測定データが得られた半径距離が一定である円
周上に設定された測定位置での角変位量に対応する物理
量（以下では演算量ｋと呼ぶ）を模擬的に演算し、さら
に、測定データに対応して半径距離を変えて、同様な方
法により、異なる半径距離における演算量ｋを求める。
次に、このようにして算出された演算量ｋと実際に測定
された角変位量（以下では測定量Ｋと呼ぶ）とを用い
て、演算量ｋと測定量Ｋとの差の２乗和を最小とするよ
うな偏心量の値を求め、これを非球面の偏心量として決
定する。In this example, first, assuming the value of the amount of eccentricity of the aspherical surface, it corresponds to the amount of angular displacement at the measurement position set on the circumference where the radial distance from which the measurement data was obtained is constant. A physical quantity (hereinafter, referred to as a calculation amount k) is simulated, and the radius distance is changed corresponding to the measurement data, and the calculation amount k at a different radius distance is obtained by the same method.
Next, using the calculation amount k calculated in this way and the actually measured angular displacement amount (hereinafter referred to as the measurement amount K), the sum of squares of the difference between the calculation amount k and the measurement amount K is used. The value of the amount of eccentricity that minimizes is obtained, and this is determined as the amount of eccentricity of the aspherical surface.

【００２４】以下、ある半径距離Ｒの円周上に設定され
た、一群の測定位置のそれぞれでの演算量ｋを求める方
法を説明する。Hereinafter, a method of obtaining the calculation amount k at each of a group of measurement positions set on the circumference of a certain radial distance R will be described.

【００２５】一般的に、非球面の偏心は、ある基準軸に
対する非球面の頂点（非球面軸と非球面の交点）のズレ
量（以下ではシフト量と呼ぶ）と、その基準軸に対する
非球面軸の傾き（以下ではティルト量と呼ぶ）、および
シフト量、ティルト量それぞれが生じている方向によっ
て表現できる。Generally, the eccentricity of an aspherical surface is the amount of deviation (hereinafter referred to as a shift amount) between the apex of the aspherical surface (intersection point of the aspherical surface axis and the aspherical surface) with respect to a certain reference axis, and the aspherical surface with respect to the reference axis. It can be expressed by the inclination of the axis (hereinafter referred to as the tilt amount), and the directions in which the shift amount and the tilt amount are generated.

【００２６】偏心量の演算に用いる計算式を表すため
に、以下に述べる、図３のような座標系を考える。すな
わち、測定基準軸３をｚ軸とする三次元の直交座標系
（ｘ，ｙ，ｚ）を考え、また、非球面の頂点（非球面軸
と非球面の交点）を原点とし、非球面軸をｗ軸とする三
次元の直交座標系（ｕ，ｖ，ｗ）を考える。A coordinate system as shown in FIG. 3, which will be described below, will be considered in order to represent a calculation formula used to calculate the amount of eccentricity. That is, consider a three-dimensional Cartesian coordinate system (x, y, z) in which the measurement reference axis 3 is the z-axis, and the vertex of the aspherical surface (intersection point of the aspherical surface and the aspherical surface) is the origin and the aspherical surface axis. Consider a three-dimensional Cartesian coordinate system (u, v, w) with w as the w axis.

【００２７】測定基準軸３に対し非球面の偏心が無い場
合に、ｘｙｚ座標系とｕｖｗ座標系が一致するものとす
る。測定基準軸３に対し非球面の偏心が存在する場合、
まずｖ軸を回転軸として右回りに角度αだけｕｖｗ座標
系を回転し、次にｕ軸を回転軸として右回りに角度βだ
けｕｖｗ座標系を回転した後、ｕｖｗ座標系の原点をｘ
ｙ平面上の点Ｑ0（ｘ0，ｙ0，０）に平行移動すること
により、非球面の偏心を表すことができる。すなわち、
シフト量とその方向をｘ0，ｙ0から、ティルト量とその
方向をα，βから計算することができる。When there is no eccentricity of the aspherical surface with respect to the measurement reference axis 3, it is assumed that the xyz coordinate system and the uvw coordinate system coincide with each other. If there is an aspheric eccentricity with respect to the measurement reference axis 3,
First, the uvw coordinate system is rotated clockwise by the angle α with the v axis as the rotation axis, and then the uvw coordinate system is rotated clockwise by the angle β with the u axis as the rotation axis, and then the origin of the uvw coordinate system is set to x.
By moving parallel to the point Q 0 (x 0 , y 0 , 0) on the y plane, the eccentricity of the aspherical surface can be expressed. That is,
The shift amount and its direction can be calculated from x 0 and y 0, and the tilt amount and its direction can be calculated from α and β.

【００２８】シフト量をε、シフトが生じている方向が
ｘ軸となす角をθ1とすると、Letting ε be the shift amount and θ 1 be the angle formed by the direction in which the shift occurs with the x-axis,

【００２９】[0029]

【数１】 [Equation 1]

【００３０】[0030]

【数２】 [Equation 2]

【００３１】となり、ティルト量をφ、ティルトが生じ
ている方向がｘ軸となす角をθ2とすると、If the tilt amount is φ, and the angle between the tilting direction and the x axis is θ 2 ,

【００３２】[0032]

【数３】 (Equation 3)

【００３３】[0033]

【数４】 [Equation 4]

【００３４】となる。It becomes

【００３５】上述のｘｙｚ座標系とｕｖｗ座標系の座標
値の関係は、三次元空間の座標変換を考えることによ
り、The relationship between the coordinate values in the xyz coordinate system and the uvw coordinate system described above is obtained by considering the coordinate conversion in the three-dimensional space.

【００３６】[0036]

【数５】 (Equation 5)

【００３７】[0037]

【数６】 (Equation 6)

【００３８】[0038]

【数７】 (Equation 7)

【００３９】となる。回転対称軸を有する非球面の形状
を表す式を、ｕｖｗ座標系において、It becomes In the uvw coordinate system, the equation expressing the shape of the aspherical surface having the axis of rotational symmetry is

【００４０】[0040]

【数８】 (Equation 8)

【００４１】[0041]

【数９】 [Equation 9]

【００４２】と表す。ここで関数ｆ（ｒ）は、被検レン
ズ１の非球面２の形状を表すものである。It is expressed as Here, the function f (r) represents the shape of the aspherical surface 2 of the lens 1 to be inspected.

【００４３】次に、半径距離が一定である円周上に設定
された測定位置に対応する、ｘｙ平面内を移動する動径
ＯＰ0を考え、ＯＰ0の長さを半径距離Ｒとする。また、
ｘ軸と動径ＯＰ0の成す角をθとすると、点Ｐ0（ｘ，
ｙ）は、Next, let us consider a radius vector OP 0 that moves in the xy plane and corresponds to a measurement position set on the circumference where the radial distance is constant, and let the length of OP 0 be the radial distance R. Also,
If the angle between the x-axis and the radius OP 0 is θ, the point P 0 (x,
y) is

【００４４】[0044]

【数１０】 [Equation 10]

【００４５】[0045]

【数１１】 [Equation 11]

【００４６】である。It is

【００４７】本実施例では、図３に示されている点Ｐが
被検レンズ１の非球面２上の測定位置（図２の位置４ａ
等）に相当し、点Ｐ0は点Ｐのｘｙ平面上への射影であ
る。In this embodiment, the point P shown in FIG. 3 is the measurement position on the aspherical surface 2 of the lens 1 to be measured (position 4a in FIG. 2).
Etc.), and the point P 0 is a projection of the point P on the xy plane.

【００４８】Ｒ，θは測定値として得られるため既知で
あり、式（１０）、（１１）によりｘ，ｙが求められ
る。式（８）、（９）に示すとおり、ｗはｕ，ｖの関数
であり、（ｘ0，ｙ0，α，β）を既知であると仮定する
と、式（５）、（６）において未知数はｕ，ｖの２つと
なり、式（５）、（６）を連立方程式として解くことに
より、ｕ，ｖを求めることが可能である。ここでは、収
束計算法によりｕ，ｖを求める。即ち、式（５）を右辺
の第１項のｕについて解くと、Since R and θ are obtained as measured values, they are known, and x and y can be obtained by the equations (10) and (11). As shown in equations (8) and (9), w is a function of u and v, and assuming that (x 0 , y 0 , α, β) is known, in equations (5) and (6) There are two unknowns, u and v, and u and v can be obtained by solving equations (5) and (6) as simultaneous equations. Here, u and v are obtained by the convergence calculation method. That is, when the equation (5) is solved for u of the first term on the right side,

【００４９】[0049]

【数１２】 (Equation 12)

【００５０】となり、式（６）を右辺の第１項のｖにつ
いて解くと、[Mathematical formula-see original document] When equation (6) is solved for v of the first term on the right side,

【００５１】[0051]

【数１３】 (Equation 13)

【００５２】となる。It becomes

【００５３】従って、例えば、式（１０）、（１１）と
点ＰでのＲ，θの値から、点Ｐでのｘの値ｘ1およびｙ
の値ｙ1を求め、式（１２）、（１３）の右辺のｕ，ｖ
に初期値としてｕ＝ｘ1、ｖ＝ｙ1を代入すると、新たな
ｕ，ｖの値が求まる。この新たなｕ，ｖを、式（１
２）、（１３）の右辺のｕ，ｖに再度代入し、更に新た
なｕ，ｖの値を求めるという操作を繰り返し、代入した
ｕ，ｖと求まったｕ，ｖの差が無視可能と判断される値
以下に、ｕ，ｖの値を収束させる。Therefore, for example, from the expressions (10) and (11) and the values of R and θ at the point P, the values of x at the point P, x 1 and y.
Y 1 of the equations (12), (13)
By substituting u = x 1 and v = y 1 as initial values into, new values of u and v can be obtained. This new u, v is expressed by the equation (1
2) Repeat the operation of substituting u and v on the right-hand side of (13) and further obtaining new values of u and v, and judge that the difference between the substituted u and v and the obtained u and v can be ignored. The values of u and v are made to converge to the values below.

【００５４】次に、点Ｐでの傾きの最大値をγ、点Ｐを
中心としたときの傾きの最大値が生じる方向が、ｘ軸方
向となす角をτとすると、Next, when the maximum value of the inclination at the point P is γ, and the direction in which the maximum value of the inclination at the point P is the center makes the angle with the x-axis direction τ,

【００５５】[0055]

【数１４】 [Equation 14]

【００５６】[0056]

【数１５】 (Equation 15)

【００５７】で与えられる。Is given by

【００５８】式（１４）、（１５）より、τを消去し
て、From equations (14) and (15), τ is eliminated and

【００５９】[0059]

【数１６】 [Equation 16]

【００６０】が得られる。Is obtained.

【００６１】式（７）の両辺をｘで偏微分すると、When both sides of the equation (7) are partially differentiated with respect to x,

【００６２】[0062]

【数１７】 [Equation 17]

【００６３】となり、Then,

【００６４】[0064]

【数１８】 (Equation 18)

【００６５】である。式（５）の両辺をｘで偏微分する
と、It is Partially differentiating both sides of equation (5) with x,

【００６６】[0066]

【数１９】 [Formula 19]

【００６７】が得られ、式（６）の両辺をｘで偏微分す
ると、Then, when both sides of the equation (6) are partially differentiated with respect to x,

【００６８】[0068]

【数２０】 (Equation 20)

【００６９】が得られる。式（１９）、（２０）に式
（１８）を用いて、連立方程式を解くと、Is obtained. When the simultaneous equations are solved by using the equation (18) in the equations (19) and (20),

【００７０】[0070]

【数２１】 [Equation 21]

【００７１】[0071]

【数２２】 [Equation 22]

【００７２】となるので、これらを式（１７）に代入す
ると、Therefore, by substituting these into the equation (17),

【００７３】[0073]

【数２３】 (Equation 23)

【００７４】が得られる。Is obtained.

【００７５】また、同様に式（７）の両辺をｙで偏微分
すると、Similarly, if both sides of the equation (7) are partially differentiated by y,

【００７６】[0076]

【数２４】 [Equation 24]

【００７７】となり、Then,

【００７８】[0078]

【数２５】 (Equation 25)

【００７９】である。式（５）の両辺をｙで偏微分する
と、It is Partially differentiating both sides of equation (5) with y,

【００８０】[0080]

【数２６】 (Equation 26)

【００８１】が得られ、式（６）の両辺をｙで偏微分す
ると、## EQU12 ## When both sides of the equation (6) are partially differentiated with respect to y,

【００８２】[0082]

【数２７】 [Equation 27]

【００８３】が得られる。式（２８）、（２７）に式
（２５）を用いて、連立方程式を解くと、Is obtained. When the simultaneous equations are solved by using the equation (25) for the equations (28) and (27),

【００８４】[0084]

【数２８】 [Equation 28]

【００８５】[0085]

【数２９】 [Equation 29]

【００８６】となるので、これらを式（２４）に代入す
ると、Therefore, by substituting these into the equation (24),

【００８７】[0087]

【数３０】 [Equation 30]

【００８８】が得られる。Is obtained.

【００８９】式（８）、（９）により、From equations (8) and (9),

【００９０】[0090]

【数３１】 [Equation 31]

【００９１】[0091]

【数３２】 [Equation 32]

【００９２】であるから、式（１６）に式（２３）、
（３０）、（３１）、（３２）を用いると、（ｕ，ｖ，
α，β）を既知であると仮定することにより、式（１
６）において未知数はγのみとなる。前述の通り、未知
数（Ｒ，θ，ｘ0，ｙ0，α，β）を既知であると仮定す
ることにより、ｕとｖが求められるので、γを求めるこ
とができる。Therefore, equation (23) is added to equation (16),
Using (30), (31), and (32), (u, v,
By assuming that α, β) are known, the equation (1
In 6), the only unknown number is γ. As described above, u and v are obtained by assuming that the unknowns (R, θ, x 0 , y 0 , α, β) are known, and thus γ can be obtained.

【００９３】また、式（１４）、（１５）より、γを消
去して、Further, from equations (14) and (15), γ is eliminated and

【００９４】[0094]

【数３３】 [Expression 33]

【００９５】が得られ、τを求めることができる。Then, τ can be obtained.

【００９６】次に、動径ＯＰ0と最大傾斜が生じる方向
とのなす角をρとすると、Next, letting ρ be the angle between the radius vector OP 0 and the direction in which the maximum tilt occurs,

【００９７】[0097]

【数３４】 (Equation 34)

【００９８】の関係がある。There is a relationship of

【００９９】ここで、図４に示すように、測定基準軸３
と非球面軸が一致している（偏心が無い）ときのγを、
γ0とし、点Ｐを通りｚ軸に平行な直線ＰＡを考える。
点Ｐにおける面法線をＰＣ、点Ａを通りｘｙ平面に平行
な平面上にあるとする。Here, as shown in FIG. 4, the measurement reference axis 3
And γ when the aspherical axes match (no eccentricity),
Let γ 0 and consider a straight line PA passing through the point P and parallel to the z-axis.
It is assumed that the surface normal at the point P is on the plane PC that passes through the point A and is parallel to the xy plane.

【０１００】点Ｐと点Ａの距離をＬとすると、Let L be the distance between point P and point A.

【０１０１】[0101]

【数３５】 [Equation 35]

【０１０２】[0102]

【数３６】 [Equation 36]

【０１０３】であり、また、And also,

【０１０４】[0104]

【数３７】 (37)

【０１０５】であるから、点Ｂと点Ｃの距離をｋとする
と、式（３５）、（３６）、（３７）より、Therefore, assuming that the distance between points B and C is k, from equations (35), (36) and (37),

【０１０６】[0106]

【数３８】 (38)

【０１０７】となる。It becomes:

【０１０８】以上により、半径距離が一定の円周上に設
定された複数の測定位置で測定された角変位量に対応す
る演算量ｋが、ある偏心量（ｘ0，ｙ0，α，β）を仮定
して与えたときに、半径距離Ｒを一定とし、回転角θを
変数として、それぞれ算出することができる。As described above, the calculation amount k corresponding to the angular displacement amount measured at a plurality of measurement positions set on the circumference with a constant radial distance is the eccentricity amount (x 0 , y 0 , α, β). ), The radial distance R can be made constant, and the rotation angle θ can be used as a variable for calculation.

【０１０９】本実施例では、更に、半径距離Ｒが異なる
測定位置に対応して、半径距離Ｒを変えて、上記と同様
な方法により、新たな演算量ｋを求める。In the present embodiment, a new calculation amount k is obtained by changing the radial distance R in correspondence with measurement positions having different radial distances R and by the same method as above.

【０１１０】以下、上記のようにして得られた演算量ｋ
と測定量Ｋとから、偏心量を求める方法を説明する。Hereinafter, the calculation amount k obtained as described above
A method of obtaining the amount of eccentricity from the measured amount K and the measured amount K will be described.

【０１１１】ここで、角変位量を測定する手段として
は、例えば後述する偏心測定装置のように、被検レンズ
１に対して所定の位置に保持されたレーザ光源から被検
レンズ１の非球面２へレーザ光を照射し、該非球面２で
反射されたレーザ光を２次元位置センサで受光する。Here, as a means for measuring the amount of angular displacement, for example, an eccentricity measuring device to be described later, a laser light source held at a predetermined position with respect to the lens 1 to be measured is used to form an aspherical surface of the lens 1 to be measured. The laser beam is irradiated onto the laser beam 2 and the laser beam reflected by the aspherical surface 2 is received by the two-dimensional position sensor.

【０１１２】このような角変位量測定手段によると、あ
る半径距離Ｒの仮想的な円周上に設定された、測定位置
での変位量及び回転角の値である測定データ列（θｉ，
Ｚｉ）｛ｉ＝１〜ｎ｝が得られる。このデータ列を用
い、偏心量（ｘ0，ｙ0，α，β）を未知数とする非線形
の最小二乗法を用いることで、未知数の値である偏心量
の値を求めることができる。ここで、ｎは、ある半径距
離Ｒの仮想的な円周上に設定された測定位置の個数、す
なわち、ある半径距離Ｐで得られる測定データ数であ
る。According to such an angular displacement amount measuring means, a measurement data string (θi, which is a value of the displacement amount and the rotation angle at the measurement position set on the virtual circumference of a certain radial distance R).
Zi) {i = 1 to n} is obtained. By using this data sequence and using the nonlinear least squares method in which the eccentricity amount (x 0 , y 0 , α, β) is the unknown number, the value of the eccentricity amount that is the value of the unknown number can be obtained. Here, n is the number of measurement positions set on the virtual circumference of a certain radial distance R, that is, the number of measurement data obtained at a certain radial distance P.

【０１１３】角変位量の測定データＫｉは、上記で定義
された測定量の値であり、具体的には、次のように求め
られる。The measurement data Ki of the angular displacement amount is the value of the measurement amount defined above, and is specifically obtained as follows.

【０１１４】ある一定の半径距離Ｒの仮想的な円周上に
設定された、複数の測定位置のそれぞれで、上記レーザ
光源から照射され非球面２で反射されたレーザ光を、ｘ
ｙ平面（図３参照）に平行であるように配置された、上
記２次元位置センサの受光面上で検出し、その位置検出
に対応する当該受光面上に設置された２次元座標系での
座標位置を求める。The laser light emitted from the laser light source and reflected by the aspherical surface 2 at each of a plurality of measurement positions set on a virtual circumference having a certain radius R is represented by x
A two-dimensional coordinate system, which is arranged so as to be parallel to the y plane (see FIG. 3), detects on the light-receiving surface of the two-dimensional position sensor and is installed on the light-receiving surface corresponding to the position detection. Find the coordinate position.

【０１１５】次に、全ての角変位量の測定位置で求めら
れた座標位置から、全ての座標位置に対する最小２乗平
均的中心の位置を求め、さらに、求められた最小２乗平
均的中心の位置と各座標位置との間の距離をそれぞれ求
める。Next, the position of the least mean square center with respect to all the coordinate positions is found from the coordinate positions found at all the angular displacement measurement positions, and the least mean square center of the found least square mean is calculated. The distance between the position and each coordinate position is calculated.

【０１１６】最後に、求められたすべての上記距離に対
する算術平均値を算出し、当該算術平均値により、同じ
半径距離Ｒを有する、複数の測定位置のそれぞれでの距
離を除した値を算出し、これをＫｉとする。Finally, an arithmetic mean value for all the obtained distances is calculated, and a value obtained by dividing the distance at each of a plurality of measurement positions having the same radial distance R by the arithmetic mean value is calculated. , And let this be Ki.

【０１１７】本実施例で用いる非線形の最小二乗法に用
いる残差関数Ｆｉは、The residual function Fi used in the nonlinear least squares method used in this embodiment is

【０１１８】[0118]

【数３９】 [Formula 39]

【０１１９】[0119]

【数４０】 (Equation 40)

【０１２０】で与えられる。ここで、ｋ（θｉ）は、上
述の計算法により求められる演算量であり、ある偏心量
（ｘ0，ｙ0，α，β）を与えたときの、半径距離Ｒと回
転角θｉに対する演算量ｋの値である。Is given by Here, k (θi) is a calculation amount obtained by the above-described calculation method, and is a calculation for the radial distance R and the rotation angle θi when a certain eccentricity amount (x 0 , y 0 , α, β) is given. The value of the quantity k.

【０１２１】本実施例で用いることができる非線形の最
小二乗法には、ニュートン・ラフソン法、ガウス・ニュ
ートン法、レーベンベルグ・マルカート法、それらを改
良した方法等があり、選択することが可能である。The nonlinear least squares method that can be used in this embodiment includes the Newton-Raphson method, the Gauss-Newton method, the Levenberg-Marquardt method, and the improved methods thereof, which can be selected. is there.

【０１２２】なお、上述の演算方法で各未知数（ｘ0，
ｙ0，α，β）を正しく求めるためには、２つ以上の半
径距離Ｒに対する測定データ列（θｉ，Ｋｉ）が必要で
ある。以下に、その理由を説明する。The unknowns (x 0 ,
In order to correctly obtain y 0 , α, β), a measurement data string (θi, Ki) for two or more radial distances R is required. The reason will be described below.

【０１２３】演算量ｋｉおよび測定量Ｋｉの値を縦軸
に、回転角の値を横軸にとった場合、各測定位置での演
算量および測定量は、サインカーブのような２πを周期
として変化する曲線に沿って変化する。When the values of the calculation amount ki and the measurement amount Ki are plotted on the ordinate and the values of the rotation angle are plotted on the abscissa, the calculation amount and the measurement amount at each measurement position have a period of 2π like a sine curve. It changes along a changing curve.

【０１２４】本実施例では、概念的に言えば、測定量に
対応する曲線に、演算量による曲線がフィットするよう
に、偏心量を決定するものである。ところが、１つの半
径距離Ｒでの測定データだけを用いた場合、真の偏心量
（ｘ0，ｙ0，α，β）とは異なる偏心量の組み合わせに
おいて、上述の残差関数Ｆｉの２乗和が極小となる場合
が生じることがある。非線形の最小二乗法においては、
残差関数Ｆｉの２乗和を最小にする他の未知数（偏心
量）の組み合わせが存在するにも関わらず、上記の極小
を生じる未知数の組み合わせにおいて、収束したと判断
するためである。２つ以上の半径距離Ｒで得られた測定
データを使用することにより、この不具合を回避するこ
とが可能となる。In the present embodiment, conceptually speaking, the amount of eccentricity is determined so that the curve corresponding to the measurement amount fits the curve corresponding to the calculation amount. However, when only the measurement data at one radial distance R is used, the square of the residual function Fi described above is obtained in a combination of eccentricity amounts different from the true eccentricity amount (x 0 , y 0 , α, β). The sum may be minimal. In the nonlinear least squares method,
This is because it is determined that the combinations of unknowns (eccentricity) that minimize the sum of squares of the residual function Fi have converged in the combinations of unknowns that produce the above-described minimum. By using the measurement data obtained at two or more radial distances R, it is possible to avoid this problem.

【０１２５】また、被検レンズ１の非球面形状に幾何偏
差がない場合には、２つの半径距離Ｒに対する測定デー
タ列で充分であるが、非球面形状に幾何偏差がある場合
には、３つ以上（多いほど良い）の半径距離Ｒに対する
測定データ列を用いると、非球面全面の形状を考慮した
偏心量、即ち非球面軸の位置が得られるので、非球面形
状の幾何偏差の程度により選択すると良い。If the aspherical shape of the lens 1 to be inspected has no geometric deviation, the measurement data string for the two radial distances R is sufficient. By using a measurement data string for three or more (the larger the better) radial distance R, the amount of eccentricity considering the shape of the entire aspherical surface, that is, the position of the aspherical surface axis, can be obtained. Therefore, depending on the degree of geometric deviation of the aspherical shape. Good to choose.

【０１２６】本実施例では、角変位量測定手段として、
レーザ光線の非球面２へ照射し、その反射光を２次元位
置センサで受光する方法を採用し、その受光面を測定基
準軸３に対し垂直な配置としたが、本発明において用い
ることができる２次元位置センサの受光面の配置位置は
これに限定されるものではない。In this embodiment, as the angular displacement measuring means,
Although the method of irradiating the aspherical surface 2 of the laser beam and receiving the reflected light by the two-dimensional position sensor is adopted and the light receiving surface is arranged perpendicular to the measurement reference axis 3, it can be used in the present invention. The arrangement position of the light receiving surface of the two-dimensional position sensor is not limited to this.

【０１２７】例えば、２次元位置センサの受光面を、非
球面２からの反射光に対して垂直に配置したり、非球面
２の観測位置での法線に垂直に配置したりすることが可
能である。ただし、受光面の配置を変える場合には、測
定量として、上述の式(38)と対応しない測定値が得られ
るので、上記の方法と同様に、受光面の配置に合わせて
適切な式を求める必要がある。For example, the light-receiving surface of the two-dimensional position sensor can be arranged perpendicularly to the reflected light from the aspherical surface 2 or perpendicular to the normal line of the aspherical surface 2 at the observation position. Is. However, when changing the arrangement of the light-receiving surface, a measurement value that does not correspond to the above equation (38) can be obtained as the measurement quantity. Need to ask.

【０１２８】次に、本発明を適用した非球面レンズの偏
心測定装置の一実施例について説明する。Next, an embodiment of the decentering measuring apparatus for an aspherical lens to which the present invention is applied will be described.

【０１２９】本実施例の偏心測定装置は、図５及び図６
に示すように、被検レンズ１を測定基準軸（回転軸）３
を中心に回転可能に支持するレンズ保持装置１００と、
被検レンズ１の非球面２を角変位量を反射レーザ光１３
ａを用いて検出する角変位検出装置２００と、両装置の
動作制御及び偏心量の演算を行なう演算制御装置３００
とを有する。The eccentricity measuring apparatus of this embodiment is shown in FIGS.
As shown in FIG.
A lens holding device 100 that rotatably supports the lens
The amount of angular displacement of the aspherical surface 2 of the lens 1 to be inspected is reflected by the laser light 13
An angular displacement detection device 200 that detects a using a, and an arithmetic control device 300 that controls the operation of both devices and calculates the eccentricity amount.
Have and.

【０１３０】レンズ保持装置１００は、円筒状の雇９を
有し、その一端に被検レンズ１の被測定面である非球面
２の反対側の面を接し、図示していない真空吸着等の機
構にて被検レンズ１を雇９に固定する。被検レンズ１の
重量が大きく、被検レンズ１と雇９の接する部分の摩擦
力が充分大きい場合には、その摩擦力を利用し、上記の
ような被検レンズ１の固定機構を必要としない構造とす
ることも可能である。The lens holding device 100 has a cylindrical work 9, the end of which is in contact with the surface on the opposite side of the aspherical surface 2 which is the surface to be measured of the lens 1 to be inspected. The lens 1 to be inspected is fixed to the employment 9 by the mechanism. When the weight of the lens 1 to be inspected is large and the frictional force between the portion to be in contact with the lens 1 to be inspected 9 is sufficiently large, the frictional force is utilized to require the fixing mechanism for the lens 1 to be inspected as described above. It is also possible to adopt a structure that does not.

【０１３１】レンズ保持装置１００は、さらに、雇９が
固定されている回転軸受軸１０ａと、回転軸受軸１０ａ
を回転軸３を中心軸として回転させる、モータ等を有す
る回転駆動機構１１と、回転軸受軸１０ａを回転可能に
支持する回転軸受１０ｂと、回転軸受１０ｂを固定する
ベース１７とを有する。回転軸受軸１０ａ及び回転軸受
１０ｂには、転がり軸受や静圧空気軸受等各種方式の回
転軸受機構を利用することができる。The lens holding device 100 further includes a rotary bearing shaft 10a to which the worker 9 is fixed and a rotary bearing shaft 10a.
A rotary drive mechanism 11 having a motor or the like for rotating the rotary shaft 3 as a central axis, a rotary bearing 10b for rotatably supporting the rotary bearing shaft 10a, and a base 17 for fixing the rotary bearing 10b. For the rotary bearing shaft 10a and the rotary bearing 10b, various types of rotary bearing mechanisms such as rolling bearings and static pressure air bearings can be used.

【０１３２】レンズ保持装置１００は、さらに、被検レ
ンズ１の回転角を検出するための、ロータリエンコーダ
等の回転角検出器１２ａ及び回転角目盛１２ｂを有す
る。本実施例では、回転角目盛１２ｂは、回転駆動機構
１１の出力軸から雇９に至る回転部分に対し取り付けら
れており、回転角目盛１２ｂの目盛を読む回転角検出器
１２ａは、ベース１７等の固定部分に取付けられてい
る。The lens holding device 100 further has a rotation angle detector 12a such as a rotary encoder and a rotation angle scale 12b for detecting the rotation angle of the lens 1 to be measured. In the present embodiment, the rotation angle scale 12b is attached to the rotating portion from the output shaft of the rotation drive mechanism 11 to the employment 9, and the rotation angle detector 12a for reading the scale of the rotation angle scale 12b is the base 17 or the like. It is attached to the fixed part of.

【０１３３】角変位検出装置２００は、上記実施例で述
べた角変位量を測定する角変位計１３と、角変位計１３
を被検レンズ１が固定されている雇９の半径方向に対し
位置調節可能なように保持する直動軸受移動台１４ａ及
び直動軸受ガイド１４ｂと、直動軸受移動台１４ａを駆
動する直動駆動機構１５とを有する。The angular displacement detecting device 200 includes an angular displacement meter 13 for measuring the amount of angular displacement described in the above embodiment and an angular displacement meter 13.
Of the linear bearing moving base 14a and the linear bearing guide 14b for holding the lens 1 under test so that the position of the lens 1 can be adjusted in the radial direction of the employee 9, and the linear motion driving the linear bearing moving base 14a. And a drive mechanism 15.

【０１３４】直動駆動機構１５としては、手動による送
りネジ方式、モータ等回転駆動機器による送りネジ方
式、直動軸受移動台を直接手で駆動する方式等、各種の
直動駆動機構を利用することが出来る。直動軸受移動台
１４ａと直動軸受ガイド１４ｂの間に必要に応じてクラ
ンプ機構を設けてもかまわない。直動軸受１４ａ、１４
ｂとして、転がり軸受やすべり軸受、静圧空気軸受等各
種方式の直動軸受を使用することが出来る。As the direct drive mechanism 15, various direct drive mechanisms such as a manual feed screw method, a feed screw method using a rotary drive device such as a motor, and a method of directly driving the direct bearing moving base by hand are used. You can A clamp mechanism may be provided between the linear motion bearing moving base 14a and the linear motion bearing guide 14b, if necessary. Linear motion bearings 14a, 14
As the b, various types of linear motion bearings such as a rolling bearing, a sliding bearing, and a static pressure air bearing can be used.

【０１３５】角変位検出装置３００は、さらに、回転軸
３から角変位計１３までの測定半径距離を検出するため
の、移動距離検出器１６ａ及び移動距離検出器目盛板１
６ｂを有する。移動距離検出器目盛板１６ｂは、ベース
１７に対して固定されるように、例えば腕部材等を介し
てベース１７に取り付けられている。The angular displacement detecting device 300 further includes a moving distance detector 16a and a moving distance detector scale plate 1 for detecting the measurement radius distance from the rotary shaft 3 to the angular displacement meter 13.
6b. The moving distance detector scale plate 16b is attached to the base 17 via, for example, an arm member so as to be fixed to the base 17.

【０１３６】ここで、移動距離検出器１６ａ及び移動距
離検出器目盛板１６ｂとしては、光学式のリニアスケー
ル機構を使用しているが、磁気式のリニアスケール機
構、レーザ式変位計、レーザ干渉測長器等他の移動距離
検出器、変位計の利用も可能である。Here, although an optical linear scale mechanism is used as the moving distance detector 16a and the moving distance detector scale plate 16b, a magnetic linear scale mechanism, a laser displacement meter, a laser interferometer are used. It is also possible to use other moving distance detectors such as a long device and displacement gauges.

【０１３７】角変位計１３は、例えば図７に示すよう
な、回転軸３と平行に、予め定めた径のレーザ光を照射
するレーザ光源１３１と、非球面２上で反射され戻って
くるレーザ光１３ａの２次元スポット位置を測定する、
回転軸３と直交するように配置された受光面を備えた２
次元の位置センサ１３２とを有するレーザ光反射検出器
を使用することができる。位置センサ１３２としては、
例えばフォトダイオードを応用した２次元の半導体位置
検出素子、２次元のＣＣＤ等の、光を検出すると共に、
その検出光の２次元位置を測定することが出来る、各種
光学素子が利用可能である。The angular displacement meter 13 is, for example, as shown in FIG. 7, a laser light source 131 for irradiating a laser beam having a predetermined diameter in parallel with the rotation axis 3 and a laser beam reflected and returned on the aspherical surface 2. Measuring the two-dimensional spot position of the light 13a,
2 with a light-receiving surface arranged so as to be orthogonal to the rotation axis 3
A laser light reflection detector having a dimensional position sensor 132 can be used. As the position sensor 132,
For example, while detecting light, such as a two-dimensional semiconductor position detection device that applies a photodiode, a two-dimensional CCD, etc.,
Various optical elements that can measure the two-dimensional position of the detected light are available.

【０１３８】上記構成では、レーザ光を非球面２へ、測
定基準軸となる回転軸３に平行に照射するため、回転軸
３からレーザ光源１３１の照射口までの距離と、非球面
２上での角変位量の測定位置での半径距離とが一致す
る。さらに、回転軸３からレーザ光源１３１の照射口ま
での距離は、移動距離検出器１６ａにより高精度に測定
できる。このため、上記構成の角変位計１３によれば、
最終的に得られる偏心量における測定誤差が生じにくい
という利点がある。In the above structure, since the laser beam is applied to the aspherical surface 2 in parallel to the rotation axis 3 serving as the measurement reference axis, the distance from the rotation axis 3 to the irradiation port of the laser light source 131 and the aspherical surface 2 are different. The radial distance at the measurement position of the angular displacement amount of is in agreement. Further, the distance from the rotary shaft 3 to the irradiation port of the laser light source 131 can be measured with high accuracy by the moving distance detector 16a. Therefore, according to the angular displacement meter 13 having the above configuration,
There is an advantage that a measurement error in the finally obtained amount of eccentricity is unlikely to occur.

【０１３９】また、測定位置における非球面２の傾斜角
に応じて、反射レーザ光１３ａの２次元位置センサ１３
２への入射点が変化する。このため、２次元位置センサ
１３２の受光面の面積を大きくするか、または受光面の
設置位置を平行移動し、常に反射レーザ光１３ａを受光
できる構成としても良い。Further, the two-dimensional position sensor 13 for the reflected laser light 13a according to the inclination angle of the aspherical surface 2 at the measurement position.
The incident point on 2 changes. Therefore, the area of the light receiving surface of the two-dimensional position sensor 132 may be increased, or the installation position of the light receiving surface may be moved in parallel so that the reflected laser light 13a can be always received.

【０１４０】演算制御装置３００は、予め測定等されて
既知である被検レンズ１の非球面２の形状データの入力
や、得られた偏心量の出力などを行なう入出力部２５
と、入力された非球面２の形状データを記憶する記憶部
２４と、移動距離検出器１６ａ、角変位計１３及び回転
角検出器１２ａからの測定データを読み込むインターフ
ェース２１及び読み込み部２２と、読み込まれた測定デ
ータ及び記憶されている非球面形状データから被検レン
ズ１の偏心量を求める演算部２３と、回転駆動機構１１
及び直動駆動機構１５の動作制御を行なう制御部２６と
を有する。The arithmetic and control unit 300 inputs and outputs the shape data of the aspherical surface 2 of the lens 1 to be measured, which has been measured in advance and is known, and outputs the obtained decentering amount.
A storage unit 24 for storing the input shape data of the aspherical surface 2, an interface 21 and a reading unit 22 for reading the measurement data from the movement distance detector 16a, the angular displacement meter 13 and the rotation angle detector 12a. The calculation unit 23 for obtaining the amount of eccentricity of the lens 1 to be measured from the measured data stored and the stored aspherical surface shape data, and the rotation drive mechanism 11
And a control unit 26 that controls the operation of the linear drive mechanism 15.

【０１４１】次に、本実施例の偏心測定装置の動作を説
明する。Next, the operation of the eccentricity measuring apparatus of this embodiment will be described.

【０１４２】最初、測定準備として、雇９上に被検レン
ズ１を、その被測定面である非球面２を雇９と反対側に
向け固定する。さらに、直動駆動機構１５を使用して、
角変位計１３を、非球面２上の所定の半径距離まで移動
させ、角変位計１３のレーザ光１３ａを角変位量の検出
可能な状態に被検レンズ１の非球面２へ照射する。First, as a measurement preparation, the lens 1 to be inspected is fixed on the employment 9, and the aspherical surface 2 which is the surface to be measured is fixed to the opposite side of the employment 9. Furthermore, using the linear drive mechanism 15,
The angular displacement meter 13 is moved to a predetermined radial distance on the aspherical surface 2, and the laser beam 13a of the angular displacement meter 13 is applied to the aspherical surface 2 of the lens 1 under test in a state in which the amount of angular displacement can be detected.

【０１４３】次に、以下に説明する一連の測定処理を開
始する。この測定処理では、図８のフローチャートに示
すような手順に従い、データを取り込み、取り込んだデ
ータから偏心量を求める。Next, a series of measurement processing described below is started. In this measurement process, data is taken in according to the procedure shown in the flowchart of FIG. 8, and the amount of eccentricity is obtained from the taken data.

【０１４４】ステップ８１では、記憶部２４に予め記憶
してある、被検レンズ１の非球面２形状に関する非球面
係数等の非球面形状データを読み出す。非球面形状は、
例えば以下の式で表わされる。At step 81, aspherical surface shape data such as an aspherical surface coefficient relating to the shape of the aspherical surface 2 of the lens 1 to be inspected, which is stored in advance in the storage section 24, is read out. The aspherical shape is
For example, it is represented by the following formula.

【０１４５】[0145]

【数４１】 [Formula 41]

【０１４６】記憶部２４には、上記式の形や、上記式を
定義づける曲率や各係数の値をデータとして記憶する。The storage unit 24 stores, as data, the form of the above equation, the curvature that defines the above equation, and the value of each coefficient.

【０１４７】ステップ８２では、移動距離検出器１６ａ
の検出値を、上記実施例で定義された半径距離Ｒとし
て、インターフェース２１及び読み込み部２２を介して
演算部２３に取り込む。At step 82, the moving distance detector 16a
The detected value of is taken as the radial distance R defined in the above embodiment into the arithmetic unit 23 via the interface 21 and the reading unit 22.

【０１４８】さらに、制御部２６からの指令により回転
駆動機構１１のモータを回転させながら、被検レンズ１
の１回転中に複数回、回転角検出器１２ａの出力θｉと
角変位計１３の出力Ｋｉとを、インターフェース２１及
び読み込み部２２を介して、演算部２３に取り込む。な
お、回転角検出器１２ａの出力と角変位計１３の出力の
演算部２３への取り込みは、概略等間隔とするが、その
間隔が正確である必要はない。Further, while the motor of the rotary drive mechanism 11 is being rotated by a command from the control unit 26, the lens 1
The output θi of the rotation angle detector 12a and the output Ki of the angular displacement meter 13 are fetched into the arithmetic unit 23 via the interface 21 and the reading unit 22 a plurality of times during one rotation of. It should be noted that the output of the rotation angle detector 12a and the output of the angular displacement meter 13 are taken into the arithmetic unit 23 at substantially equal intervals, but the intervals need not be accurate.

【０１４９】さらに、ある半径距離Ｒにおける測定が終
了した後、直動駆動機構１５を使用して、角変位計１３
を移動させて半径距離Ｒを変え、角変位計１３からレー
ザ光を角変位量の測定可能な状態に照射し、上述と同じ
手順で、移動距離検出器１６ａ、角変位計１３、回転角
検出器１２ａの出力を、それぞれインターフェース２１
及び読み込み部２２を介して、演算部２３に取り込む。Furthermore, after the measurement at a certain radius distance R is completed, the linear displacement drive mechanism 15 is used to
Is moved to change the radial distance R, laser light is irradiated from the angular displacement meter 13 to a state where the angular displacement amount can be measured, and the moving distance detector 16a, the angular displacement meter 13, and the rotation angle detection are performed in the same procedure as described above. The output of the container 12a is supplied to the interface 21
Also, it is taken into the arithmetic unit 23 via the reading unit 22.

【０１５０】非球面２上の測定位置としては、上述した
ように最低２つの異なる測定半径Ｒ上での測定が必要で
ある。また、測定位置を増やすことにより被測定面から
得られる情報が多くなるため、より正確な偏心量を測定
することが出来る。As the measurement position on the aspherical surface 2, it is necessary to measure on at least two different measurement radii R as described above. Moreover, since more information can be obtained from the surface to be measured by increasing the number of measurement positions, it is possible to more accurately measure the eccentricity amount.

【０１５１】ステップ８３では、ステップ８２で読み出
された非球面形状データと、ステップ８１で取り込まれ
た各検出器の測定データとを用いて、演算部２３にて回
転軸３と非球面軸との空間的位置関係、すなわち測定基
準軸（＝回転軸）３からの偏心量を算出する。演算方法
としては、上記実施例で説明している偏心測定方法を使
用する。すなわち、最小二乗法を用いて、２次元位置セ
ンサ１３２で検出された非球面２上の各測定位置での角
変位量に対応する測定量Ｋｉと、測定量Ｋｉに対応して
算出される演算量ｋｉとから求められる残差関数Ｆｉの
２乗和を最小とするように、未知数（ｘ0、ｙ0、α、
β）の値を決定し、これらを偏心量とする。In step 83, using the aspherical surface shape data read in step 82 and the measurement data of each detector taken in in step 81, the arithmetic unit 23 determines the rotation axis 3 and the aspherical surface axis. The spatial positional relationship of, that is, the amount of eccentricity from the measurement reference axis (= rotation axis) 3 is calculated. As the calculation method, the eccentricity measurement method described in the above embodiment is used. That is, using the least squares method, the measurement amount Ki corresponding to the amount of angular displacement at each measurement position on the aspherical surface 2 detected by the two-dimensional position sensor 132 and the calculation calculated corresponding to the measurement amount Ki. In order to minimize the sum of squares of the residual function Fi obtained from the quantity ki and the unknowns (x 0 , y 0 , α,
The value of β) is determined and these are taken as the eccentricity amount.

【０１５２】演算量ｋｉは、偏心量として求めるべき未
知数（ｘ0、ｙ0、α、β）について最小二乗法で仮定さ
れた値と、測定位置の半径距離Ｒ及び測定位置の回転角
度θｉと、記憶されている非球面形状データｆ（ｒ）と
から、図９に示されている上記実施例で説明した式を用
いて演算する。なお、以下の説明での式番号や、変数の
符号等は、上記実施例と同じものを用いるものとする。The calculation amount ki is a value assumed by the least-squares method for unknowns (x 0 , y 0 , α, β) to be obtained as the eccentricity amount, the radial distance R of the measurement position and the rotation angle θi of the measurement position. , The stored aspherical surface shape data f (r) is used to calculate using the formula described in the above embodiment shown in FIG. In the following description, the equation numbers and the symbols of variables are the same as those used in the above embodiment.

【０１５３】演算量ｋｉの算出では、測定データθｉと
測定半径距離Ｒ（９０１）とから、式（１０）、（１
１）を用いてｘ、ｙの値を算出し、その算出値ｘ、ｙ
と、最小二乗法により仮定された値ｘ0、ｙ0、α、β、
及び非球面形状データｆ（ｒ）（９０２）とから、式
（８）、（９）、（１２）及び（１３）を用いて、ｕｖ
ｗ座標系での測定位置の座標値（ｕ、ｖ）を求める。さ
らに、その座標値（ｕ、ｖ）と、最小二乗法により仮定
された値α、β、及び非球面形状データｆ（ｒ）（９０
３）とから、式（１６）、（２３）及び（３０）〜（３
２）を用いて、当該測定位置における非球面２の傾きの
最大値γを、式（２３）及び（３０）〜（３３）を用い
て、上記傾きの最大値が生じる方向が、ｘ軸となす角τ
を算出する。その算出値τと上述の測定データθｉ（９
０５）とから、式（３４）を用いて、図４に示すような
ＡＢとＡＣのなす角であるρを算出し、また、測定半径
距離Ｒと非球面形状データｆ（ｒ）（９０４）とから、
偏心が無いときの当該測定位置における非球面２の傾き
の最大値γ0を算出する。In the calculation of the calculation amount ki, from the measurement data θi and the measurement radius distance R (901), equations (10) and (1
1) is used to calculate the values of x and y, and the calculated values x and y
And the values x 0 , y 0 , α, β, which are assumed by the method of least squares,
And aspherical surface shape data f (r) (902), using equations (8), (9), (12), and (13), uv
The coordinate value (u, v) of the measurement position in the w coordinate system is obtained. Further, the coordinate values (u, v), the values α, β assumed by the least square method, and the aspherical surface shape data f (r) (90
3) and the formulas (16), (23) and (30) to (3).
2) is used, the maximum value γ of the inclination of the aspherical surface 2 at the measurement position is calculated using Equations (23) and (30) to (33). Angle τ
To calculate. The calculated value τ and the measurement data θi (9
05) and equation (34) is used to calculate ρ, which is the angle formed by AB and AC, as shown in FIG. 4, and the measured radius distance R and aspherical surface shape data f (r) (904) are calculated. And from
The maximum value γ 0 of the inclination of the aspherical surface 2 at the measurement position when there is no eccentricity is calculated.

【０１５４】最後に、これら算出された傾きの最大値γ
およびγ0と角度ρから、当該測定位置（図４中では点
Ｐ）において仮想的に設定される、図４に示すような点
Ｂと点Ｃとの距離である演算量ｋｉ（９０７）を、式
（３８）を用いて算出する。Finally, the maximum value γ of these calculated slopes
And γ 0 and the angle ρ, a calculation amount ki (907) that is a distance between the point B and the point C as shown in FIG. 4 is virtually set at the measurement position (point P in FIG. 4). , Equation (38) is used.

【０１５５】ステップ８４では、ステップ８３での演算
処理で得られた、残差関数Ｆｉの２乗和を最小とする
（ｘ0、ｙ0、α、β）の値を偏心量として、表示装置、
プリンタ、プロッタ等の、入出力部２５に備えられてい
る出力装置へ出力する。In step 84, the value of (x 0 , y 0 , α, β) that minimizes the sum of squares of the residual function Fi obtained by the calculation process in step 83 is used as the eccentricity amount, and the display device is displayed. ,
Output to an output device such as a printer or plotter provided in the input / output unit 25.

【０１５６】本実施例では、角変位計１３を１個だけ使
用したが、本発明で利用できる角変位計１３の個数はこ
れに限定されるものではなく、例えば角変位計１３を複
数個設置し、非球面２上の複数の半径距離Ｒの円周上で
の角変位量を同時に測定し、それら測定データを演算部
２３に取り込む構成とすることも可能である。Although only one angular displacement meter 13 is used in this embodiment, the number of angular displacement meters 13 usable in the present invention is not limited to this, and, for example, a plurality of angular displacement meters 13 are installed. However, it is also possible to simultaneously measure the angular displacement amounts on the circumference of the aspherical surface 2 at a plurality of radial distances R and to take the measured data into the calculation unit 23.

【０１５７】また、本実施例では、受光面の法線方向が
回転軸（測定基準軸）３と平行になるように配置されて
いる２次元位置センサ１３２を有する変位計１３（図７
参照）を用いたが、本発明で利用できる角変位計１３の
構成は、これに限定されるものではない。Further, in this embodiment, the displacement gauge 13 having the two-dimensional position sensor 132 arranged so that the normal line direction of the light receiving surface is parallel to the rotation axis (measurement reference axis) 3 (see FIG. 7).
However, the configuration of the angular displacement meter 13 that can be used in the present invention is not limited to this.

【０１５８】例えば、図１０に示すように、受光面が、
非球面２で反射された反射レーザ光１３ａとほぼ垂直と
なるように配置された２次元位置センサ１３２を有する
角変位計１３を用いることもできる。For example, as shown in FIG. 10, the light receiving surface is
It is also possible to use the angular displacement meter 13 having the two-dimensional position sensor 132 arranged so as to be substantially perpendicular to the reflected laser light 13a reflected by the aspherical surface 2.

【０１５９】このような角変位計１３の構成によれば、
図７の角変位計１３と同様に、レーザ光を非球面２へ、
測定基準軸となる回転軸３に平行に照射するため、非球
面２上での測定位置での半径距離を、移動距離検出器１
６ａにより高精度に測定でき、最終的に得られる偏心量
の測定誤差の減少を図ることが可能となる。According to the configuration of the angular displacement meter 13 as described above,
Similar to the angular displacement meter 13 of FIG. 7, the laser light is directed to the aspherical surface 2.
Since the irradiation is performed in parallel with the rotation axis 3 serving as the measurement reference axis, the radial distance at the measurement position on the aspherical surface 2 is calculated by the moving distance detector 1
6a makes it possible to perform measurement with high accuracy and reduce the measurement error of the finally obtained eccentricity amount.

【０１６０】さらに、反射レーザ光１３ａに対して、２
次元位置センサ１３２の受光面がほぼ垂直であるため、
測定位置での動径方向とそれに直角な方向とでは、位置
検出感度が等しくなる特徴がある。Further, for the reflected laser light 13a, 2
Since the light receiving surface of the three-dimensional position sensor 132 is almost vertical,
There is a feature that the position detection sensitivities are equal in the radial direction at the measurement position and in the direction perpendicular to it.

【０１６１】また、角変位計１３として、例えば図１１
に示すように、非球面２に対してほぼ垂直にレーザ光を
照射するレーザ光源１３１と、非球面２上で反射され戻
ってくる反射レーザ光１３ａのスポット位置を検出する
２次元位置センサ１３２と、レーザ光源１３１と２次元
位置センサ１３２との間の光路に設けられた偏光ビーム
スプリッタ１３３及びλ／４板１３４とを有する構成と
しても良い。Further, as the angular displacement meter 13, for example, FIG.
As shown in FIG. 2, a laser light source 131 that irradiates a laser beam substantially perpendicularly to the aspherical surface 2, and a two-dimensional position sensor 132 that detects the spot position of the reflected laser beam 13a that is reflected on the aspherical surface 2 and returns. The configuration may include a polarization beam splitter 133 and a λ / 4 plate 134 provided in the optical path between the laser light source 131 and the two-dimensional position sensor 132.

【０１６２】ここで、レーザ光源１３１からの照射光と
して直線偏光のレーザ光を用いる。この直線偏光のレー
ザ光を、偏光ビームスプリッタ１３３とλ／４板１３４
とを順に通過させ円偏光とする。この円偏光の反射レー
ザ光１３ａは、非球面２上で反射され、再びλ／４板１
３４を通過することにより、レーザ光源１３１から照射
されたレーザ光と直交する直線偏光となる。このため、
λ／４板１３４を通過した反射レーザ光１３ａは、偏光
ビームスプリッタ１３３で直角方向に光路が曲げられ、
照射レーザ光の光路と直角な位置に受光面が配置されて
いる２次元位置センサ１３２へ入射する。Here, linearly polarized laser light is used as the irradiation light from the laser light source 131. The linearly polarized laser light is transmitted to the polarization beam splitter 133 and the λ / 4 plate 134.
And are passed in order to make circularly polarized light. The circularly polarized reflected laser light 13 a is reflected on the aspherical surface 2 and is again reflected by the λ / 4 plate 1.
By passing through 34, linearly polarized light orthogonal to the laser light emitted from the laser light source 131 is formed. For this reason,
The optical path of the reflected laser light 13a that has passed through the λ / 4 plate 134 is bent at a right angle by the polarization beam splitter 133,
It is incident on the two-dimensional position sensor 132 whose light receiving surface is arranged at a position perpendicular to the optical path of the irradiation laser beam.

【０１６３】このような角変位計１３の構成によれば、
図１０の角変位計１３と同様に、反射レーザ光１３ａに
対して、２次元位置センサ１３２の受光面がほぼ垂直で
あるため、測定位置での動径方向とそれに直角な方向と
では、位置検出感度が等しくなる特徴がある。According to the configuration of the angular displacement meter 13 as described above,
Similar to the angular displacement meter 13 of FIG. 10, since the light receiving surface of the two-dimensional position sensor 132 is substantially perpendicular to the reflected laser light 13a, the position is different between the radial direction at the measurement position and the direction perpendicular thereto. It has the characteristic that the detection sensitivities are equal.

【０１６４】さらに、非球面２上へほぼ垂直にレーザ光
が照射されるように、非球面２に対する角変位計１３全
体の角度を制御することにより、２次元位置センサ１３
２へ入射する反射レーザ光１３ａの位置を、あまり分散
させないようにすることが可能となる。Further, the two-dimensional position sensor 13 is controlled by controlling the angle of the entire angular displacement meter 13 with respect to the aspherical surface 2 so that the laser beam is irradiated almost vertically onto the aspherical surface 2.
It is possible to prevent the position of the reflected laser beam 13a that is incident on the beam 2 from being dispersed too much.

【０１６５】なお、図１１の構成では、測定基準軸３に
対して、ある角度をもってレーザ光を照射しているた
め、非球面２の形状及び偏心量により、レーザ光源１３
１の位置が変化しなくても、測定位置での半径距離が一
定でなくなる場合がある。このような場合には、レーザ
光が照射されている測定位置での半径距離を独立して検
出する手段を設ける構成とすると良い。In the configuration of FIG. 11, the laser light is emitted at a certain angle with respect to the measurement reference axis 3, so that the laser light source 13 can be formed depending on the shape of the aspherical surface 2 and the amount of eccentricity.
Even if the position of 1 does not change, the radial distance at the measurement position may not be constant. In such a case, it is advisable to provide a means for independently detecting the radial distance at the measurement position where the laser light is irradiated.

【０１６６】また、本実施例において、被検レンズ１の
外径部１８の被検レンズ１の回転に伴う変位量を検出す
る検出器（不図示）を設けることで、測定基準軸３と被
検レンズ１の外径との偏心を得ることが出来る。このよ
うな構成によれば、上述において得られた測定基準軸３
と非球面軸との空間的位置関係（偏心量）を用いること
により、被検レンズ１の外径に対する非球面軸の空間的
位置関係（偏心量）を知ることが可能である。また、被
検レンズ１の外径に対する非球面軸の空間的位置関係
は、雇９に被検レンズ１の外径部１８を基準としてはめ
合う構造、または固定する構造を付加することによって
も、直接得ることが可能となる。Further, in the present embodiment, by providing a detector (not shown) for detecting the displacement amount of the outer diameter portion 18 of the lens 1 to be tested due to the rotation of the lens 1 to be tested, the measurement reference axis 3 and the object to be measured are provided. An eccentricity with the outer diameter of the inspection lens 1 can be obtained. According to such a configuration, the measurement reference axis 3 obtained in the above
It is possible to know the spatial positional relationship (eccentricity amount) of the aspherical surface axis with respect to the outer diameter of the lens 1 to be tested by using the spatial positional relationship (eccentricity amount) between the aspherical surface and the aspherical surface. Further, the spatial positional relationship of the aspherical surface axis with respect to the outer diameter of the lens 1 to be inspected can also be obtained by adding a structure in which the outer diameter portion 18 of the lens 1 to be inspected is used as a reference or a structure for fixing the same. It is possible to get directly.

【０１６７】本実施例によれば、非球面の偏心量を得る
為の手段である角変位計が、測定基準軸に対して所定の
半径距離での、非球面２の表面の角変位量の検出を行な
うだけであり、近軸部分の偏心測定の為の別の機構を必
要としない。このため、偏心測定装置の構造を大幅に簡
素化することが出来、偏心測定装置の製造費用を減少さ
せることが出来る。According to this embodiment, the angular displacement meter, which is means for obtaining the amount of eccentricity of the aspherical surface, measures the angular displacement of the surface of the aspherical surface 2 at a predetermined radial distance from the measurement reference axis. It only performs the detection and does not require a separate mechanism for paraxial eccentricity measurement. Therefore, the structure of the eccentricity measuring device can be greatly simplified, and the manufacturing cost of the eccentricity measuring device can be reduced.

【０１６８】さらに、本実施例によれば、角変位計を測
定基準軸に対して半径方向に移動させるという非常に簡
単な操作を行なうことにより、半径距離が異なる測定位
置の数を増すことが出来る。このため、得られる情報量
を必要に応じて非球面全面の情報に、容易に近付けるこ
とが出来るので、アス、クセ等の幾何偏差を有する非球
面においても偏心量の測定誤差をより小さくすることが
可能となる。Furthermore, according to this embodiment, the number of measurement positions having different radial distances can be increased by performing a very simple operation of moving the angular displacement meter in the radial direction with respect to the measurement reference axis. I can. For this reason, the amount of information obtained can be easily brought close to the information on the entire surface of the aspherical surface, so that the measurement error of the amount of eccentricity should be made smaller even on an aspherical surface having geometric deviation such as as and habit. Is possible.

【０１６９】さらに、本実施例によれば、角変位量の測
定は、半径距離が一定である円周上に設定された複数の
測定位置間での、角変位量の相対的変化を知れば良く、
さらに、半径距離が異なる測定位置間での絶対的な関係
を必要としない。このため、一つの半径距離での測定に
必要な時間だけ、測定精度安定性を要するだけとなる。
この一つの半径距離での測定時間は、通常短くすること
ができるため、本実施例によれば、環境変化に強く測定
精度の高い測定装置を提供することが出来る。Further, according to the present embodiment, the angular displacement is measured by knowing the relative change of the angular displacement between a plurality of measurement positions set on the circumference having a constant radial distance. well,
Furthermore, there is no need for an absolute relationship between measurement positions with different radial distances. Therefore, stability of measurement accuracy is required only for the time required for measurement with one radial distance.
Since the measurement time at this one radial distance can usually be shortened, according to the present embodiment, it is possible to provide a measuring device that is resistant to environmental changes and has high measurement accuracy.

【０１７０】[0170]

【発明の効果】本発明によれば、非球面レンズの偏心測
定において、大幅に装置構成を簡素化することが出来る
ばかりでなく、測定精度の向上も可能とする非球面の偏
心測定方法及び装置を提供することができる。According to the present invention, when measuring the eccentricity of an aspherical lens, not only can the structure of the device be greatly simplified, but also the measurement accuracy and the eccentricity of the aspherical surface can be improved. Can be provided.

【０１７１】[0171]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による偏心測定方法の一実施例を説明す
るために、非球面の被検レンズの断面および測定位置を
示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cross section and a measurement position of an aspherical lens to be tested in order to explain an example of an eccentricity measuring method according to the present invention.

【図２】図１で示されている被検レンズの上面、及び上
面での測定位置を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an upper surface of a lens to be inspected shown in FIG. 1 and measurement positions on the upper surface.

【図３】本発明による偏心測定方法の一実施例で用いら
れる演算方法で用いられる２つの座標系を示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram showing two coordinate systems used in a calculation method used in an embodiment of the eccentricity measuring method according to the present invention.

【図４】図３の演算方法で用いられる変数の関係を説明
する為の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a relationship among variables used in the calculation method of FIG.

【図５】本発明による偏心測定装置の一実施例の構成の
一部を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a part of the configuration of an embodiment of the eccentricity measuring device according to the present invention.

【図６】本発明による偏心測定装置の一実施例の構成の
一部を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a part of the configuration of an embodiment of the eccentricity measuring device according to the present invention.

【図７】図５の実施例の角変位計の構成の一例を示す説
明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the angular displacement meter of the embodiment of FIG.

【図８】図５の実施例での処理動作を示すフローチャー
トである。8 is a flowchart showing a processing operation in the embodiment of FIG.

【図９】図８のステップ８３での演算処理で用いる変数
と式との関係を示す説明図である。9 is an explanatory diagram showing the relationship between variables and expressions used in the arithmetic processing in step 83 of FIG.

【図１０】図５の実施例での角変位計の構成の他の例を
示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of the angular displacement meter in the embodiment of FIG.

【図１１】図５の実施例での角変位計の構成の他の例を
示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of the angular displacement meter in the embodiment of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・・被検レンズ ２・・・・非球面 ３・・・・測定基準軸（回転軸） ４ａ、４ｂ、４ｃ・・・・角変位量の測定位置 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・・角変位量測定位置の軌跡 ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・・角変位量測定位置の測定基準軸か
らの半径距離 ７・・・・角変位量測定位置の回転角の測定基準位置 ８・・・・角変位量測定位置の回転角 ９・・・・被検レンズの雇 １０ａ・・・・回転軸受軸 １０ｂ・・・・回転軸受 １１・・・・回転駆動機構（モータ） １２ａ・・・・回転角検出器（ロータリエンコーダ） １２ｂ・・・・回転角検出器目盛板 １３・・・・角変位計 １３ａ・・・・非球面で反射された反射レーザ光 １４ａ・・・・直動軸受移動台 １４ｂ・・・・直動軸受ガイド １５・・・・直動駆動機構 １６ａ・・・・移動距離検出器 １６ｂ・・・・移動距離検出器目盛板（リニアスケール） １７・・・・測定装置のベース １８・・・・被検レンズの外径部1 ... Lens to be inspected 2 ... Aspherical surface 3 ... Measurement reference axis (rotation axis) 4a, 4b, 4c ... Angular displacement measurement position 5a, 5b, 5c ... · Locus of angular displacement measurement position 6a, 6b, 6c ··· Radial distance from measurement reference axis of angular displacement measurement position 7 · · · Measurement reference position of rotation angle of angular displacement measurement position 8 · · ..Rotation angle of angular displacement measurement position 9 .... Employment of lens to be inspected 10a ... Rotary bearing shaft 10b ... Rotary bearing 11 ... Rotation drive mechanism (motor) 12a ... Rotation angle detector (rotary encoder) 12b ... Rotation angle detector scale plate 13 ... Angular displacement meter 13a ... Reflected laser light reflected by aspherical surface 14a ... Linear bearing Moving base 14b ... ・ Linear bearing guide 15 ・ ・ ・ ・ Linear drive mechanism 16a ・ ・ ・ ・ Movement distance detection Output device 16b ・ ・ ・ ・ Movement distance detector scale plate (linear scale) 17 ・ ・ ・ ・ Measuring device base 18 ・ ・ ・ ・ Outer diameter part of the lens under test

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】回転対称軸を有する非球面光学素子の偏心
測定装置において、 前記回転対称軸と予め定めた測定基準軸とが概略一致し
た状態で、前記非球面光学素子を固定する保持部材と、 前記非球面光学素子の非球面表面の傾斜角及びその方向
に応じて変化する物理量である角変位量を検出する角変
位量検出手段と、 前記保持部材を介して前記非球面光学素子を、前記測定
基準軸を回転中心軸として、前記角変位量検出手段に対
して相対的に回転させる回転駆動手段と、 前記回転駆動手段により回転されて変化する、前記角変
位量検出手段に対する前記非球面光学素子の相対的な回
転角を検出する回転角検出手段と、 前記角変位量検出手段を支持すると共に、該支持位置を
前記回転中心軸に対して直角方向に変位可能とする半径
距離調整手段と、 前記回転中心軸から、前記角変位量検出手段の支持位置
までの半径距離を検出する半径距離検出手段と、 前記非球面光学素子の非球面形状に関する情報を記憶す
る記憶手段と、 前記角変位量検出手段により検出された角変位量と、該
角変位量が検出された時点に、前記半径距離検出手段に
より検出された半径距離及び前記回転角検出手段により
検出された回転角と、前記記憶手段に記憶されている前
記非球面形状に関する情報とを用いて、前記測定基準軸
である前記回転中心軸と前記非球面光学素子の回転対称
軸との空間的位置関係を定義づける偏心量を演算する演
算手段とを有することを特徴とする偏心測定装置。1. An eccentricity measuring device for an aspherical optical element having a rotational symmetry axis, comprising: a holding member for fixing the aspherical optical element in a state where the rotational symmetry axis and a predetermined measurement reference axis are substantially coincident with each other. An angular displacement amount detection unit that detects an angular displacement amount that is a physical amount that changes according to an inclination angle of the aspherical surface of the aspherical optical element and its direction, and the aspherical optical element via the holding member, A rotation driving unit that relatively rotates with respect to the angular displacement amount detecting unit with the measurement reference axis as a rotation center axis, and the aspherical surface with respect to the angular displacement amount detecting unit that changes by being rotated by the rotation driving unit. A rotation angle detecting means for detecting a relative rotation angle of the optical element, and a radial distance adjustment for supporting the angular displacement amount detecting means and enabling the support position to be displaced in a direction perpendicular to the rotation center axis. A step, a radial distance detecting means for detecting a radial distance from the rotation center axis to a supporting position of the angular displacement amount detecting means, a storage means for storing information about an aspherical shape of the aspherical optical element, An angular displacement amount detected by the angular displacement amount detection means, a radial distance detected by the radial distance detection means at the time when the angular displacement amount is detected, and a rotation angle detected by the rotation angle detection means, An eccentric amount that defines a spatial positional relationship between the rotation center axis that is the measurement reference axis and the rotational symmetry axis of the aspherical optical element by using the information about the aspherical surface shape stored in the storage unit. An eccentricity measuring device comprising: 【請求項２】請求項１において、 前記演算手段は、 前記非球面形状に関する情報、前記半径距離及び前記相
対的な回転角と、仮定した前記偏心量の値とを用いて、
前記角変位量検出手段により検出が行なわれた測定位置
での角変位量の値を演算により求める角変位量演算部
と、 前記角変位量検出手段により検出された測定値と、当該
測定値に対応する前記角変位量演算部で求められる演算
値との差分を用いた最小二乗法により、前記残差の２乗
和を最小にする前記偏心量の仮定値を求め、それを前記
偏心量の値とする偏心量決定部とを有することを特徴と
する偏心測定装置。2. The calculation device according to claim 1, wherein the calculation means uses information about the aspherical surface shape, the radial distance and the relative rotation angle, and the assumed value of the eccentricity amount,
An angular displacement amount calculation unit for calculating the value of the angular displacement amount at the measurement position detected by the angular displacement amount detection unit, a measured value detected by the angular displacement amount detection unit, and the measured value By the least squares method using the difference from the corresponding calculated value of the angular displacement amount calculation unit, the hypothetical value of the eccentricity amount that minimizes the sum of squares of the residuals is calculated, and the calculated eccentricity amount is calculated. An eccentricity measuring device having a value of eccentricity determining unit. 【請求項３】請求項１において、 前記角変位量検出手段は、当該角変位量検出手段が前記
半径距離調整手段により所定の支持位置に支持された状
態で、前記回転駆動手段により前記非球面光学素子を相
対的に回転させることで設定される、前記半径距離が同
一で互いに前記相対的な回転角が異なる複数の測定位置
で、角変位量を検出することを特徴とする偏心測定装
置。3. The angular displacement detecting means according to claim 1, wherein the angular displacement detecting means is supported by the radial distance adjusting means at a predetermined supporting position, and the aspherical surface is driven by the rotational driving means. An eccentricity measuring device characterized by detecting an angular displacement amount at a plurality of measurement positions having the same radial distance and different relative rotation angles, which are set by relatively rotating an optical element. 【請求項４】請求項１において、 前記角変位量検出手段は、前記非球面光学素子の非球面
表面の測定位置へ光を照射する光源部と、前記測定位置
で反射された反射光を検出する受光面を備える受光部と
を有し、 前記受光部は、前記反射光が検出された受光面上の２次
元座標位置を検出するものであることを特徴とする偏心
測定装置。4. The angular displacement amount detecting means according to claim 1, wherein the light source unit emits light to a measurement position on the aspherical surface of the aspherical optical element, and the reflected light reflected at the measurement position is detected. An eccentricity measuring device, comprising: a light receiving section having a light receiving surface for detecting the two-dimensional coordinate position on the light receiving surface where the reflected light is detected. 【請求項５】請求項４において、 前記光源部は、前記回転中心軸と平行に前記光を照射す
るものであり、 前記受光部は、前記受光面が、当該受光面の法線方向と
前記回転中心軸とが平行となるように配置されるもので
あることを特徴とする偏心測定装置。5. The light source unit according to claim 4, wherein the light source unit irradiates the light in parallel with the rotation center axis, and the light receiving unit has the light receiving surface in a direction normal to the light receiving surface. An eccentricity measuring device, wherein the eccentricity measuring device is arranged so as to be parallel to a rotation center axis. 【請求項６】回転対称軸を有する非球面光学素子の偏心
測定方法において、 前記非球面光学素子を、その回転対称軸と予め定めた測
定基準軸とが概略一致した配置関係に置き、 前記配置関係に置かれた前記非球面光学素子の測定すべ
き非球面表面上に位置する、前記測定基準軸からの半径
距離が同一で、かつ当該測定基準軸を回転中心とした所
定の基準位置からの回転角が互いに異なる、複数の測定
位置で、前記非球面表面の傾斜角及びその方向に応じて
変化する物理量である角変位量を検出し、 前記複数の測定位置での半径距離と、前記複数の測定位
置のそれぞれでの回転角及び角変位量と、前記非球面光
学素子の非球面形状に関する情報とを用いて、前記測定
基準軸と前記非球面光学素子の回転対称軸との空間的位
置関係を表わす偏心量を演算により求めることを特徴と
する偏心測定方法。6. An eccentricity measuring method for an aspherical optical element having a rotational symmetry axis, wherein the aspherical optical element is placed in a positional relationship in which the rotational symmetry axis and a predetermined measurement reference axis are substantially coincident with each other. Located on the aspherical surface to be measured of the aspherical optical element placed in a relationship, the radial distance from the measurement reference axis is the same, and from a predetermined reference position with the measurement reference axis as the center of rotation. Rotation angles are different from each other, at a plurality of measurement positions, an angular displacement amount that is a physical quantity that changes according to the inclination angle of the aspherical surface and its direction is detected, and a radial distance at the plurality of measurement positions, and the plurality of measurement positions. The spatial position of the measurement reference axis and the rotational symmetry axis of the aspherical optical element by using the rotation angle and the angular displacement amount at each of the measurement positions and the information about the aspherical shape of the aspherical optical element. Eccentricity that represents a relationship Eccentricity determination method characterized by determining by calculation. 【請求項７】請求項６において、 前記偏心量の演算では、 前記非球面形状に関する情報、前記半径距離、及び前記
回転角を用いて、前記複数の測定位置のそれぞれで検出
される角変位量に対応する物理量の値を、前記偏心量の
値を仮定することで演算により求め、 前記演算結果と、当該演算結果に対応する角変位量の測
定値とが、最も良く一致した場合に用いられた前記偏心
量の仮定値を、前記偏心量の値とすることを特徴とする
偏心測定方法。7. The amount of angular displacement detected at each of the plurality of measurement positions by using the information on the aspherical surface shape, the radial distance, and the rotation angle in the calculation of the eccentricity amount. The value of the physical quantity corresponding to, is calculated by assuming the value of the eccentricity, the calculation result, and the measured value of the angular displacement corresponding to the calculation result is used when the best match. An eccentricity measuring method, wherein the assumed value of the eccentricity amount is set to the value of the eccentricity amount. 【請求項８】請求項６において、 前記偏心量の演算では、 前記非球面形状に関する情報、前記半径距離及び前記回
転角と、仮定した前記偏心量の値とを用いて、前記複数
の測定位置のそれぞれでの角変位量の値を演算し、 前記複数の測定位置で得られる演算結果と測定結果との
差分を表す残差関数を用いる最小二乗法により、前記残
差関数の２乗和を最小にする前記偏心量の仮定値を求
め、それを前記偏心量の値とすることを特徴とする偏心
測定方法。8. The calculation of the eccentricity amount according to claim 6, wherein the plurality of measurement positions are calculated by using the information about the aspherical surface shape, the radial distance and the rotation angle, and the assumed value of the eccentricity amount. The value of the amount of angular displacement at each of the above is calculated, and the sum of squares of the residual function is calculated by the least square method using the residual function that represents the difference between the calculation result and the measurement result obtained at the plurality of measurement positions. An eccentricity measuring method, characterized in that a hypothetical value of the eccentricity amount to be minimized is obtained and used as the value of the eccentricity amount.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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