JPH01142432A - シリンドリカルレンズの物性値測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザビームを用いてシリンドリカルレンズの
物性値を測定する測定装置の改良に関づるものである。

［従来の技術および問題点］ シリンドリカルレンズはレンズ面を形成した後レンズの
長平方向に平行に上端と下端を切り落し切り落した面を
レンズの基準面とする場合がある。

しかし、この基準面の形成は極めて困難であり設計値ど
おりの基準面の形成は困難であった。このため、たとえ
シリンドリカルレンズの光軸高さ等の物性値が正確に形
成されていても基準面が設計値通りに形成されていなけ
ればシリンドリカルレンズを適切に使用できないといっ
た問題があった。

本発明は上記困難を克服するもので、測定しようとする
シリンドリカルレンズに対する基準レンズを使用し、基
準レンズの物性値を基準としてシリンドリカルレンズの
物性値を求める物性値測定ｉ置を提供することを目的と
するものであり、また、測定精度をさらに向上させるこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のシリンドリカルレンズの物性値測定装置は、レ
ーザビーム照射装置と、標準位置で上記レーザビーム照
射装置から照射されるレーザビームと平行で、測定され
るシリンドリカルレンズの光軸高さとほぼ等しい距離上
記レーザビームより離れたレンズ載置面をもち、上記レ
ンズ載置面に載置される上記シリンドリカルレンズの曲
率半径とほぼ等しい距離でかつ上記レーザビームとほぼ
交差する位置に回転中心をもつレンズ台と、上記レーザ
ビームの光路中または上記シリンドリカルレンズによっ
て反射されるレーザビームの光路中に配される少なくと
も１枚の集光レンズをもつ集光装置と、上記レンズ載置
面を上記レーザビームと平行を維持しつつ平行移動させ
る昇降装置と、上記レンズ載置面を上記回転中心を中心
として揺動させる揺動装置と、上記レンズ載置面にａ置
された上記シリンドリカルレンズによって反射されたレ
ーザビームを受ける受光部とからなることを特徴とする
ものである。

（発明の作用） 第１０図に示すように、使用するレーザビームは照射さ
れた段階では実際には断面が円形状である。このレーザ
ビームを用いて、そのまま測定しようとするシリンドリ
カルレンズで反射させた場合は、測定面上でその断面が
縦長の楕円となり、測定精度が悪い。

従って、第１１図に示すように、照射されたレーザビー
ムの光路中または、第１２図に示すように上記シリンド
リカルレンズによって反射されるレーザビームの光路中
に、集光装置を配し、縦方向のビーム径を絞ることによ
り、スクリーン上のビーム径を極小とし、測定精度を向
上させる。

［実施例］ 本実施例のシリンドリカルレンズの物性値測定装置の平
面図を第１図に、その側面図を第２図に示す。

この測定装置は、定盤１と、定盤１上に配置されたレー
ザビーム照射袋Ｍ２、レンズ台３、集光装置７、スクリ
ーン装置６を主な構成装置としている。

レーザビーム照射装置２は、ｌ−１ｅ−Ｎｅレーザビー
ムを照射するレーザ部２１と、レーザ部２１を支持する
支柱２２と、支柱２２の下端に固定され、支柱２２を保
持する台部２３とからなる。このレーザビーム照射装置
２は可視光のレーザビーム２５を定盤１の上面と平行に
照射する。

レンズ台３は、第２図に示すように、定盤１上に固定さ
れた水平移動装置４と、この水平移ａＳｄ４に保持され
た昇降装置５の上に保持されている。

水平移動装置４は、通常の市販のもので、上面にガイド
レール４１１．４１２をつ下部４１と、これらガイドレ
ール４１１．４１２に案内され下部４１上を横方向に水
平に案内される上部４２と、上部４２の移動を制御する
図示しない操作部とからなっている。なお、上部４２の
移動方向は、後で述べるレンズ台３の回転中心線３０と
平行である。

昇降装置５は水平移動装置４の上部４２に固定された下
部５１と、この下部５１に支持されたパンタグラフ方式
の昇降部５２と、この昇降部５２の上方に固定された上
部５３および昇降部５２を拡大縮小する操作ノブ５４と
からなる。この上部５３の上面は定盤１の上面と平行で
あり、上部５３は定盤１の上面に対して垂直方向に動く
。この昇降装置５も市販のものである。

レンズ台３は昇降ＨＨ５の上部５３の上面に固定された
基部３１と、基部３１に保持され回転中心線３０を中心
に揺動する軸部３２と、軸部３２に一端が固定された案
内部３３と、この案内部３３に摺動自在に保持されたレ
ンズマウント３４と、揺動操作部３５とからなる。

基部３１は基盤３１１と、この基盤３１１の一端側で所
定間隔を隔てて対向する一対の支柱３１２とからなる。

これらの支柱３１２の上端部には軸受孔３１２ａが設け
られている。各軸受孔３１２ａの中心を結ぶ線が回転中
心線３０となる。

軸部３２は長尺板状の中央部３２１と、その両端の断面
り字形状の上部に突出した互いに背向する軸突起３２２
とからなる。これら一対の軸突起３２２が一対の支柱３
１・２に設けられた軸受孔３１２ａに挿入され回転自在
に保持されている。

案内部３３は軸部３２の中央部３２１の両端部で軸突起
３２２より下方に離れた部分から直角方向に伸びた２本
の棒状体で構成されている。これら案内部３３は第２図
に示す標準位置では定盤１の上面に対して平行にのびて
いる。これら案内部３３の他端は互いに端部材３３１で
固定されている。またこの端部材３３１の中央部の下面
には半球状の接点部３３２が設けられている。

レンズマウント３４は両端部に案内孔をもつ梁状である
。これら案内孔に各案内部３３が挿通しレンズマウント
３４を案内支持している。レンズマウント３４の上面が
レンズ載置面３４１となっている。

レンズ載置面３４１は標準位置では定盤１の上面と平行
であり、かつ前記回転中心線３０を含むレンズ載置面３
４１に平行な面とレンズ載置面３４１との間の距離はシ
リンドリカルレンズＷの設計光軸高さと同じになってい
る。レンズ載置面３４１の先端部にはレンズの前面が当
接して位置決めされる当接壁３４２、レンズ載置面３４
１の所定位置にシリンドリカルレンズＷをレンズ載置面
３４１に固定するバネでできた２個のレンズ押え３４３
が設けられている。

揺動操作部３５は前記基盤３１１の他端部上に固定され
た垂直案内面３５１をもつ台部３５２と、この垂直案内
面３５１に垂直方向に移動可能に案内保持された移動部
３５３と、この移動部３５３を移動させる駆動取手３５
４および移動部３５３の前面に固定された断面逆り字形
状の係合部３５５とからなる。この係合部３５５の上面
に前記接点部３３２が当接している。

集光装置７は、少なくとも１枚の集光レンズ７１と、集
光レンズ７１を支持する支柱７２と、支柱７２の下端に
固定され、支柱７２を保持する台部７３とからなる。

この集光装置７は、レーザビーム照射装置２７’）ｊら
照射されるレーザビーム２５の光路中またはレンズ載置
面３４１に載置されるシリンドリカルレンズＷによって
反射される反射ビーム２６の光路中に配される。具体的
な位置は集光レンズ７１の焦点距離、測定しようとする
シリンドリカルレンズＷの測定面の焦点距離、レーザビ
ーム２５の入射角、反射ビーム２６の入射角等により決
定される。即ち、第９図に示すように、各装置を配置し
た場合のスクリーン６１でのビーム径ｈ３は、近軸計算
によると以下のようになる。ここで、各記号を以下のよ
うに定める。

Ｕｌ：集光レンズ７１へのレーザビーム２５または反射
ビーム２６の入射角 Ｕ２・・・測定しようとするシリンドリカルレンズＷへ
のレーザビーム２５の入射角 Ｕ３・・・スクリーン６１への反射ビーム２６の入射角 ψ１・・・集光レンズ７１の焦点距離の逆数ψ２・・・
測定しようとするシリンドリカルレンズＷの焦点距離の
逆数 ｈｌ・・・集光レンズ７１でのレーザビーム２５または
反射ビーム２６の入射高さ ｈ２・・・測定しようとするシリンドリカルレンズＷで
のレーザビーム２５の入射高さ ｈ３・・・スクリーン６１での反射ビーム２６の入射高
さ、即ちスクリーン６１でのビーム径 ｄｌ・・・測定しようとするシリンドリカルレンズＷの
曲率中心から集光レンズ７１までの距離 ｄ２・・・測定しようとするシリンドリカルレンズＷの
曲率中心からスクリーン６１までの距離 Ｒ２・・・測定しようとするシリンドリカルレンズＷの
曲率半径 従って、 ＬＪ　２　＝　Ｕ　１　＋　ｈ　１ψ１÷ｈ１ψ１ｈ２
＝ｈ１−　（ｄｌ＋Ｒ２）Ｕ２ Ｕ３＝ｔＪ２＋ｈ２ψ２ ｈ３＝ｈ２−　（ｄ２．−Ｒ２）Ｕ３ ψ２＝２／Ｒ２ 従って、 ｈ３＝ｌ−１１（１−ψ１　（ｄ１＋ｄ２）＋ψ２　（
Ｒ２−６２） ＋ψ１ψ２　（ｄ１ｄ２＋ｄ２Ｒ２ −ｄＩＲ２−Ｒ２２））・・・・・・Ａ式％式％ ｈ３＝０．１　（ｍｍ）となる集光装置７の位置ｄ１は
、ｄ　２＝５００　（ｍｍ）　、ψｉ−ｏ、ｏ。

５とすると、表１のように求められる。

この位置に集光−装置７は配置される。

集光レンズ７−１の光軸は、レーザビーム２５、または
反射ビーム２６と一致して配置される。この集光レンズ
７１は、焦点距離、光軸の明確なものであればよく、球
面レンズには限られない。例えば両凸球面レンズ、片凸
シリンドリカルレンズ等を用いることができる。本実施
例では、片凸シリンドリカルレンズを１枚用いた。この
集光装置７は、後で述べるスクリーン６１の受光位置を
目視で判断する場合、反射ビーム２６のビーム径を丁度
スクリーン６１上で極小とする。

スクリーン装置６は、上記定盤１と垂直な面で十字目盛
付のスクリーン６１と、スクリーン６１を一支持する支
柱６２と、支柱６２の下端に固定され、支柱６２を保持
する台部６３と、スクリーン６１上の十字目盛を上下左
右に調整する目昏ねじ６１１．６１２からなっている。

このスクリーン装置も市販のものである。

次に上記装置の使用方法を説明する。

この使用方法は、標準位置設定工程、光軸合せ工程およ
び測定工程からなるものである。

まずレンズ台３の回転中心線３０から測定しようとする
レンズ載置面３４１までの距離を測定しようとするシリ
ンドリカルレンズＷの段計曲率半径と等しくする。即ち
、レンズ台３のレンズマウント３４は、案内部３３上に
移動可能に保持されているので、レンズマウント３４を
案内部３３にそって移動しレンズマウント３４を所定位
置に固定する。なお、基準ゲージを作製しておき、基準
ゲージの一端を軸部３２に当接し、他端をレンズマウン
ト３４に当接させてレンズマウント３４の位置を定める
ようにしてもよい。

次にレーザビーム照射装置２のスイッチを入れ、レーザ
ビーム２５を定盤１の上面と平行に照射するようにする
。具体的な操作は、例えばレーザビーム照射口と第６図
に示すスクリーン６１の十字目盛の交点Ｏとを同じ高さ
にし、次にレーザビーム２５がスクリーン６１の十字目
盛の交点０を照射するようにレーザビーム２５の照射角
度を調節する。これによりレーザビーム２５は定盤１の
上面と平行となる。

次に標準位置設定工程を行なう。レンズ載置面３４１上
にレンズ載置面３４１と直角な鏡面をもつ基準ミラーを
当接壁３４２に合せｉＸ置する。上記レーザビーム２５
を基準ミラーに照射し、その反射ビーム２６をスクリー
ン６１に受光し、反射ビーム２６が第６図に示す基準位
置Ｏを照射するように、揺動装置３５の駆動取手３５４
を操作する。これによりレンズを直面３４１の標準位置
が定まる。なお、反射ビーム２６がスクリーン６１の！
！準位置Ｏに対して左右方向にずれる場合には水平移動
装置４により基準位置０に合せる。

次に光軸合せ工程を行なう。上記基準ミラーを取り除き
測定しようとするシリンドリカルレンズＷの設計光軸高
さと等しい光軸高さをｂつ基準レンズ８を第３図、第４
図に示すにうに上記レンズ載置面３４１に当接壁３４２
に合せ載置する。上記レーザビーム２５を基準レンズ８
に照射し、その反射ビーム２６をスクリーン６１に受光
する。

スクリーン６１の基準位置０との上下のズレは昇降装置
５の操作ノブ５４により、左ものズレは水平移動装置４
の図示しない操作部により操作し、基準位置Ｏに合わけ
る。この操作は基準レンズ８の光軸を上記レーザビーム
２５と交差させることを目的とする。

なお基準レンズ８は、その先軸高さが測定しようとする
シリンドリカルレンズＷの設計光軸高さと等しければよ
く、球面レンズに限られない。例えば、凹球面、凸球面
、凹状シリンドリカルレンズ、凸状シリンドリカルレン
ズ等が利用できる。

しかし、入手の容易性、価格等から本実施例では凹面の
球面レンズを用いた。また、第５図に示すように、光軸
高さが異なるレンズ８１でもはめ合せ精度および外径精
度の十分高い金枠等８５により光軸高さを補正すれば使
用可能である。

次に、前記Ａ式で決定される位置ｄ１に集光装置７を配
する。集光装置７に用いる集光レンズ７１は、焦点距離
と光軸の明確な凸状のシリンドリカルレンズとし、その
長子方向を定盤１と平行として支柱７２で支持する。

この集光レンズ７１の光軸をレーザビーム２５と一致さ
せる。具体的な操作は集光レンズ７１を透過したレーザ
ビーム２５をレンズ載置面３４１上の基準レンズ８に照
射し、その反射ビーム、、￥／２６をスクリーン６１に
受光する。その受光位置が基準位置０とかわらないよう
に集光レンズ７１の角度を調整する。これにより集光レ
ンズ７１の光軸はレーザビーム２５と一致する。

最後に測定工程を行う。上記基準レンズ８を取り除ぎ測
定しようとする凹状のシリンドリカルレンズＷをレンズ
載置面３４１に当接壁３４２に合せ、レンズ押え３４３
により載置する。レーザビーム照射装置２から照射され
るレーザビーム２５は上記シリンドリカルレンズＷの設
計光軸の位置に照射し、反射ビーム２６はスクリーン６
１に受光される。

スクリーン６１の基準位置Ｏから上下のズレすなわち、
第６図の０点ののｙ軸方向のズレＯｙは、上記シリンド
リカルレンズＷの３１面が光軸と平行でないことすなわ
ち、光軸と基準面との平行度不良および上記シリンドリ
カルレンズＷの光軸が設計値どおりでないこと即ち、光
軸高さの設計値との誤差を示す。

基準位置Ｏから左右のズレすなわち第６図の０点のＸ軸
方向のズレＱｘは、上記シリンドリカルレンズＷの光軸
が長子方向に直角でないことすなわち光軸が長子方向と
なす角度の９０度との誤差を示す。この受光位置を初期
位置Ｐとする。

次に揺動装置３５の駆動取手３５４を操作して測定しよ
うとするシリンドリカルレンズＷを設計曲率中心を中心
として揺動させる揺動操作を行う。

スクリーン６１の受光位置は揺動角度により移動する。

スクリーン６１の初期位置Ｐから上下の移動量すなわち
第６図のＰ点のｙ軸方向のズレＰｙは、曲率半径の設計
値との誤差を示す。揺動角度によってもズレＰｙがなけ
れば設計曲率半径と誤差がないことを示す。

揺動操作によりスクリーン６１の受光位置を初期位置Ｐ
に戻した後で、水平移動装置４の図示しない操作部を操
作して上記シリンドリカルレンズＷの長手方向に沿って
初期位置をＰからＱへ移動させる移動操作を行い、同様
に上記揺動操作を行う。

各初期位置Ｐ、Ｑ等での揺動角度ごとのズレＰｙ、Ｑｙ
等を測定する。

揺動操作、移動操作を復数回行うことにより測定精度を
向上させる。

なお、第７図に示すように、レンズマウント３４上に昇
降装置４と同様で小型の昇降装置３４１２を固定し、そ
の上にレンズｉ置台３４１１を固定すれば、光軸高さの
違うレンズの種類に応じた測定が可能である。

また、第８図に示すように、レンズ台３の回転中心線３
０とレンズマウント３４を逆の構成にすれば、凸状のシ
リンドリカルレンズについても測定が可能である。この
場合には、接点部３３２は軸部３２に段ける。

なお、標準位置設定工程の段階で、凸状球面レンズを用
いた集光装置７を配しでもよい。さらに光軸合わせ工程
の段階で凸状球面レンズを用いた集光装置７を配しても
よい。

［発明の効果］ 本発明の測定装置によれば、スクリーン上の反射ビーム
の受光位置を目視で判断する場合に、スクリーン上のビ
ーム径を極小にすることができ、製作されたシリンドリ
カルレンズの光軸と基準面との平行度、光軸高さすなわ
ち光軸の基準面からの高さおよび曲率半径の物性値をよ
り精度よく、迅速に再現性よく測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンドリカルレンズの物性値測定装置の平面
図、第２図はその側面図を示す。第３図は、基準レンズ
がレンズ載置面に載置されているレンズマウントの一部
拡大平面図、第４図はその側面図を示す。第５図は補正
した基準レンズの断面図を示す。第６図はスクリーン上
の受光位置を示す正面図である。第７図は昇降装置を固
定したレンズマウントの一部拡大側面図、第８図は凸状
シリンドリカルレンズの物性値測定装置の一部側面図を
示す。第９図は各装置の配置図を示す。第１０図、第１
１゜図、第１２図は、レーザービームの断面を表わす原
理図を示す。 １・・・定盤 ２・・・レーザビーム照射装置 ２５・・・レーザビーム　２６・・・反射ビーム３・・
・レンズ台　　　　３４・・・レンズマウント３４１・
・・レンズ載置面 ３４２・・・当接壁　　　　３４３・・・レンズ押え３
５・・・揺動装置　　　　４・・・水平移動装置５・・
・昇降装置　　　　　６・・・スクリーン装置６１・・
・スクリーン　　　７・・・集光装置８・・・基準レン
ズ Ｗ・・・シリンドリカルレンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビーム照射装置と、 標準位置で上記レーザビーム照射装置から照射されるレ
   ーザビームと平行で、測定されるシリンドリカルレンズ
   の光軸高さとほぼ等しい距離上記レーザビームより離れ
   たレンズ載置面をもち、上記レンズ載置面に載置される
   上記シリンドリカルレンズの曲率半径とほぼ等しい距離
   でかつ上記レーザビームとほぼ交差する位置に回転中心
   をもつレンズ台と、 上記レーザビームの光路中または上記シリンドリカルレ
   ンズによって反射されるレーザビームの光路中に配され
   る少なくとも１枚の集光レンズをもつ集光装置と、 上記レンズ載置面を上記レーザビームと平行を維持しつ
   つ平行移動させる昇降装置と、 上記レンズ載置面を上記回転中心を中心として揺動させ
   る揺動装置と、 上記レンズ載置面に載置された上記シリンドリカルレン
   ズによって反射されたレーザビームを受ける受光部とか
   らなることを特徴とするシリンドリカルレンズの物性値
   測定装置。
2. （２）レンズ台は回転中心とレンズ載置面との間の距離
   を調節する距離調節部をもつ特許請求の範囲第１項記載
   のシリンドリカルレンズの物性値測定装置。
3. （３）レンズ台は基部と、該基部に軸支され回転中心を
   中心として回転する軸部と、該軸部に保持され標準位置
   でレーザビームと平行な案内部と、該案内部にそって相
   対移動可能に保持され、レンズ載置面をもつレンズマウ
   ントからなる特許請求の範囲第２項記載のシリンドリカ
   ルレンズの物性値測定装置。