JPH06194122A - 偏心測定装置 - Google Patents
偏心測定装置Info
- Publication number
- JPH06194122A JPH06194122A JP34407792A JP34407792A JPH06194122A JP H06194122 A JPH06194122 A JP H06194122A JP 34407792 A JP34407792 A JP 34407792A JP 34407792 A JP34407792 A JP 34407792A JP H06194122 A JPH06194122 A JP H06194122A
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- Japan
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- light
- lens
- measuring device
- eccentricity
- reflected
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透過光のふれθと反射光のふれτとを符号を
含めて同時に測定できる偏心測定装置を提供することを
目的とする。 【構成】 レンズの回転軸と同一軸上をレンズの両面に
向かって互いに反対方向に進む2光束を入射させ、一方
の光線の透過光ともう一方の光線の反射光とを同一の視
野に合成して観測することを特徴とする。
含めて同時に測定できる偏心測定装置を提供することを
目的とする。 【構成】 レンズの回転軸と同一軸上をレンズの両面に
向かって互いに反対方向に進む2光束を入射させ、一方
の光線の透過光ともう一方の光線の反射光とを同一の視
野に合成して観測することを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学部品の中でも特にレ
ンズの製作工程において必要とされる偏心測定装置に関
する。
ンズの製作工程において必要とされる偏心測定装置に関
する。
【0002】
【従来技術】従来の偏心測定装置にはレンズによる透過
光のふれを観測する透過式と反射光のふれを観測する反
射式の2種類がある。
光のふれを観測する透過式と反射光のふれを観測する反
射式の2種類がある。
【0003】まず透過式の偏心測定装置について図1に
従って説明する(光学素子加工技術'82 ,II−2章 心
取り・洗浄 若菜勇次、P.18〜22、光学工業技術協会
編)。光源15から出た光はコリメーターレンズによって
平行光に変換され、被検レンズ13に入射する。被検レン
ズ13は片方の面3と側面2を基準として外径中心軸6を
中心に回転するように設定される。レンズに偏心があれ
ば入射光は入射してきた方向と異なる方向にふれるた
め、レンズを回転させれば観測面12で観測される光源15
の像の軌跡は円を描くことになる。この円の半径から透
過光のふれ角θを求めそれを元にレンズの面のふれを求
める。
従って説明する(光学素子加工技術'82 ,II−2章 心
取り・洗浄 若菜勇次、P.18〜22、光学工業技術協会
編)。光源15から出た光はコリメーターレンズによって
平行光に変換され、被検レンズ13に入射する。被検レン
ズ13は片方の面3と側面2を基準として外径中心軸6を
中心に回転するように設定される。レンズに偏心があれ
ば入射光は入射してきた方向と異なる方向にふれるた
め、レンズを回転させれば観測面12で観測される光源15
の像の軌跡は円を描くことになる。この円の半径から透
過光のふれ角θを求めそれを元にレンズの面のふれを求
める。
【0004】次に従来の反射式の偏心測定装置について
図2に従って説明する(同上編)。光源15から出た光は
ビームスプリッター19とレンズ系を通って収束光となっ
て被検レンズ13に入射する。被検レンズ13は透過式の場
合と同様に2つの面を基準として外径中心軸6を中心に
回転するように設定される。被検レンズ13に偏心があれ
ば光はレンズ表面に垂直に入射しないため、反射光はあ
る角度をもってふれることになる。レンズ表面からの反
射光は再びレンズ系を通りビームスプリッター19で反射
されて観測面に到達する。被検レンズ13を回転させると
観測面12における像は回転し円の軌跡を描く。この円の
半径から反射光のふれ角を求めレンズ表面の傾きを求め
ることができる。
図2に従って説明する(同上編)。光源15から出た光は
ビームスプリッター19とレンズ系を通って収束光となっ
て被検レンズ13に入射する。被検レンズ13は透過式の場
合と同様に2つの面を基準として外径中心軸6を中心に
回転するように設定される。被検レンズ13に偏心があれ
ば光はレンズ表面に垂直に入射しないため、反射光はあ
る角度をもってふれることになる。レンズ表面からの反
射光は再びレンズ系を通りビームスプリッター19で反射
されて観測面に到達する。被検レンズ13を回転させると
観測面12における像は回転し円の軌跡を描く。この円の
半径から反射光のふれ角を求めレンズ表面の傾きを求め
ることができる。
【0005】次に偏心を持ったメニスカスレンズを透過
式や反射式の偏心測定装置で測定した場合について説明
する。メニスカスレンズの偏心は図3に示したように凹
凸両面の曲率中心を結んだ線(光軸)5と外径中心軸6
とのずれ量r(同心度公差)と凹面側の光軸5の垂直か
らの傾き角ε(直角度公差)によって規定される。外径
の直径を2l0 、凸面の曲率半径をR1 、曲率中心をO
1 凹面の曲率半径をR2 、曲率中心をO2 とする。平面
3は外径中心軸6上の1点Eを中心に角εだけ傾いてお
りEから光軸5におろした垂線の足と面4との光軸上の
距離をmとおく。直角度公差は面3の理想垂直面からの
ずれをμとすると
式や反射式の偏心測定装置で測定した場合について説明
する。メニスカスレンズの偏心は図3に示したように凹
凸両面の曲率中心を結んだ線(光軸)5と外径中心軸6
とのずれ量r(同心度公差)と凹面側の光軸5の垂直か
らの傾き角ε(直角度公差)によって規定される。外径
の直径を2l0 、凸面の曲率半径をR1 、曲率中心をO
1 凹面の曲率半径をR2 、曲率中心をO2 とする。平面
3は外径中心軸6上の1点Eを中心に角εだけ傾いてお
りEから光軸5におろした垂線の足と面4との光軸上の
距離をmとおく。直角度公差は面3の理想垂直面からの
ずれをμとすると
【0006】
【式1】 とも表わされる。
【0007】凹面側の平面3と側面2とを基準にとった
場合について光を凹面側から入射させたときの透過光の
ふれ角θを図4に従って導き出す。
場合について光を凹面側から入射させたときの透過光の
ふれ角θを図4に従って導き出す。
【0008】面3の垂直二等分線7にそって光が入射す
ると、球面4には垂直入射の位置から距離y(={r−
(R2 −m) tanε} cosε)だけ上方にずれた点に光
が入射することになる。R2 》yと仮定するとこの光の
面4への入射角αは
ると、球面4には垂直入射の位置から距離y(={r−
(R2 −m) tanε} cosε)だけ上方にずれた点に光
が入射することになる。R2 》yと仮定するとこの光の
面4への入射角αは
【0009】
【式2】 となる。レンズの屈折率をn、屈折角をα′としたとき
近軸理論ではα=nα′が成り立つのでα′=α/nと
なる。
近軸理論ではα=nα′が成り立つのでα′=α/nと
なる。
【0010】線7と凸面1とが交わる点BとO1 とを結
ぶ線8と光軸5とのなす角をψとすると
ぶ線8と光軸5とのなす角をψとすると
【0011】
【式3】 が成り立つ。
【0012】二等分線7と面1の法線8とのなす角はε
−4であり面4の屈折光の線7となす角(ふれ)はα−
α′だから光線の面1への入射角βはβ=ε−ψ+α−
α′となる。
−4であり面4の屈折光の線7となす角(ふれ)はα−
α′だから光線の面1への入射角βはβ=ε−ψ+α−
α′となる。
【0013】面1から光が出射していくときの出射角を
β′とすると近軸理論よりβ′=nβとなるのでβ′=
n(ε−ψ)+(n−1)αとなる。
β′とすると近軸理論よりβ′=nβとなるのでβ′=
n(ε−ψ)+(n−1)αとなる。
【0014】従って透過光の振れ角θは
【0015】
【式4】 となる。
【0016】次に凸面1へ入射する光が反射されるとき
の反射光のふれ角τを求める。
の反射光のふれ角τを求める。
【0017】光線は透過の場合と同様に線7にそって左
から右へ進行する。入射光線に対し、面1は垂直から角
ε−ψだけ傾いているため反射光はその2倍の角度で反
射する。すなわち
から右へ進行する。入射光線に対し、面1は垂直から角
ε−ψだけ傾いているため反射光はその2倍の角度で反
射する。すなわち
【0018】
【式5】 以上面3と面2とを基準にとった場合についてのべたが
凸面1と側面2とを基準にとった場合についても同様に
して透過光と反射光の振れを求めることができる。
凸面1と側面2とを基準にとった場合についても同様に
して透過光と反射光の振れを求めることができる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】従来の偏心測定装置は
透過式か反射式のいずれかであった。各々透過光のふれ
や反射光のふれを測定することができる。
透過式か反射式のいずれかであった。各々透過光のふれ
や反射光のふれを測定することができる。
【0020】しかしレンズの偏心の許容量が透過光のふ
れや反射光のふれのような光学的尺度で規定されている
ときには従来法で十分だが、前節で例示したメニスカス
レンズのように光軸からの外径中心軸のずれrや直角度
公差μ等のような機械的尺度で規定されているときには
従来法では不十分である。なぜなら従来法では1つの測
定法で測ることのできる物理量は1つに限られるので、
rとμという2つの量を分離して測定することはできな
いからである。
れや反射光のふれのような光学的尺度で規定されている
ときには従来法で十分だが、前節で例示したメニスカス
レンズのように光軸からの外径中心軸のずれrや直角度
公差μ等のような機械的尺度で規定されているときには
従来法では不十分である。なぜなら従来法では1つの測
定法で測ることのできる物理量は1つに限られるので、
rとμという2つの量を分離して測定することはできな
いからである。
【0021】あるいはまた従来の透過式と反射式の2つ
の測定装置を並べて測定してもrとμを独立に決定する
ことはできない。なぜなら、従来の測定装置で測定でき
るふれはθやτの絶対値|θ|、|τ|であってθやτ
そのものではないから符号の分の不確定性が残ってしま
うからである。
の測定装置を並べて測定してもrとμを独立に決定する
ことはできない。なぜなら、従来の測定装置で測定でき
るふれはθやτの絶対値|θ|、|τ|であってθやτ
そのものではないから符号の分の不確定性が残ってしま
うからである。
【0022】 |θ|=(n−1)|1/R2 −1/R1 ||r| (4)′ |τ|=2|μ/2l0 −r/R1 | (5)′ と式4、5で表わされるθとτについて横軸にrをとっ
たときのグラフを図5から図8に示し、このあたりの事
情を説明する。
たときのグラフを図5から図8に示し、このあたりの事
情を説明する。
【0023】θやτを符号を含めて測定することができ
るなら、例えばまずある透過光のふれの測定値θ1 が得
られれば図5(式4)よりr1 が一意的に求められる。
そしてτの測定値τ1 が得られればr1 とτ1 から図6
(式5)よりμ1 が一意的に求められる。
るなら、例えばまずある透過光のふれの測定値θ1 が得
られれば図5(式4)よりr1 が一意的に求められる。
そしてτの測定値τ1 が得られればr1 とτ1 から図6
(式5)よりμ1 が一意的に求められる。
【0024】ところが従来の測定法では例えば透過測定
で得られるふれは|θ1 |なので図7((4)′式)よ
りr1 と−r1 の2つの該当値が出てくる。また、反射
測定でのふれを|τ1 |とすると図8((5)′式)よ
りr1 に対してはμ2 と−μ1 の2つの該当値、−r1
に対しては−μ2 とμ1 の2つの該当値が出てきて一意
的にrとμの値を決定することはできない。
で得られるふれは|θ1 |なので図7((4)′式)よ
りr1 と−r1 の2つの該当値が出てくる。また、反射
測定でのふれを|τ1 |とすると図8((5)′式)よ
りr1 に対してはμ2 と−μ1 の2つの該当値、−r1
に対しては−μ2 とμ1 の2つの該当値が出てきて一意
的にrとμの値を決定することはできない。
【0025】本発明はこのような従来のレンズ偏心測定
装置の欠点にかんがみてなされたものであり、透過光の
ふれθと反射光のふれτとを符号を含めて同時に測定で
きる偏心測定装置を提供することを目的とする。
装置の欠点にかんがみてなされたものであり、透過光の
ふれθと反射光のふれτとを符号を含めて同時に測定で
きる偏心測定装置を提供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明の偏心測定装置の
基本構成を図9に従って説明する。
基本構成を図9に従って説明する。
【0027】まず被検レンズ13を固定する台11を有す
る。この台は測定時における基準面となり被検レンズの
垂直二等分線7を軸として回転する機構をそなえてい
る。
る。この台は測定時における基準面となり被検レンズの
垂直二等分線7を軸として回転する機構をそなえてい
る。
【0028】測定光は台11の下方と上方の2方向から被
検レンズに向かって軸7にそって入射する光とする。
検レンズに向かって軸7にそって入射する光とする。
【0029】被検レンズの上方にはビームスプリッター
19を配しビームスプリッターに入射してくる透過光9と
反射光10を同一の視野に合成し、観測面12で観測できる
ように設定される。
19を配しビームスプリッターに入射してくる透過光9と
反射光10を同一の視野に合成し、観測面12で観測できる
ように設定される。
【0030】
【作用】台11に偏心を有する被検レンズ13を置くと台11
の下方から入射する光はレンズを透過すると光線9のよ
うにふれを生じる。
の下方から入射する光はレンズを透過すると光線9のよ
うにふれを生じる。
【0031】一方台11の上方から入射する光はレンズ表
面で反射され光線10のようにふれを生じる。
面で反射され光線10のようにふれを生じる。
【0032】光線9と10はビームスプリッター19の反射
面で反射され観測面12に到達する。被検レンズ13を台11
によって軸7のまわりに回転させると観測面12に投影さ
れる光線9と10の軌跡は円を描く。
面で反射され観測面12に到達する。被検レンズ13を台11
によって軸7のまわりに回転させると観測面12に投影さ
れる光線9と10の軌跡は円を描く。
【0033】今2つのレンズA,Bを考え、偏心を規定
する2つの公差rとμの組がそれぞれrA =|r|、μ
A =|μ|、rB =|r|、μB =−|μ|であるとす
る。レンズA、Bはrとμの絶対値が等しくて符号が互
いに異なる例だが図10と図12をくらべてみれば明らかな
ように違う断面形状を示す。レンズAでは透過光と反射
光は軸7に関して反対側に出るのに対し、レンズBでは
軸7に関して同じ側に出る。したがってレンズを回転さ
せたとき、レンズAでは透過光と反射光は軸7を中心と
して互いに反対側に位置する光点が同心円を描くのに対
し、レンズBでは同じ側に位置する光点が同心円を描
く。この軌跡の動き方とその半径(θとτの絶対値に相
当)を調べればμとrを同符号であるか異符号であるか
まで含めて決定することができる。
する2つの公差rとμの組がそれぞれrA =|r|、μ
A =|μ|、rB =|r|、μB =−|μ|であるとす
る。レンズA、Bはrとμの絶対値が等しくて符号が互
いに異なる例だが図10と図12をくらべてみれば明らかな
ように違う断面形状を示す。レンズAでは透過光と反射
光は軸7に関して反対側に出るのに対し、レンズBでは
軸7に関して同じ側に出る。したがってレンズを回転さ
せたとき、レンズAでは透過光と反射光は軸7を中心と
して互いに反対側に位置する光点が同心円を描くのに対
し、レンズBでは同じ側に位置する光点が同心円を描
く。この軌跡の動き方とその半径(θとτの絶対値に相
当)を調べればμとrを同符号であるか異符号であるか
まで含めて決定することができる。
【0034】すなわち、式4、5より r=θ/(n−1)(1/R2 −1/R2 ) (6) μ=2l0 (τ/2+r/R1 ) (7) と計算されるがrとμの符号が測定結果と矛盾しないよ
うにθとτの符号を決定してやればよい。
うにθとτの符号を決定してやればよい。
【0035】
【実施例】本発明の実施例を図14と図15に示す。図14に
示した光学系では1つの光源15から出た平行光をビーム
スプリッター19で2光束に分け、ミラー14で反射させ、
被検レンズ13の上方と下方の2方向から光を入射させ
る。被検レンズ13から透過、反射した光はビームスプリ
ッターで反射され接眼レンズ17の方へ入る。接眼レンズ
を通してみると透過光と反射光は一つの視野に合成され
た形で観測される。
示した光学系では1つの光源15から出た平行光をビーム
スプリッター19で2光束に分け、ミラー14で反射させ、
被検レンズ13の上方と下方の2方向から光を入射させ
る。被検レンズ13から透過、反射した光はビームスプリ
ッターで反射され接眼レンズ17の方へ入る。接眼レンズ
を通してみると透過光と反射光は一つの視野に合成され
た形で観測される。
【0036】2つの光点は被検レンズを回転させるとレ
ンズの偏心の具合いによって図11もしくは図12で示した
軌跡のいずれかをとり、そのふれの絶対量は接眼チャー
ト16によって読みとることができる。読みとった2つの
ふれの絶対量|θ|、|τ|と符号を測定すると式
(6)(7)より機械的な偏心量r、μを求めることが
できる。
ンズの偏心の具合いによって図11もしくは図12で示した
軌跡のいずれかをとり、そのふれの絶対量は接眼チャー
ト16によって読みとることができる。読みとった2つの
ふれの絶対量|θ|、|τ|と符号を測定すると式
(6)(7)より機械的な偏心量r、μを求めることが
できる。
【0037】図15に示した光学系では図14の場合と異な
り、2つの光源を用いている。しかし、ミラーやビーム
スプリッター等の光学素子が少なく、簡素な光学系にな
っている。2つの光源から出た光は被検レンズに入射
し、それぞれ透過光、反射光となってビームスプリッタ
ーへ入射し一つの視野に合成される。以下図14で示した
実施例と同様な手順をふんでレンズの偏心量を求める。
り、2つの光源を用いている。しかし、ミラーやビーム
スプリッター等の光学素子が少なく、簡素な光学系にな
っている。2つの光源から出た光は被検レンズに入射
し、それぞれ透過光、反射光となってビームスプリッタ
ーへ入射し一つの視野に合成される。以下図14で示した
実施例と同様な手順をふんでレンズの偏心量を求める。
【0038】なお、透過光強度は反射光強度より強いの
で観測される2光点の明るさを同じくらいにするために
2つの実施例とも透過側に減光フィルター18をそう入
し、入射光の強度を落としている。
で観測される2光点の明るさを同じくらいにするために
2つの実施例とも透過側に減光フィルター18をそう入
し、入射光の強度を落としている。
【0039】
【発明の効果】従来の偏心測定装置は透過式か反射式の
いずれかであったが本発明の偏心測定装置は1台で透過
式、反射式2台分の機能を有する。しかも透過光あるい
は反射光のいずれか一方をさえぎれば、従来の反射式、
あるいは透過式の偏心測定装置としても使用できる。
いずれかであったが本発明の偏心測定装置は1台で透過
式、反射式2台分の機能を有する。しかも透過光あるい
は反射光のいずれか一方をさえぎれば、従来の反射式、
あるいは透過式の偏心測定装置としても使用できる。
【0040】従来は一つの測定装置で透過光のふれの絶
対値もしくは反射光のふれの絶対値のいずれか一方しか
測ることができなかった。しかし本発明の装置ではその
2つのふれを符号も含めて測定することができる。その
結果、光軸を基準としたときの外径中心軸のずれと主面
の傾きという2つの機械的公差で規定されたレンズの偏
心を一意的に測定することができるようになった。
対値もしくは反射光のふれの絶対値のいずれか一方しか
測ることができなかった。しかし本発明の装置ではその
2つのふれを符号も含めて測定することができる。その
結果、光軸を基準としたときの外径中心軸のずれと主面
の傾きという2つの機械的公差で規定されたレンズの偏
心を一意的に測定することができるようになった。
【0041】従来法ではあいまいのまま残されていた2
つのずれの向きの関係を決定できることが本発明の最も
すぐれている点である。
つのずれの向きの関係を決定できることが本発明の最も
すぐれている点である。
【図1】従来の透過式の偏心測定装置の光学系を表わす
図。
図。
【図2】従来の反射式の偏心測定装置の光学系を表わす
図。
図。
【図3】メニスカスレンズの断面図。
【図4】メニスカスレンズの平面3を基準にとったとき
の透過光と反射光のふれを説明する図。
の透過光と反射光のふれを説明する図。
【図5】軸のずれrを変化させたときの透過光のふれθ
の変化を示すグラフ。
の変化を示すグラフ。
【図6】軸のずれrと面の傾きμを変化させたときの反
射光のふれτの変化を示すグラフ。
射光のふれτの変化を示すグラフ。
【図7】従来の透過式測定装置を用いたときのrに対す
る|θ|の変化を示すグラフ。
る|θ|の変化を示すグラフ。
【図8】従来の反射式測定装置を用いたときのrとμに
対する|τ|の変化を示すグラフ。
対する|τ|の変化を示すグラフ。
【図9】本発明の偏心測定装置の光学系を示すグラフ。
【図10】r>0、μ>0のレンズについて透過光、反
射光のふれの様子を示す図。
射光のふれの様子を示す図。
【図11】r>0、μ>0のレンズを本発明の偏心測定
装置で観測したときの透過光と反射光の軌跡の様子を示
す図。
装置で観測したときの透過光と反射光の軌跡の様子を示
す図。
【図12】r>0、μ<0のレンズについて透過光、反
射光のふれの様子を示す図。
射光のふれの様子を示す図。
【図13】r>0、μ<0のレンズを本発明の偏心測定
装置で観測したときの透過光と反射光の軌跡の様子を示
す図。
装置で観測したときの透過光と反射光の軌跡の様子を示
す図。
【図14】本発明の実施例で1つの光源を2光束に分け
て用いる光学系を示す図。
て用いる光学系を示す図。
【図15】本発明の実施例で2つの光源を用いる光学系
を示す図。
を示す図。
1…メニスカスレンズの凸面部分 2…レンズの側面部分 3…メニスカスレンズの凹面側の平面部分 4…メニスカスレンズの凹面部分 5…光軸 6…外径中心軸 7…断面図における面3の垂直二等分線 8…線7と面1とが交わる点Bと面1の曲率中心O1 と
を結んだ線 9…透過光 10…反射光 11…レンズを保持する回転ステージ 12…観測面 13…被検レンズ 14…ミラー 15…光源 16…接眼チャート 17…接眼レンズ 18…減光フィルター 19…ビームスプリッター
を結んだ線 9…透過光 10…反射光 11…レンズを保持する回転ステージ 12…観測面 13…被検レンズ 14…ミラー 15…光源 16…接眼チャート 17…接眼レンズ 18…減光フィルター 19…ビームスプリッター
Claims (1)
- 【請求項1】 基準面の垂直二等分線を中心軸としてレ
ンズを回転させたときの垂直入射光のふれを観測するこ
とによりレンズの偏心を測定する装置であって、回転軸
と同一軸上をレンズの両面に向かって互いに反対方向に
進む2光束を入射させる手段と、一方の光線の透過光と
もう一方の光線の反射光とを同一の視野に合成して観測
する手段とを有することを特徴とする偏心測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34407792A JPH06194122A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 偏心測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34407792A JPH06194122A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 偏心測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194122A true JPH06194122A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18366483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34407792A Pending JPH06194122A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 偏心測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194122A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012118071A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Trioptics Gmbh | 光学系の光学面の間隔を測定する方法及び装置 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34407792A patent/JPH06194122A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012118071A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Trioptics Gmbh | 光学系の光学面の間隔を測定する方法及び装置 |
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