JP2000230883A - 偏芯測定装置及びその調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被検レンズ系の偏芯を容易且つ高精度に測定す
ることができる偏芯測定装置及びその調整方法を提供す
る。 【解決手段】光源１から発した光束を指標２０を有する
照明レンズ系１９〜３に入射し、照明レンズ系１９〜３
を通過した光束を被検レンズ系６に入射し、被検レンズ
系６を透過し又は反射した光束を集光レンズ系７を通過
して位置センサー８に入射する偏芯測定装置において、
照明レンズ系１９〜３の一部又は全部を回転軸を中心に
回転させる回転手段１６を備え、回転手段１６の回転に
より位置センサー８上に形成される指標２０の像９の軌
跡１２に基づいて被検レンズ系６の偏芯を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器等に用い
られるレンズ系の透過偏芯や反射偏芯を測定する偏芯測
定装置及びその調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より偏芯測定装置では、被検レンズ
系を高精度の回転台に載置して、その回転台により被検
レンズ系を回転させながら、被検レンズ系の偏芯測定を
している。具体的には、透過偏芯を測定する場合には、
光源から発した光束を、被検レンズ系の前方焦点面に指
標を投影するようにコリメーターレンズを調整する。そ
して、被検レンズ系を透過した光束は集光レンズを透過
して、指標の像を位置センサー上に投影する。そして、
この指標の像のリサージュ（軌跡）の半径に基づいて、
被検レンズ系の透過偏芯が測定される。他方、反射偏芯
を測定する場合には、光源から発した光束を、被検レン
ズ系の被検面の曲率中心に指標を投影するようにコリメ
ーターレンズを調整する。そして、被検レンズ系の被検
面で反射した光束は集光レンズを透過して、透過偏芯測
定と同様に、指標の像を位置センサー上に投影する。そ
して、この指標の像のリサージュの半径に基づいて、被
検面の反射偏芯が測定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の偏芯測定装
置では、光軸が１つの直線とならないような被検レンズ
系、例えば、複数のレンズを有する屈折反射型の被検レ
ンズ系等の偏芯測定をすることが難しかった。通常、偏
芯測定装置にてこのような複数のレンズで構成される被
検レンズ系を測定する場合、被検レンズ系の偏芯測定を
すると同時に、その偏芯量が許容できる値となるまで、
組立て調整も行う。すなわち、被検レンズ系を回転台上
に載置した状態で、偏芯測定と組立て調整が交互に繰り
返されることになる。したがって、屈折反射型の被検レ
ンズ系のように複雑な系の場合には、その回転台が大掛
かりなものとなる上に、調整作業が複雑となり、かなり
の作業時間を要していた。また、従来の偏芯測定装置で
は、回転台の回転軸の振れが偏芯測定の測定誤差に影響
し、その誤差により精度の高い測定ができない場合があ
った。

【０００４】これらの不具合を解決するためには、図６
に示すようにイメージローテーターを用いた偏芯測定装
置が考えられる。この装置では、被検レンズ系６を回転
させずに、その代わりに、イメージローテーター２２を
回転させながら、被検レンズ系６の偏芯測定を行うこと
ができる。具体的には、光源１より発した光束は、コリ
メートレンズ２、指標２０を透過して、ビームスプリッ
ター２１に入射する。ビームスプリッター２１の分割面
を透過した光束は、フォーカスレンズ系３、イメージロ
ーテーター２２を通過して、被検レンズ系６に入射す
る。被検レンズ系６の被検面を反射した光束は、イメー
ジローテーター２２、フォーカスレンズ系３を通過し
て、ビームスプリッター２１に入射する。ビームスプリ
ッター２１の分割面で反射した光束は、観察面２４に指
標２０の像を形成する。

【０００５】ここで、イメージローテーター２２の光軸
ｚに平行な回転軸が、測定基準軸となる。そして、指標
２０の像が、被検レンズ系６の被検面の見掛けの曲率中
心の位置に投影される。更に、イメージローテーター２
２を回転させて、観察面２４に結像される指標２０の像
に基づいて、観察者２５は対物レンズ２３を介して被検
レンズ系６の偏芯量を測定することができる。しかし、
上記のイメージローテーター２２を用いた偏芯測定装置
では、高い偏芯測定の精度を得るために、高精度に加工
されたイメージローテーター２２が必要となり、全体と
してコストの高い装置となってしまう。したがって本発
明は、被検レンズ系の偏芯を容易且つ高精度に測定する
ことができる偏芯測定装置及びその調整方法を提供する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、光源
（１）から発した光束を指標（２０）を有する照明レン
ズ系（１９〜３）に入射し、照明レンズ系（１９〜３）
を通過した光束を被検レンズ系（６）に入射し、被検レ
ンズ系（６）を透過し又は反射した光束を集光レンズ系
（７）を通過して位置センサー（８）に入射する偏芯測
定装置において、照明レンズ系（１９〜３）の一部又は
全部を回転軸を中心に回転させる回転手段（１６）を備
え、回転手段（１６）の回転により位置センサー（８）
上に形成される指標（２０）の像（９）の軌跡（１２）
に基づいて被検レンズ系（６）の偏芯を検出することを
特徴とする偏芯測定装置である。その際、照明レンズ系
（１９〜３）は、フォーカスレンズ系（３）を有し、回
転手段（１６）は、フォーカスレンズ系（３）と指標
（２０）とのみを回転可能に形成され、照明レンズ系
（１９〜３）のうちのフォーカスレンズ系（３）以外の
レンズ系（１９〜１８）は、その光軸が回転手段（１
６）の回転軸とほぼ一致するように形成されたことが好
ましい。

【０００７】また本発明は、光源（１）と、光源（１）
から発した光束により照射される指標（２０）と、指標
（２０）からの光束を支持板（２２）に載置された被検
レンズ系（６）に導く照明レンズ系（１９〜３）と、被
検レンズ系（６）から反射し又は透過した光束を位置セ
ンサー（８、２８）まで導く集光レンズ系（７、２７）
と、を含む偏芯測定装置の調整方法において、被検レン
ズ系（６）を除いた状態で、支持板（２２）に照明レン
ズ系（１９〜３）から光束を入射させ、照明レンズ系
（１９〜３）の一部又は全部を回転させ、位置センサー
（８、２８）上に形成される指標（２０）の像（９）の
回転に基づいて、照明レンズ系（１９〜３）の光軸
（ｚ）と回転軸とを合致させ、照明レンズ系（１９〜
３）の一部又は全部と支持板（２２）とを回転させ、位
置センサー（８、２８）上に形成される指標（２０）の
像（９）の回転に基づいて、支持板（２２）の法線方向
と照明レンズ系（１９〜３）の光軸（ｚ）とを合致さ
せ、支持板（２２）の代わりにコーナープリズム（３
１）を挿入し、位置センサー（８、２８）上に形成され
る指標（２０）の像（９）の位置を特定し、コーナープ
リズム（３１）を挿入したとき得られた像（９）の位置
と、照明レンズ系（１９〜３）の一部又は全部と支持板
（２２）とを回転させたとき得られた像（９）の位置
と、を一致させることで、指標（２０）の適正位置と照
明レンズ系（１９〜３）の光軸（ｚ）とを合致させる、
ことを特徴とする偏芯測定装置の調整方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１、図２は、本発明による偏芯測定装置
の第１実施例を示す。図１は、本発明の第１実施例によ
る偏芯測定装置の概略図であり、被検レンズ系の透過偏
芯を測定するための装置である。光源１から発した光束
は、照明レンズ１９、指標２０、コリメータレンズ２の
順に透過して、可変絞り１８に入射する。可変絞り１８
を透過した光束は、図中の矢印方向に移動可能なフォー
カスレンズ前群４と、フォーカスレンズ後群５とで構成
されるフォーカスレンズ系３を透過して、被検レンズ系
６に入射する。ここで、本装置の照明レンズ系は、照明
レンズ１９、指標２０、コリメータレンズ２、可変絞り
１８、フォーカスレンズ系３にて構成されている。被検
レンズ系６を透過した光束は、集光レンズ７を更に透過
して位置センサー８に入射する。このとき、フォーカス
レンズ系３によって、被検レンズ系６の前方焦点に、指
標２０の像が形成される。また、被検レンズ系６を透過
した光束は、集光レンズ７によって、位置センサー８上
に見掛けの指標２０を投影する。

【０００９】ここで、指標２０、コリメータレンズ２、
可変絞り１８、フォーカスレンズ系３は、回転台１６に
載置されている。そして、回転台１６は、光軸ｚと平行
な回転軸を有しており、これにより指標２０、コリメー
タレンズ２、可変絞り１８、フォーカスレンズ系３を同
時に回転させる。これによって、指標２０の像は、回転
台１６の回転軸を中心として、正確に回転することにな
る。そして、このときの位置センサー８上の指標２０の
像のリサージュに基づいて、被検レンズ系６の透過偏芯
量を測定することになる。なお、指標２０は、照明レン
ズ１９の焦点面から少しずれた位置に配置されている。
これは、指標２０の光軸と回転台１６の回転軸とが一致
しない状態で回転台１６が回転した場合に、照明レンズ
１９に起因する光量むらが、指標２０における光量重心
に影響しないようにするためである。

【００１０】次に、図１、図２にて、本第１実施例の偏
芯測定装置による具体的な測定手順について説明する。
まず、測定を開始する前の事前準備として、位置センサ
ー８に投影する指標２０の像の標準位置を決定する。図
２に示す標準位置１１を決定する手順は、以下の通りで
ある。まず、装置に被検レンズ系６を載置しない状態
で、指標２０を無限遠に投影するように、フォーカスレ
ンズ系３を調整する。そして、回転台１６を回転して、
位置センサー８の受光面上に投影した指標２０の像のリ
サージュの中心位置を検出する。このリサージュの中心
位置が、標準位置１１となる。この標準位置１１の情報
は、メモリー部に保持される。

【００１１】その後、被検レンズ系６を装置に載置し
て、被検レンズ系６の偏芯測定を行う。まず、指標２０
の像が被検レンズ系６の前方焦点に形成されるように、
フォーカスレンズ系３を調整する。このとき、被検レン
ズ系６と集光レンズ７によって、位置センサー８の受光
面には、指標像９が投影される。次に、回転台１６を回
転させると、位置センサー８の受光面上の指標像９は、
図２中の矢印方向に移動して、円状のリサージュ１２を
描く。そして、このリサージュ１２の中心位置であるリ
サージュ中心１０を検出する。このリサージュ中心１０
と、先に定めた標準位置１１との位置関係から、被検レ
ンズ系６の偏芯状態を求める。

【００１２】すなわち、リサージュ中心１０と標準位置
１１の距離Ｈは被検レンズ系６の偏芯量を表し、標準位
置１１に対するリサージュ中心１０の方向は被検レンズ
系６の偏芯方向を表す。また、リサージュ中心１０とリ
サージュ１２の距離、すなわちリサージュ半径１３は、
回転台１６に載置した光学系の光軸ずれ、すなわち、指
標２０、コリメータレンズ２、可変絞り１８、フォーカ
スレンズ系３の光軸ずれを表す。

【００１３】なお、回転台１６の回転軸の振れについて
は、以下の２種類が考えられる。１つは、回転軸の振れ
が円形状を描き、且つその周波数が回転台１６の回転周
波数と一致する場合である。この種の軸振れが生じた場
合は、位置センサー８で検出した指標像９のリサージュ
半径１３に変動はない。もう１つは、回転軸の振れが円
形状を描かず、その周波数も回転台１６の回転周波数と
一致しない場合、すなわち、先にあげたものと異なる軸
振れである。この種の軸振れが生じた場合は、位置セン
サー８上のリサージュ１２の形状が円とはならないが、
軸振れによる測定誤差を周波数分析することで、リサー
ジュ１２の形状やリサージュ中心１０を求めることがで
きる。以上のように本第１実施例では、回転台１６に載
置した光学系の光軸ずれと被検レンズ系６の偏芯状態を
分離して検出できるため、被検レンズ系６の偏芯を容易
且つ高精度に測定することができる。

【００１４】次に、図３にて、本発明の第２実施例によ
る偏芯測定装置について説明する。前記第１実施例の装
置が被検レンズ系の透過偏芯を測定するための装置であ
ったのに対して、本第２実施例の装置は反射偏芯を測定
するための装置である。光源１から発した光束は、照明
レンズ１９、指標２０、コリメータレンズ２の順に透過
して、可変絞り１８に入射する。可変絞り１８を透過し
た光束は、ミラー１７を透過して、更にフォーカスレン
ズ系３を透過して、被検レンズ系６に入射する。被検レ
ンズ系６の被検面で反射した光束は、再びフォーカスレ
ンズ系３を透過して、ミラー１７に入射する。ミラー１
７で反射した光束は、集光レンズ７を透過して位置セン
サー８に入射する。このとき、フォーカスレンズ系３に
よって、被検レンズ系６の被検面の曲率中心に、指標２
０の像が形成される。また、被検レンズ系６で反射した
光束は、集光レンズ７によって、位置センサー８上に見
掛けの指標２０を投影する。

【００１５】ここで、本第２実施例では、フォーカスレ
ンズ系３と指標２０とが、回転台１６に載置されてい
る。そして、回転台１６は、前記第１実施例と同様に、
光軸ｚと平行な回転軸を有しており、これによりフォー
カスレンズ系３と指標２０とを回転させる。これによっ
て、指標２０の像は、回転台１６の回転軸を中心とし
て、正確に回転することになる。そして、このときの位
置センサー８上の指標２０の像のリサージュに基づい
て、被検レンズ系６の反射偏芯量を測定することにな
る。なお、本第２実施例では、偏芯測定を開始する前
に、照明レンズ１９、指標２０、コリメートレンズ２の
光軸を、回転台１６の回転軸と一致させるように又は平
行となるように調整することになる。

【００１６】本第２実施例においても、前記第１実施例
と同様に、回転台１６に載置した光学系の光軸ずれと被
検レンズ系６の偏芯状態を分離して検出できるため、被
検レンズ系６の偏芯を容易且つ高精度に測定することが
できる。なお、本第２実施例では、フォーカスレンズ系
３によって、被検レンズ系６の被検面の曲率中心に指標
２０の像を形成したが、その代わりに、被検レンズ系６
の近軸焦点に指標２０の像を形成するような構成として
も良い。

【００１７】次に、図４、図５にて、本発明の第３実施
例による偏芯測定装置について説明する。前記第１、第
２実施例の偏芯測定装置に載置される被検レンズ系がレ
ンズ単体であったのに対して、本第３実施例の被検レン
ズ系は複数のレンズを有する屈折反射型レンズ系であ
る。更に、本第３実施例では、装置に被検レンズ系を載
置したまま、偏芯測定と組立て調整の両方を行う。光源
１から発した光束は、照明レンズ１９、指標２０、コリ
メータレンズ２の順に透過して、可変絞り１８に入射す
る。可変絞り１８を透過した光束は、フォーカスレンズ
系３を透過して、ビームスプリッター２１に入射する。
ビームスプリッター２１の分割面を透過した光束は、被
検レンズ系６に入射する。被検レンズ系６を通過した光
束は、集光レンズ７を透過して位置センサー８に入射す
る。

【００１８】ここで、被検レンズ系６は、支持板２２上
に支持されている。また、被検レンズ系６は、第１被検
レンズ６ａ、第２被検レンズ６ｂ、第３被検レンズ６
ｃ、第４被検レンズ６ｄ、被検反射鏡１５、ミラー１４
ａ、１４ｂで構成されている。上記で述べた被検レンズ
系６に係る光路を詳しく説明すると、ビームスプリッタ
ー２１の分割面を透過した光束は、ミラー１４ａ、第１
被検レンズ６ａ、第２被検レンズ６ｂを透過して、被検
反射鏡１５に入射する。被検反射鏡１５で反射した光束
は、再び第２被検レンズ６ｂ、第１被検レンズ６ａを透
過して、ミラー１４ａに入射する。ミラー１４ａで反射
した光束は、更にミラー１４ｂで反射した後に、第３被
検レンズ６ｃ、第４被検レンズ６ｄを透過して、更に集
光レンズ７を透過して位置センサー８に入射する。ここ
で、本第３実施例では、コリメータレンズ２、可変絞り
１８、フォーカスレンズ系３が、回転台１６に載置され
ている。そして、この回転台１６を回転させて、位置セ
ンサー８上の指標２０の像のリサージュに基づいて被検
レンズ系６の透過偏芯量を測定しながら、被検レンズ系
６を順次組立てていくことになる。

【００１９】以下、図４、図５にて、本第３実施例の装
置による被検レンズ系６の組立て手順について説明す
る。まず、照明レンズ系の光軸ｚと回転台１６の回転軸
とを合致させる。具体的には、まず、図５に示すよう
に、装置に被検レンズ系６を載置せずに、ビームスプリ
ッター２１を透過した光束を、直接、支持板２２に入射
させる。支持板２２で反射した光束は、再び、ビームス
プリッター２１に入射する。ビームスプリッター２１の
分割面で反射した光束は、集光レンズ２７を透過して、
位置センサー２８に入射する。そして、回転台１６を回
転させて、そのとき位置センサー２８上に形成される指
標２０の像のリサージュに基づいて、照明レンズ１９、
指標２０、コリメータレンズ２、可変絞り１８、フォー
カスレンズ系３にて構成される照明レンズ系の光軸ｚ
と、回転台１６の回転軸とを合致させる。

【００２０】次に、支持板２２の法線方向と、照明レン
ズ系の光軸ｚとを合致させる。すなわち、支持板２２面
が、照明レンズ系の光軸ｚに対して直交するように調整
する。具体的には、上述の調整工程の後に、回転台１６
と支持板２２とを回転させ、位置センサー２８上に形成
される指標２０の像のリサージュに基づいて、支持板２
２面が、照明レンズ系の光軸ｚに対して直交するように
調整する。

【００２１】次に、指標２０の適正位置と、照明レンズ
系の光軸ｚとを合致させる。具体的には、コーナープリ
ズム３１を、支持板２２に至る光路前に挿入する。そし
て、コーナープリズム３１で反射した光束を、ビームス
プリッター２１で反射して、集光レンズ２７を透過した
後、位置センサー２８に入射させて、指標像の位置を特
定する。そして、コーナープリズム３１を挿入したとき
に得られる像９の位置と、コーナープリズム３１を挿入
しないで回転台１６及び支持板２２を回転させたときに
得られる像９の位置とが一致するように調整する。これ
により、指標２０の適正位置と、照明レンズ系の光軸ｚ
とを合致させることができる。

【００２２】その後、被検レンズ系６の偏芯を測定しな
がら、その各構成レンズを組立てていく。まず、支持板
２２に被検反射鏡１５を載置する。そして、被検反射鏡
１５の反射面の反射偏芯を測定し、その偏芯量が許容範
囲内になるように、被検反射鏡１５の傾きを調整する。
同様に、第２被検レンズ６ｂ、第１被検レンズ６ａの順
に、反射偏芯を測定をし、その偏芯量が許容範囲内にな
るように、個々のレンズの傾きを調整する。次に、回転
台１６を回転させて、指標像を位置センサー８に形成さ
せる。すなわち、位置センサー８上には、第１被検レン
ズ６ａ、第２被検レンズ６ｂ、被検反射鏡１５、ミラー
１４ａ、１４ｂによって形成された指標像のリサージュ
が形成され、このリサージュの中心を標準位置として、
メモリー内に記憶する。

【００２３】その後、第３被検レンズ６ｃを被検レンズ
系６に組み込んで、そのときの位置センサー８上のリサ
ージュ中心を検出する。そして、このリサージュ中心
と、先に求めた標準位置とから第３被検レンズ６ｃの偏
芯量を検出し、この偏芯量が許容範囲内となるように組
立て調整する。同様に、第４被検レンズ６ｄについて
も、組立て調整を行う。以上のように本第３実施例で
は、前記第１、第２実施例と同様に、被検レンズ系６の
偏芯を容易且つ高精度に測定することができる。また、
複数のレンズで構成される被検レンズ系６であっても、
偏芯測定による組立て調整を容易に行うことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明では、被検レンズ系
の偏芯を容易且つ高精度に測定することができる偏芯測
定装置及びその調整方法を提供できる。また、複数のレ
ンズで構成される被検レンズ系であっても、偏芯測定に
よる組立て調整が容易な偏芯測定装置及びその調整方法
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による偏芯測定装置を示す
図である。

【図２】本発明の第１実施例による位置センサー上のリ
サージュを示す図である。

【図３】本発明の第２実施例による偏芯測定装置を示す
図である。

【図４】本発明の第３実施例による偏芯測定装置を示す
図である。

【図５】本発明の第３実施例による偏芯測定装置の調整
状態を示す図である。

【図６】イメージローテーターを用いた偏芯測定装置を
示す図である。

【符号の説明】

１…光源 ２…コリメートレン
ズ ３…フォーカスレンズ系 ４…フォーカスレンズ前群 ５…フォーカスレン
ズ後群 ６…被検レンズ系 ６ａ…第１被検レンズ ６ｂ…第２被検レン
ズ ６ｃ…第３被検レンズ ６ｄ…第４被検レン
ズ ７、２７…集光レンズ ８、２８…位置セン
サー ９…指標像 １０…リサージュ中
心 １１…標準位置 １２…リサージュ １３…リサージュ半径 １４ａ、１４ｂ、１７…ミラー １５…被検反射鏡 １６…回転台 １８…可変絞り １９…照明レンズ ２０…指標 ２１…ビームスプリ
ッター ２２…支持板 ３１…コーナープリ
ズム ｚ…光軸 Ｈ…偏芯量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から発した光束を指標を有する照明レ
   ンズ系に入射し、該照明レンズ系を通過した前記光束を
   被検レンズ系に入射し、該被検レンズ系を透過し又は反
   射した前記光束を集光レンズ系を通過して位置センサー
   に入射する偏芯測定装置において、 前記照明レンズ系の一部又は全部を回転軸を中心に回転
   させる回転手段を備え、 該回転手段の回転により前記位置センサー上に形成され
   る前記指標の像の軌跡に基づいて前記被検レンズ系の偏
   芯を検出することを特徴とする偏芯測定装置。
2. 【請求項２】前記照明レンズ系は、フォーカスレンズ系
   を有し、 前記回転手段は、前記フォーカスレンズ系と指標とのみ
   を回転可能に形成され、 前記照明レンズ系のうちのフォーカスレンズ系以外のレ
   ンズ系は、その光軸が前記回転手段の回転軸とほぼ一致
   するように形成されたことを特徴とする請求項１記載の
   偏芯測定装置。
3. 【請求項３】光源と、該光源から発した光束により照射
   される指標と、該指標からの光束を支持板に載置された
   被検レンズ系に導く照明レンズ系と、前記被検レンズ系
   から反射し又は透過した光束を位置センサーまで導く集
   光レンズ系と、を含む偏芯測定装置の調整方法におい
   て、 前記被検レンズ系を除いた状態で、前記支持板に前記照
   明レンズ系から前記光束を入射させ、 前記照明レンズ系の一部又は全部を回転させ、前記位置
   センサー上に形成される前記指標の像の回転に基づい
   て、前記照明レンズ系の光軸と回転軸とを合致させ、 前記照明レンズ系の一部又は全部と前記支持板とを回転
   させ、前記位置センサー上に形成される前記指標の像の
   回転に基づいて、前記支持板の法線方向と前記照明レン
   ズ系の光軸とを合致させ、 前記支持板の代わりにコーナープリズムを挿入し、前記
   位置センサー上に形成される前記指標の像の位置を特定
   し、 前記コーナープリズムを挿入したとき得られた像の位置
   と、前記照明レンズ系の一部又は全部と前記支持板とを
   回転させたとき得られた像の位置と、を一致させること
   で、前記指標の適正位置と前記照明レンズ系の光軸とを
   合致させる、ことを特徴とする偏芯測定装置の調整方
   法。