JPS6337334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 レンズ系の製造過程で発生する製作誤差の中
で、性能劣化に最も影響し、しかも原因追求の厄
介なものは偏心である。この偏心の問題を解決す
るためには実際に製作されたレンズ系の個々の面
の偏心量が実測できなければならない。レンズ系
の偏心量測定装置としては従来いくつかのものが
知られているが、いずれも限界があり、特にズー
ムレンズのようにエレメント数が多く、且つ内部
に移動部分を持つレンズ系の測定は不可能に近か
つた。本発明は比較的簡単な装置でも従来の欠陥
を克服し、ズームレンズへの適用も可能にしよう
とするものである。

従来一般的に行われるレンズ系の偏心量測定は
オートコリメーシヨン法によるものであり、その
改良された１つの測定装置が既に本出願人より特
公昭51−9620号として出願されている。本発明は
それに対して更なる改良を加えた測定装置を提供
するものである。

第１図は特公昭51−9620号明細書で述べられて
いるレンズ系の偏心量測定装置の１実施例を示す
もので、光源ＳとコンデンサーレンズＣからなる
光源部で照明された指標は対物レンズＫによつ
てレンズ系の光軸方向から被測定レンズＬ中の測
定しようとする面３０の曲率中心位置に向け投影
結像される。そうするとレンズ系の光軸と直交
し、前記曲率中心を含む平面内に被測定面による
反射像（虚像の場合もある）ができる。レンズ系
内のすべての球面に偏心がなければ、上記反射像
の特定位置、例えば十字線状の指標であればその
交点位置は空間上の一直線上に並ぶ。もし何れれ
かの面に偏心が存在すれば反射像は前記直線上か
らずれて、あるフレ量を持つ。このフレ量は個々
の面の偏心量に比例するから、各面についてその
曲率中心に投影した指標像のこのようなフレ量を
順次測定すれば、あとは計算によつて各面の偏心
量を求めることができる。この原理を具体化する
上で困難なのはすべての面の測定に当つてフレ量
測定時に測定基準とする特定軸（以下、基準軸と
呼ぶ）を設定しかつこれを求めなければならない
ことである。

以下基準軸の必要性について更に詳しく説明す
る。レンズ系内の被測定面である各球面の曲率中
心はレンズ系の光軸上の色々な位置に存在するの
で、偏心量を測定する為には測定系全体（又は対
物レンズＫだけでもよい）を光軸方向に直線的に
移動させてレンズ系の光軸に略直交し各球面の曲
率中心を含む平面上に指標像を投影しなければな
らない。もし移動の際に投影する指標像が直線上
からずれると、それによる反射像のフレが本来の
偏心によるフレに加算され、分離が出来なくな
る。測定系の機械的な移動の直線性が極めて良け
れば移動軸を直線とみなしてそれを基準にフレ量
を測定できる訳であるが、レンズ系の偏心量は通
常数μｍ〜数十μｍのオーダーであり、機械的な
精度だけでそれよりも高い精度を、しかも長い距
離にわたつて保障するのは極めて困難である。

先に述べた第１図の例はその基準軸を一定に保
つのを容易にしたもので、その測定法を簡単に述
べる。

まず被測定面３０によつてできるＩの反射像
I′は、対物レンズＫ及びハーフミラーＨによつて
接眼レンズＥの視野内の十字線Ｆ上に再びI″とな
つて結像される。また被測定レンズＬと対物レン
ズＫとの間にはハーフミラーH′が置かれ、この
ハーフミラーH′を介して側方から光源S′、コン
デンサーレンズC′、指標I°、リレーレンズK′及び
イメージローテーターＲを含む基準軸設定用光学
系が併設されている。

測定の際はまず対物レンズＫを動かして、指標
Ｉの被測定面１による反射像I″を、接眼レンズＥ
の視野内の十字線Ｆの上に結ばせ、測定用の光学
系が設定される。

次に基準軸設定用光学系のリレーレンズK′を
動かして指標I゜の像を接眼レンズのピント面上の
十字線Ｆの上に結像させた後、イメージローテー
ターＲを回転すると指標I゜の像が接眼レンズの視
野内で回転する。この回転中心線が基準軸となる
べきもので、この回転中心位置を十字線Ｆの原点
に合わせることによつて観測系の移動時に生じた
ずれが補正され、測定の基準原点が設定される。
このとき被測定面１の偏心による指標Ｉの反射像
I″のフレ量を読みとり、順次レンズ面のフレ量を
測定する事によつてこれによりレンズ系の偏心量
を知ることができる。

この装置の利点は、被測定レンズを回転する必
要がないため、ズームレンズのように内部に動く
エレメントを有するレンズ系をはじめ、従来行わ
れていた被測定レンズを回転する方法の適用が困
難なレンズ系の偏心量の測定を可能にすることで
ある。しかしこの装置はイメージローテータの回
転軸を測定の基準にするため、回転軸に沿つて一
方から入射した光線が正確にその延長線上に射出
するように高精度で製作されたイメージローテー
ターを必要とする。このようなイメージローテー
ターを実現するためには高精度の軸受けをもつ回
転機構と精密な調整機構を用いる必要があるため
装置や高価になること、保守が面倒なこと、装置
が大型になることや、また実際の測定作業におい
ても、回転する像で基準の位置を設定するので手
間を要し測定能率が悪い為、更なる改良が望まれ
ていた。

本発明は上記第１図の装置による測定方法を改
良したもので、イメージローテーターの代わりに
特定軸に対して対称となる複数の像を発生する光
学系（以下点対称像発生光学系と呼ぶ）を設け、
この複数の像によつて求めた特定軸即ち測定の基
準軸に対する指標像のフレ量を測ることによつて
レンズ系の偏心量を測定することを特徴とするも
のである。本発明に用いる点対称像を発生する光
学系の１例を第２図に示す。第２図に示したプリ
ズムは普通ケスター（Ko¨ster）のプリズムと称
されているもので、ハーフプリズムＡの半透過面
ａをはさんで互いに隣り合わせに直角プリズム
P₁及びP₂をその稜線l₁及びl₂の方向が互いに直交
するように配置したものである。このプリズムに
入射した像形成光線２０は半透過面ａで２つの部
分に分割され、それぞれ直角プリズムP₁及びP₂
で反射された後、半透過面ａによつて再び合成さ
れて射出する。直角プリズムはその稜線に対称に
反射像を反転させる性質を持つているので、互い
に稜線の方向が直交する直角プリズムを通つた像
を合成すると、その像は２つの稜線の交点に対し
て互いに点対称に反転された２つの像を形成す
る。

更に詳しく述べれば半透過面ａに対する稜線l₂
の鏡映像を投影した時に、その鏡映像と稜線l₁と
の両方に交わりかつそれらと直交する線が基準軸
として設定され、一且第２図のケスタープリズム
が像形成光線２０の光路中に固定されれば、常に
ケスタープリズムを通過して得られる像は前述の
基準軸に対して対称な位置に形成される。仮に指
標の投影位置が基準軸上からずれたとしても、ケ
スタープリズムを通して得られる像は基準軸と直
交する面内で基準面を原点とした点対称な二つの
像となるので、その対称中心点が基準軸であるこ
とが分り、更に投影位置を動かして二つの像を完
全に重ね合わせることにより投影位置のずれを修
正することも出来る。

第３図に第２図で示したケスタープリズムＰを
用いた本発明の第１実施例を示す。

実際の測定の手順は第１図のイメージローテー
ターＲを利用した装置の場合とほぼ同じである
が、本発明の装置の場合、第４図に示す如く指標
I゜の像は回転せず、点対称な２つの像I゜′として観
察される。この２つの像の対称中心点を接眼レン
ズＥの十字線Ｆの原点に合わせることによつて測
定の基準位置が設定される。

第３図の実施例を説明すると、被測定レンズＬ
と測定用対物レンズＫとの間にハーフミラー
H′〔このハーフミラーは単純な平行平面ガラスの
表面を反射面とし裏面に反射防止膜を施したもの
でよい〕を斜設し、ケスタープリズムＰを含む別
の光学系によつてこのハーフミラーH′を介して
側方から基準軸を設定するようにするもので、基
準軸設定用光学系は光源S′、コンデンサーレンズ
C′、指標I゜、リレーレンズK′、ケスタープリズム
Ｐ、より成るものである。

この装置においては測定に際し、初め基準軸設
定用光学系の光源S′を点灯せずに、測定系の光源
Ｓだけを点灯し、対物レンズＫを含む測定系全体
を移動して被測定面３０の曲率中心を含む光軸直
交平面に指標Ｉの像I′を投影し、その反射像I″が
接眼レンズＥの視野内に見えることを確認する。

次に基準軸設定用光学系の光源S′を点灯し、こ
の光学系内のリレーレンズK′と指標I゜とを調整し
て、指標の虚像I₀′を接眼レンズＥで確認し、像
の対称中心点が接眼レンズＥの十字線Ｆの原点と
ずれている場合には第４図に示す如く観察される
指標像I₀′の対称中心の位置に接眼レンズＥの十
字線Ｆの原点が重なるように測定系全体を光軸と
直交方向にずらして調整した後、基準軸設定用光
学系の照明を消して測定系から投影された指標Ｉ
の反射像I″のフレ△Ｙ、△Ｚを読みとるものであ
る。

この装置によれば、指標I゜の像I゜′は静止して動
かないので測定の基準位置の設定作業が容易であ
るだけでなく、測定の基準となる点対称像発生用
の光学系の製作・調整も容易で、かつ一度調整す
れば動く機構を有しないで保守に気を配る必要が
ないという利点を有する。またその事はこの測定
装置全体を小型にかつ軽量なものにする事ができ
るという特徴にもなる。

第１実施例において点対称像発生光学系として
ケスタープリズムを用いたが、本発明に適用可能
な他の点対称像発生光学系の例を第５図に示す。

第５図は点対称な４つの像を発生する光学系
で、光学素子１，２はそれぞれ反射面（半透半反
射面も含む）３，４を有するガラスブロツク６，
８と反射面３，４を間にはさんで接着して形成さ
れており、またそれらの光学素子は、その反射面
が入射光束の光軸１０にほぼ平行で、かつ２つの
反射面が互いに直交するように配置されている。

第６図は光学素子１に入射光束１５が入射した
場合を示したもので、点A₁に向つて集束する光
束１５は、光学素子１の反射面３でその１部１
５″が反射され反射面３に対して分割された光束
１５′の集束する点A₁とほぼ対称な点A′に集束す
る。

更に光学素子１を通過した光束１５′，１５″は
更に光学素子２に入射し、反射面３と垂直な反射
面４によつて４つのほぼ対称な光束に分割され、
４つの対称な点A₁，A₁′，A₂，A₂′に集束する。
この様子を第７図に示す。ここで１１は反射面３
及び４の仮想交像を示す。この４つの点は同一の
平面１６上にあり、第８図に示すようにA₁，A₂
はそれぞれA₁′，A₂′と鏡映の関係にあるので、
A₁，A₁′の中点とA₂，A₂′の中点を結ぶ直線１７
は第１の反射面３の位置をあらわし、A₁，A₂の
中点とA₁，A₂′の中点を結ぶ直線１８は第２の反
射面４の位置をあらわしている。第１および第２
の反射面が固定されていれば、それら２つの反射
面の仮想交線１１で形成される基準軸も不動であ
り、この基準軸の位置は前記の直線１７と１８の
交点として知ることができる。一般に２つの反射
面は直交せずとも、それぞれの反射面に対し鏡映
対称の４つの像ができる為支障はないが直交した
場合が像の分離が最も観察しやすい。

次に第９図、第１０図によつて本発明の第２、
第３実施例を説明する。

第９図の実施例は被測定レンズと観測光学系の
間に点対称像発生用光学系Ｐを直接配置したもの
で、指標Ｉから出た光はＰを２回通つて接眼レン
ズＥの視野内に反射像I″を結ぶので、I″は一般に
４重像になる。測定系を調整してこの４重像を１
つに重ね、その像の位置を接眼レンズの十字線Ｆ
の原点を基準に読みとることによつて偏心を測る
ことができる。

第１０図の実施例では指標Ｉから出た光はハー
フミラーH′によつて点対称像発生用光学系Ｐを
含む基準軸設定用光学系に導かれる。Ｐおよびリ
レーレンズK′を通つた光は反射鏡Ｍで反射され
て再び同じ光路をもどり、接眼レンズＥの十字線
Ｆの上に像を結ぶ。第９図の実施例の場合と同様
この像は４つの分割された像になり、その対称の
中心点が測定の基準位置である。この基準位置に
対する被測定レンズＬの被測定面１からの指標Ｉ
の反射像I″のフレ量を読みとることによつて偏心
量を測定することができる。

以上の実施例の説明で明らかなように、本発明
の偏心量測定装置を用いれば測定の基準位置の設
定作業が容易であるだけでなく、かつ一度その光
学系が調整すれば動かす機構を有しないので保守
に気を配る必要がないという利点を有し、またそ
れによつてこの光学系を小型で、かつ軽量なもの
にする事ができる等優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はイメージローテーターを利用した従来
の偏心測定装置の例を示す図、第２図は本発明に
用いる点対称像発生光学系の例を示す図、第３図
は本発明によるレンズ系の偏心量測定装置の第１
実施例を示す図、第４図は同装置における接眼レ
ンズＥの視野を示す図、第５、第６、第７、第８
図は本発明の装置における点対称像発生用光学系
の１例を示す図、第９図及び第１０図は本発明に
よる偏心量測定装置の他の実施例を示す図であ
る。 図中で、Ｌ：被測定レンズ、３０：被測定レン
ズの被測定面、Ｓ：観測系の光源、Ｃ：コンデン
サーレンズ、Ｉ：指標、Ｋ：対物レンズ、Ｈ：ハ
ーフミラー、Ｅ：接眼レンズ、Ｆ：接眼レンズの
視野における十字線、Ｒ：イメージローテータ
ー、S′：基準軸設定用光学系の光源、C′：コンデ
ンサーレンズ、I゜：基準軸設定用指標、H′：基準
軸設定用光学系を測定用光学系に導くためのハー
フミラー、K′：リレーレンズ、Ｐ：点対称像発
生用光学系、３，４：鏡平面、１１：３，４面の
仮想交線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特定の軸に対して対称となる複数の像を発生
   する光学系、偏心量を測定しようとするレンズ系
   の光軸と略直交しかつ該レンズ系を構成するレン
   ズ球面の曲率中心を含む平面上に指標像を投影す
   る手段、前記複数像発生光学系により発生した複
   数の像から前記特定軸を求め前記指標像投影手段
   によつて形成される前記レンズ球面による指標の
   反射像の前記特定軸からのフレの量を測定する為
   の観察光学系を有し、前記フレの量より前記レン
   ズ球面の偏心量を測定する事を特徴とするレンズ
   系の偏心量測定装置。 ２ 前記複数像発生光学系はケスタープリズムム
   によつて構成される事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項のレンズ系の偏心量測定装置。