JPS6148742A - レンズ偏芯測定機 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、レンズの各面の偏芯量を測定する装置に関し
、特に、レンズに当てた光ビームの反射によりレンズ各
面の偏芯量を測定するものである。

従来技術 レンズの各面の偏芯量を光学的に測定する装置として、
＠９図〜第１２図に示すものが知られている。

第９図（＝おいて、１はレーザー発振器、２はハーフミ
ラ−１３は被検レンズで、該レンズ３の２つのレンズ面
３ａ　、　３ｂの偏芯量を測定するものである。４は被
検レンズ３の保持枠、５は被検レンズ３の位置決め用の
軸方向の基準面５ａと、半径方向の基準面５ｂとを有す
るステージ、Ｂは、その表面に測定用の基準点Ｐが設け
られている評価スクリーンである。

そして、レーザー発振器１から出射されたレーザービー
ムは、位置決め用基準面５ｂの中心を通り、５ａの面と
直角になるように配置されており、このレーザービーム
の被検レンズ３のレンズ面への入射角０°での反射光が
、ハーフミラ−２によって反射され、この反射ビームが
評価スクリーン６の基準点Ｐに、このスクリーンに直角
に入射するように配置されている。

以上の構成を有する偏芯測定機において、被検レンズ３
の２つのレンズ面３ａ　、　３ａが、いずｔも保持枠４
の基準軸線に対して無偏芯の場合は、第１（１（ａ）に
示すよう（＝被検レンズ３の２つのレンズ面３ａ　、　
３ｂによる反射ビームは、各々ハーフミラ−２で１部反
射され、前記評価スクリーンの基準点Ｐを、両者が一致
した状態で照射する。

そして、２つのレンズ面３ａ　、　３ｂが偏芯している
場合は、第１０図（ｂ）に示すように、２つの光束は、
その偏芯量に応じて前記基準点Ｐよりずれた位置を照射
する。

したがって、前記基準点からの照射ビームの方位のずれ
量を観察するか、他の手段により計測すれば、各レンズ
面の偏芯の程度を知ることができる。

このような装置の特徴としては、各レンズ面の偏芯の程
度が同時に観察又は測定できるので操ｒＦ−性が良く、
安価にできるという利点がある反面。

照射ビームがどのレンズ面による反射ビームかというこ
とがきわめて困難であるという欠点を有する。

したがって、被検レンズ３の設計データが既知であった
としても、その偏芯量の絶対値を知ることはできないの
である。

第１１図は、他の従来技術を示すものである。

１−１はランプ、１２はコンデンサーレンズ、１３はタ
ーゲット、１４はハーフミラ−１１５は被検レンズ、１
６は被検レンズ１５の保持枠、１７は被検レンズ１５の
位置決め用基準面１７ａ　、　１７ｂを有するステージ
、１８は基準点Ｐが設けられている評価スフリースクリ
ーンである。

光軸配置については、第９図と同様であって、ランプ１
１からの光はコンデンサーレンズ１２により集束され、
位置決め用基準面１７ｂの中心を通り、１７ａと直角に
なるように配置されているが、ランフ１１、コンデンサ
ーレンズ１２、ターゲット１３、ハーフミラ−１４、及
び評価スクリーン１８は、１体となって図面の上下方向
に連続的に移動できる機構を備えた移動部１日を有して
いる。

そこで、第１１図に於ける作用を簡単に説明すると、ラ
ンプ１０から発せられた照明光は、コンデンサーレンズ
１２により集光され、ターゲット１３を照明し、ターゲ
ット１３の被検レンズ１５の各面１５ａ　、　１５ｂに
よる反射１挫がハーフミラ−１４により評価スクリーン
１８（二結僚するように、前記移動部１９を操作するの
である。

すると、第１２図に示すように、被検レンズ１５のいず
れか一方のレンズの反射面が保持枠の基準面１７ｂに対
して無偏芯の場合は、第１２図（ａ）に示すようにター
ゲツト像は評価スクリーン１８の中央に結像するが、ど
ちらかのレンズの反射面が保持枠の基準面１７ｂに対し
て偏芯している場合は、第１２図（ｂ）に示すように評
価スクリーン１８の中央部からずれた状態で結像する。

したがって、移動部１９を被検レンズの面数だけ操作し
て結像位置を探すことにより、どのレンズ面が偏芯して
いるのか知ることができる。すなわち、被検レンズの反
射面毎に移動部の位置が異ることになるので、被検レン
ズ１５の設計データが既知である場合には、どの面によ
る反射像かを容易に判定できるので、この設計データを
用いて各面の偏芯量の絶対値を計算により知ることがで
きるのである。

しかしながら、この装置においては、次のような欠点を
有する。

（イ）移動部を被検面の数だけ操作しなければならない
ので、操作性が良くない。

（ロ）各被検面について、その被検面の像と、その被検
面による空中像の２つの像が形成され、この区別がつき
碓＜、解析しにくい（これも操作性の良くない原因の１
つである）。

（ハ）移動部の移動ガタ等により、測定器ｉ■が悪く、
このために所定位置で一担装置を固定し、被検物を回転
してターゲツト像の振れを読む方法を採用しているが、
この場合、装置が複雑化し、偏芯方位の測定については
精度が上らない。

したがって、これら従来技術の欠点を解消するど共に、
従来技術の特徴を活かすべく測定器の開発が望まれてい
たのである。

発明の目的 本発明は、前記問題点に鑑み、安価で操ｒ［性が良く、
測定精度の高いレンズの偏芯測定機を提供することを目
的とするものである。

発明の概要 レーザービーム２被検レンズの間に回転可能な平行面透
明板を挿入することにより、レンズの面の反射光からレ
ンズ面の偏芯量を測定するものであって、第１図は、そ
の概要を示す図である。

図において、２１はレーザー発振器、２２はビーム走査
板、２３はハーフミラ−１２４はレンズ面２４ａ。

２４ｂを有する被検レンズ、２５は被検レンズ２４の保
持枠、２Ｂは被検レンズ２４の位置決め用基準面２６ａ
　、　２６ｂを有するステージ、２７は基準点が設けら
れている評価スクリーンである。

したがって、この装置は従来技術を示す第８図において
、レーザー発振器とハーフプリズム２の間にビーム走査
板２２を追加配置した構成となっており、他は第９図の
ものと同じ条件である。

今、ビーム走査板２２を厚さｔ、屈折高ｎ０の平行平面
透明板とし、平行平面の法線がレーザー光軸：二対しΔ
だけ傾けて配置し、これがレーザー光軸を回転軸として
回転できるものとする。そして、この時のビーム走査板
２２からの出射光Ｓは、入射軸に常に平行で、この入射
軸のまわりを円状に回転する時、この回転半径なｒとす
れば、の式で表わされる。これは、評価スクリーン２７
上でも同様である。

第２図は、ビーム走査板２２の回転による評価スクリー
ン上のレーザービームの反射光像を示すもので、第２図
（ａ）の場合は、被検レンズのレンズ面から反射する２
つのレーザービームの反射光像は、その軌跡が同心円と
なり、その回転中心は前記基準点Ｐに一致しており、こ
のことは、２つのレンズ面が２面共に無偏芯であること
を示しており、第２図（ｂ）の場合は、いずれも２つの
レンズ面からの反射光像の軌跡が前記基準点Ｐから外れ
ており、両方とも偏芯していることを示している。

しかも第２図（ｂ）の場合は、２つの被検レンズ面から
の反射光像の軌跡の半径が異っているが、これは、被検
レンズ面の曲率半径の違いによるものである。

一般式として、評価スクリーン上の軌跡の半径をｒｎ、
被検面数をｍとすれば、第ｎ面の被検レンズ面からの反
射ビームの光像の軌跡の半径は次式％式％ ここでＲ１＋　Ｒ２”’　Ｒｎ＋　’１　＃　’ｌ””
ｎは、入射面番ｎに対応する面の曲率半径及び基準面２
６ａ（任意設定できる）からの中心位置で、Ｎ、　、　
Ｎ、・・・Ｎｎ−１は、その面の後側の屈折率で、ｌは
、評価スクリーンの基準面２６ａから評価スクリーン２
７までの中心軸に沿った光路長である。

（２）式において、見及びｒを一定にした場合、ｒ′ｎ
は被検面までのレンズ面の各曲率半径及び各レンズ面の
基準面２６ｂからの位置により決定され、一般には、ｒ
１＋　”２ｒ　”ａ・・・ｒｍは全て異ることになる。

したがって、このｒｌ　ｌ　ｒｌ　ｍ　Ｔ＆・・・ｒｍ
の値を、定められた計算値と比較することにより、評価
スクリーン２７での各照射ビームがどの被検面からの反
射光であるかを知ることができるのである。

また、第ｎ面の被検面からの反射ビームの評価スクリー
ン２７上での回転中心の位置は、前記基準点Ｐを含む適
当な直交座標（Ｘｎ＋Ｙｎ）に対して式％式％ は各々ｎ面までの各レンズ面のＸ軸上での偏芯量で、δ
ア１．δｙ、・・・δｙｎは各々ｎ面までのｙ軸上での
偏芯量である。

（３）式において、Ｘｓ　、　Ｘｍ　””Ｘｍ及び’１
１ｒＹ＊・”Ｙｍの、計２ｍ個のデータを評価スクリー
ン２７上で得ることができるので、結局２ｍ個の式が得
られる。ここで未知数はδ８８．δｘ２・・・δＸｍ及
びδ、１．δｙｉ”’δ７ｍの、計２ｍ個となり、これ
ら２ｍ個の式から各レンズ面の偏芯量と、その偏芯方位
を知ることができるのである。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例につき説明する。

第３図は本発明による第１実施例を示す図である。第３
図に於いて３１はＨｅ−Ｎｅレーザー発振器、３２は細
い平行光束を得るためのビームコンバーター、３３は第
１のハーフミラ−１３４はビームを円状に走査するため
のビーム走査板で、平行平面透明板により構成されてい
る。３５は第２のノ蔦−７ミラー、３６は第１のテレビ
カメラ、３７は第１の全反射ミラー、３８は第２の全反
射ミラー、３９は、第１のテレビモニター、４０は偏光
プリズム４１ハシ′４波長板４２は例えば２枚のレンズ
４２　（ａ）及び４２（ｂ）で構成される被検レンズ、
４３は被検レンズ４２の位置決め用基準面４３　（ａ）
及び４３（ｂ）を有するステージ、４４は第２のテレビ
カメラ、４５は第２のテレビモニターである。そして、
ビーム走査板３４は、レーデ−光軸に対して連続的（矢
印Ａ）に傾けられる機構部と、この状態でレーザー光軸
な回転軸として回転できる（矢印Ｂ）機構部とを有して
いる。又、ステージ４３の配置については従来技術を示
す第８図と同様である。

次に第３図に於ける作用を説明する。まずレーザー発振
器３１から出射したレーザービームはビームコンバータ
ー３２によりきわめて細いレーザービームに変換される
。そして、第１のハーフミラ−３３により２分され透過
ビームはビーム走査板３４を通り、第２のハーフミラ−
３５で反射され、第１のテレビカメラ３６に入射し、反
射光は、第１の全反射ミラー３７及び第２の全反射ミラ
ー３８で反射し、第２のハーフミラ−３５を透過し、第
１のテレビカメラ３６に入射する。そして、これら２種
のビームを第１のテレビモニター３９に表示する。第４
図はこの状態を示している。即ち、固定ビームを基準点
に表示し、又そのまわりを半径ｒで回転する移動ビーム
を、合わせて表示し、これを入力モニターとする。

さらに、ビーム走査板３４を通り第２のハーフミラ−３
５を通過したビーム及び第１のハーフミラ−３３で反射
され全反射ミラー３７　、３８で反射され、第２のハー
フミラ−３５で反射されたビームは、共に、偏光プリズ
ム４０及びＶ４波長板４１を通り、被検レンズ４２に入
射する。この入射ビームの状態は第４図に示すように、
入力モニターで表示される状態と全く同等である。

そして、これら２種類の入射ビームがレンズ４２（ａ）
及び４２（ｂ）の各面で反射され、再びｖ４波長板４１
を通り、偏光プリズム４０で反射され、これが第２のテ
レビカメラ４４に入射し、第２のテレビモニター４５（
＝この状態を表示する。第５図はこの状態を示したもの
であり、各被検反射面の偏芯に応じて、基準点からずれ
た位置に固定ビームとそのまわりを半径ビで回転する移
動ビームを同時に被検面数だ（す表示し、これを出力モ
ニターとしたものである。

したがって、ｒ’＋＋ビ１　ｒ　ｒ／３　ｍ　’４を計
算値と比較することにより、被検面を判定し、この面に
対応する偏芯量及び偏芯方位を図中の固定ビーム座標（
ｘｔ　＋ｙ＋）　（Ｘ！　＋）’り　（ｘａ　ｓ７ｍ）
　（Ｘ４　＋）’４）より計算して求めることができる
のである。

又、第４図に於けるｒの値はビーム走査板３４の傾き角
を変えることにより任意に設定することができるから、
第５図の各ｒ′の値が大きすぎる場合、又は小さすぎる
場合のＰＪ＠整に使用することができ、この場合ｒを基
準スケールとしてビな判定すれば良い。

なお、この説明では被検レンズ面数を４としたが何面で
も構わないことはもちろんである。又、偏光プリズムと
Ｖ４波長板の代りにハーフミラ−を使用しても良い。

本実施例によれば、被検レンズをセットするだけで、全
ての面の偏芯量を短時間で測定できる。

また固定ビームの基準点からの距離及びレンズ性能への
影ｑｉ度は共にその面の曲率に大体比例することから、
各レンズ面の許容偏芯量をモニター上で設定できるため
、レンズ偏芯の総合検査器としても容易に使うことがで
きる等の効果を有する。

第６図は本発明による第２実施例を示す図である。第６
図１＝於て、５２はレーザーダイオード、５３は、この
光を細い平行光束１：変換するためのビームコンバータ
ー、５４は、ビーム走査板、５５はハーフミラ−１５６
は第１のテレビカメラ、５８は被検レンズ、５８はステ
ージ、６０は第２のテレビカメラ、６１は画像処理部、
６２はレンズデータ入力部、６３はレンズデータ記憶部
、６４は演算部、６５はプリンターである。第１実施例
との構成上の違いは、光源をレーザーダイオードとし、
ハーフミラ−を１枚減らし、テレビカメラ位置を変更し
て固定ビームのテレビカメラへの入射をやめたこと、及
び表示方式をテレビモニターから、プリンターでの偏芯
量表示に変更したことである。

そこで、第６図に於ける作用を説明すると、まずレーザ
ーダイオード５２からの光はビームコンバーター５３に
よって、きわめて細い平行ビーム変換され、このビーム
は、ビーム走査板５４を通りハーフミラ−５５で２分さ
れる。そしてこのうちの反射光は、第１のテレビカメラ
５日に入射する。そして２分されたうちの透過光は被検
レンズに入射し、被検レンズの各面による反射ビームは
再びハーフミラ−５５で反射され、第２のテレビカメラ
６０に入射する。第７図及び第８図は各々第１のテレビ
カメラ５６及び第２のテレビカメラ６０への入射ビーム
の状態を示すもので、これらと第４図。

第５図との違いは、これは移動ビームのみの表示で固定
ビームは表示しないということである。

したがって、第２のテレビカメラの出力を画像処理部６
１で第７図及び第８図に於ける各移動ビームの軌跡の半
径ｒ　＋　”５ｓビ１．ビ＊ａｒ′４及びこれらの中心
座標（ｘｔ　＋ｙ＊）　ｌ　（ｘｌ　＋Ｙり　ｐ　Ｃ”
ａ　＋ｙｇ）　ｊ（Ｘ４　＋　）’４）を測定する一方
、レンズデータ入力部６２で、被検レンズの設計データ
をあらかン入力し、レンズデータ記憶部６３に記憶して
おき、画像処理部Ｂ１の出力としての半径ｒ　、　ｒ’
ｔ　、　ｒｆｌ　、　ｒ′ｓ、　ｒ′４及び中心座標（
Ｘ１＋　）’１）　ｓ　（”！　＋　７１）　ｔ　（ｘ
ｌ　ｒ　Ｙｌ）　ｔ（Ｘ４１７４）とレンズデータ記憶
部６３で記憶されているレンズデータとから演算部６４
によって、各面番ごとの偏芯量とその偏芯方位とを計算
により求め、これをプリンター６５で読取ることができ
るのである。

この実施例によれば、直接各面の偏芯量をプリンターで
表示し、読取り可能としたので測定者の疲労が少ない。

高い精度で測定できる等の効果を目すなわち、プリンタ
を付設した点は、本発明の測定機とは、機能上無関係で
あるから目的に応じて種々のプリンターや表示形式が採
用できる。

本発明によれば、従来のレンズ面の偏芯測定機の光軸に
、わずか１枚の平行平面透明板を挿入することにより、
極めて簡単な操ｒμでレンズ面の偏芯量を測定すること
が出来ると共に、安価で高精度のレンズ偏芯測定機を得
ることが出来る効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要説明図、第２図は第１図における
評価スクリーン上のレーザービームの反射光像を示す図
、第３図は本発明の第１の実施例を示す図、第４図は第
１のテレビモニターの表示、第５図は第２テレビモニタ
ーの表示、第６図は第２実施例を示す図、第７図は入力
モニターの表示、第８図は出力モニターの表示、第９図
は従来技術における概要説明図、第１０図は第９図にお
ける評価スクリーン上のレーザービームの反射光像を示
す図、第１１図は他の従来技術、第１２図は第１１図に
おける評価スクリーン上のレーザービームの反射光像を
示す図である。 ２１・・・・・・レーザー発振器 ２２・・・・・・ビーム走査板（平行平面透明板）２３
・・・・・・ハーフミラ− ２４・・・・・・被検レンズ ２５・・・・・・被検レンズ枠 ２６・・・・・・ステージ ２７・・・・・・杆価スクリーン 第１図 第２図 第３図 第６図 Ｃ＃ｒ−５２ 第１１図 第３２図 手叙ご♀甫二王拡ト（白３壱〉 昭和６０年３月２７日 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１７１２１８号 ２、発明の名称 レンズ偏芯測定機 ３　、　？ｉｌｉ正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号４ｏ代
理人 ６、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明ヨの榴 ７　、７＋Ｉｒ正の内容 （１）明細書第８頁第６行目の （２）明細書第９頁第２０行目および明細書第１０頁第
１行目の’ｒ＋＋　ｒ２＋　ｒ３＋・・・・・・ｒｍヨ
との記載を’ｒ’＋＋　ｒ’２．　ｒ’３．・・・・・
・１−′□ヨと補正する。 ）も（３ ン ）明細書第１０頁第１行目記載を次の通り７１１１正す
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）細いレーザービームを被検レンズに照射し、その
   反射ビームの方位を検出することにより、レンズの偏芯
   量を測定する装置に於て、レーザー発振器と被検レンズ
   との間に、透明な平行平面板を配置し、これを前記平行
   平面板の２つの平行面の法線と異る回転軸のまわりを回
   転できるようにした事を特徴とするレンズ偏芯測定機。