JPH0812127B2 - 曲率半径測定装置及び方法 - Google Patents
曲率半径測定装置及び方法Info
- Publication number
- JPH0812127B2 JPH0812127B2 JP63285357A JP28535788A JPH0812127B2 JP H0812127 B2 JPH0812127 B2 JP H0812127B2 JP 63285357 A JP63285357 A JP 63285357A JP 28535788 A JP28535788 A JP 28535788A JP H0812127 B2 JPH0812127 B2 JP H0812127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inspected
- image
- point
- radius
- curvature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学レンズ及び球面鏡の曲率半径を測定、検
査する装置及び方法に関するものである。
査する装置及び方法に関するものである。
（従来の技術） この種の曲率半径測定装置は第８図に示すように、レ
ーザ光源１を備え、これを被測定体の曲率を測定すべき
面２に、径の小さい平行な光ビーム例えばレーザビーム
３を照射するように配設するようにしている。被測定体
は図示しない駆動装置、例えば、マイクロメータのよう
な駆動装置により、曲率を測定すべき面の測定箇所の接
線方向に微小距離動かすようにしている。また、投影板
４をレーザ光源１と被測定体との間に、測定すべき面の
測定箇所の仮想接触平面と平行に配設しており、測定箇
所で反射したレーザービームの投射位置を明示し得るよ
うにしている。
ーザ光源１を備え、これを被測定体の曲率を測定すべき
面２に、径の小さい平行な光ビーム例えばレーザビーム
３を照射するように配設するようにしている。被測定体
は図示しない駆動装置、例えば、マイクロメータのよう
な駆動装置により、曲率を測定すべき面の測定箇所の接
線方向に微小距離動かすようにしている。また、投影板
４をレーザ光源１と被測定体との間に、測定すべき面の
測定箇所の仮想接触平面と平行に配設しており、測定箇
所で反射したレーザービームの投射位置を明示し得るよ
うにしている。
かように構成した装置において、測定箇所の曲率は次
のように求める。まず、駆動装置により被測定体を動か
し、センターリングすなわち照射したレーザビーム３が
再び同じ位置に戻るように調整する。これにより、入射
角αは０となる。この位置を図中に破線で示す。次に、
被測定体を測定箇所の接線方向に微小距離ｄ移動させ
る。かように移動させた測定面の位置を図中に実線２′
で示す。この移動により、反射レーザビームの反射方向
が５から５′に変わり、投影板４に対する投影位置も微
小距離ｘ移動する。今移動後の測定面２′に対するレー
ザビーム３の入射角をθ、投影板４と測定面２、２′の
接触平面との距離を１、曲率半径をγとし、ｘ、ｄ≪
１、γとすると、θは十分小さくθsinθtanθと近
似できる。したがって、 ｘ1.2θ ……（１） γθｄ ……（２） これら式（１）、（２）よりθを除去すると、曲率半
径γは γ＝2dl/x ……（３） で求まる。実際の測定に際しては、一定値ｘが得られる
被測定体の移動位置ｄを測定するとよい。このようにす
ると測定精度が向上する。例えば、投影板の所定位置に
スリットを設け、その後方に光検出器を配置して、測定
体を動かしたときの測定箇所からの反射レーザビームを
スリットを介して検出し、その場合の被測定体の移動距
離を求める。
のように求める。まず、駆動装置により被測定体を動か
し、センターリングすなわち照射したレーザビーム３が
再び同じ位置に戻るように調整する。これにより、入射
角αは０となる。この位置を図中に破線で示す。次に、
被測定体を測定箇所の接線方向に微小距離ｄ移動させ
る。かように移動させた測定面の位置を図中に実線２′
で示す。この移動により、反射レーザビームの反射方向
が５から５′に変わり、投影板４に対する投影位置も微
小距離ｘ移動する。今移動後の測定面２′に対するレー
ザビーム３の入射角をθ、投影板４と測定面２、２′の
接触平面との距離を１、曲率半径をγとし、ｘ、ｄ≪
１、γとすると、θは十分小さくθsinθtanθと近
似できる。したがって、 ｘ1.2θ ……（１） γθｄ ……（２） これら式（１）、（２）よりθを除去すると、曲率半
径γは γ＝2dl/x ……（３） で求まる。実際の測定に際しては、一定値ｘが得られる
被測定体の移動位置ｄを測定するとよい。このようにす
ると測定精度が向上する。例えば、投影板の所定位置に
スリットを設け、その後方に光検出器を配置して、測定
体を動かしたときの測定箇所からの反射レーザビームを
スリットを介して検出し、その場合の被測定体の移動距
離を求める。
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の曲率半径測定装置ではｘ及びｄの測定
分解能により曲率半径の測定精度が決定される。従って
曲率半径が小さいほどｄの値が小さくなるため相対的に
精度が悪くなる。又肉厚裏面の曲率半径は測定できな
い。
分解能により曲率半径の測定精度が決定される。従って
曲率半径が小さいほどｄの値が小さくなるため相対的に
精度が悪くなる。又肉厚裏面の曲率半径は測定できな
い。
本発明は小さい曲率半径から大きい曲率半径まで高精
度で曲率半径を測定、検査し得る非接触型の曲率半径測
定装置及び測定検査方法を提供することを目的とする。
度で曲率半径を測定、検査し得る非接触型の曲率半径測
定装置及び測定検査方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明曲率半径測定装置は点光源又はピンホールと、
ビームスプリッタと、点像を結ばせるための結像光学系
と、この結像光学系の光軸上に配置された被検物の取付
部と、この取付部及び前記結像光学系により結ばれる点
像の光軸上の相対位置（光路長）を変化するための移動
機構部と、この移動機構部の位置を測定するための測長
部とからなる被検物の被検面の曲率半径測定装置におい
て、被検物の被検面からの反射光により前記ビームスプ
リッタの後方に形成される点像を検出するための受光素
子と、この受光素子及び前記ビームスプリッタ間に配置
されウェッジ方向がすべて異なる４個のウェッジプリズ
ムからなる瞳４分割プリズムと、この瞳４分割プリズム
により分割された光束により前記受光素子上に形成され
た４個の点像の各々の重心又は中心位置を検出し基準位
置からの点像のずれ量、又は、ずれの差に比例した量を
算出するための画像計測部と、算出結果を表示するため
の表示部とを具備することを特徴とする。
ビームスプリッタと、点像を結ばせるための結像光学系
と、この結像光学系の光軸上に配置された被検物の取付
部と、この取付部及び前記結像光学系により結ばれる点
像の光軸上の相対位置（光路長）を変化するための移動
機構部と、この移動機構部の位置を測定するための測長
部とからなる被検物の被検面の曲率半径測定装置におい
て、被検物の被検面からの反射光により前記ビームスプ
リッタの後方に形成される点像を検出するための受光素
子と、この受光素子及び前記ビームスプリッタ間に配置
されウェッジ方向がすべて異なる４個のウェッジプリズ
ムからなる瞳４分割プリズムと、この瞳４分割プリズム
により分割された光束により前記受光素子上に形成され
た４個の点像の各々の重心又は中心位置を検出し基準位
置からの点像のずれ量、又は、ずれの差に比例した量を
算出するための画像計測部と、算出結果を表示するため
の表示部とを具備することを特徴とする。
本発明曲率半径を測定する方法は、点光源又はピンホ
ールを結像光学系により被検面に投光し、被検面からの
反射光束により形成される像点の光軸に沿った基準位置
からのずれ量、又は、ずれの差に比例した量をウェッジ
方向がすべて異なる４個のウェッジプリズムにより検出
し、この検出値が０になるような光軸に沿った被検面の
２つの異なる位置（表面像と空中像に対応する双方の基
準位置からのずれの差が０のときの位置）の差を測定す
ることを特徴とする。
ールを結像光学系により被検面に投光し、被検面からの
反射光束により形成される像点の光軸に沿った基準位置
からのずれ量、又は、ずれの差に比例した量をウェッジ
方向がすべて異なる４個のウェッジプリズムにより検出
し、この検出値が０になるような光軸に沿った被検面の
２つの異なる位置（表面像と空中像に対応する双方の基
準位置からのずれの差が０のときの位置）の差を測定す
ることを特徴とする。
（構成） 第１図（ａ）、（ｂ）において、11はレーザ光等によ
り構成される点光源もしくはピンホール物点である。12
は半透鏡、半透プリズム等のビームスプリッタ、13は点
光源11の像を結ばせるための結像光学系、14は結像点、
15は被検面、16は被検物の取付部を夫々示し、これらを
図示のごとく配置する。この場合被検面15及び被検物の
取付部16は、光軸方向で移動調整された後に、被検面15
の表面中心部に被検結像点14が一致している状態を示し
ているものとする。17はビームスプリッタ12にたいして
点光源11とは反対側の光路中に配設された瞳４分割プリ
ズムで、第１図（ｃ）に示すごとく４個のウェッジプリ
ズムより成り、ウェッジ方向がすべて異なるような配置
で構成されている。18は半透鏡12に対して点光源11と共
役な位置での被検面15からの反射像点を示し、詳細には
第１図（ｃ）の４個の点像18（ａ）〜18（ｄ）である。
19は４個の点像18（ａ）18〜（ｄ）の重心位置を検出す
るための受光素子、20は基準像面（点光源11の共役位
置）からの点像のずれの量に比例した量を算出するため
の演算部、21はこの演算部20による演算結果を表示する
ための表示部である。また図示していないが被検物の取
付部16を光軸に沿って移動するための移動機構部及びそ
の移動量を測定するための測長部をも設ける。
り構成される点光源もしくはピンホール物点である。12
は半透鏡、半透プリズム等のビームスプリッタ、13は点
光源11の像を結ばせるための結像光学系、14は結像点、
15は被検面、16は被検物の取付部を夫々示し、これらを
図示のごとく配置する。この場合被検面15及び被検物の
取付部16は、光軸方向で移動調整された後に、被検面15
の表面中心部に被検結像点14が一致している状態を示し
ているものとする。17はビームスプリッタ12にたいして
点光源11とは反対側の光路中に配設された瞳４分割プリ
ズムで、第１図（ｃ）に示すごとく４個のウェッジプリ
ズムより成り、ウェッジ方向がすべて異なるような配置
で構成されている。18は半透鏡12に対して点光源11と共
役な位置での被検面15からの反射像点を示し、詳細には
第１図（ｃ）の４個の点像18（ａ）〜18（ｄ）である。
19は４個の点像18（ａ）18〜（ｄ）の重心位置を検出す
るための受光素子、20は基準像面（点光源11の共役位
置）からの点像のずれの量に比例した量を算出するため
の演算部、21はこの演算部20による演算結果を表示する
ための表示部である。また図示していないが被検物の取
付部16を光軸に沿って移動するための移動機構部及びそ
の移動量を測定するための測長部をも設ける。
（作用） 点光源11から出た光束は半透鏡であるビームスプリッ
タ12により反射し、結像光学系13により結像点14に結像
される。今、取付部16を移動し被検面15の面頂と結像点
14とが接近してくると被検面15による反射光束が結像光
学計13を通り、ビームスプリッタ12を通過し、瞳４分割
プリズム17を通った後、反射像点18付近に集光する。こ
こで瞳４分割プリズム17により光束が４分割され、従っ
て、瞳４分割プリズム部分17（ａ）を通る４分円の光束
は反射像点18（ａ）に集光され、瞳４分割プリズム部分
17（ｂ）を通る４分円の光束は反射像点18（ｂ）に集光
され、以下同様に瞳４分割プリズム部分17（ｃ）及び17
（ｄ）を通る４分円の光束は各々反射像点18（ｃ）及び
18（ｄ）に集光される。ここで被検面15の面頂が結像点
14より右方にある場合、即ち第１図（ｄ）に示す負のデ
フォーカスの場合、焦光点（点像）の位置は受光素子の
受光面より右側にできるため、受光面上での像のパター
ンは幾何光学的に考えると第１図（ｆ）に示すようにな
る。
タ12により反射し、結像光学系13により結像点14に結像
される。今、取付部16を移動し被検面15の面頂と結像点
14とが接近してくると被検面15による反射光束が結像光
学計13を通り、ビームスプリッタ12を通過し、瞳４分割
プリズム17を通った後、反射像点18付近に集光する。こ
こで瞳４分割プリズム17により光束が４分割され、従っ
て、瞳４分割プリズム部分17（ａ）を通る４分円の光束
は反射像点18（ａ）に集光され、瞳４分割プリズム部分
17（ｂ）を通る４分円の光束は反射像点18（ｂ）に集光
され、以下同様に瞳４分割プリズム部分17（ｃ）及び17
（ｄ）を通る４分円の光束は各々反射像点18（ｃ）及び
18（ｄ）に集光される。ここで被検面15の面頂が結像点
14より右方にある場合、即ち第１図（ｄ）に示す負のデ
フォーカスの場合、焦光点（点像）の位置は受光素子の
受光面より右側にできるため、受光面上での像のパター
ンは幾何光学的に考えると第１図（ｆ）に示すようにな
る。
また逆に被検面15の面頂が結像点14より左方にある場
合には、第１図（ｅ）に示すように正のデフォーカスに
なり、受光面上での像のパターンは幾何光学的に考える
と第１図（ｇ）に示すような像のパターンが得られるよ
うになる。このパターンは波動光学的に考えたほうが実
際に近く、この場合４つの像はいずれも、重心を同一と
する楕円率 の楕円形状となる。この状態を示すのは第１図（ｆ）の
パターンに対応した場合が第１図（ｆ−１）のパターン
形状である。なお、物点がピンホールでない場合、像の
パターンは物点の形状となる。例えば大きさのある円形
物点の場合には、第１図（ｆ）のパターンに相当する場
合が第１図（ｆ−２）のパターンであり、これは完全な
円形状である。このように円形状の像パターンのほうが
画像処理が高速化できる利点がある。第１図（ｇ）につ
いても上述した所と同様である。
合には、第１図（ｅ）に示すように正のデフォーカスに
なり、受光面上での像のパターンは幾何光学的に考える
と第１図（ｇ）に示すような像のパターンが得られるよ
うになる。このパターンは波動光学的に考えたほうが実
際に近く、この場合４つの像はいずれも、重心を同一と
する楕円率 の楕円形状となる。この状態を示すのは第１図（ｆ）の
パターンに対応した場合が第１図（ｆ−１）のパターン
形状である。なお、物点がピンホールでない場合、像の
パターンは物点の形状となる。例えば大きさのある円形
物点の場合には、第１図（ｆ）のパターンに相当する場
合が第１図（ｆ−２）のパターンであり、これは完全な
円形状である。このように円形状の像パターンのほうが
画像処理が高速化できる利点がある。第１図（ｇ）につ
いても上述した所と同様である。
今４つの像点の座標を（x1、y1）、（x2、y2）、
（x3、y3）及び（x4、y4）とし、次式で示す微小部分△
を考える。
（x3、y3）及び（x4、y4）とし、次式で示す微小部分△
を考える。
△＝（x2−x4）＋（y1−y3） ここで被検面15の面頂の結像点14からのずれの量（左
側を正とする）をδとすれば、△＝ｋδとなる。ここで
ｋは結像光学系13による倍率と明るさにより決定される
０以外の定数である。従って△＝０のときのみ被検面15
の面頂と結像点14とが一致することになる。この△を演
算部20で算出し、この値を表示部21で表示するようにな
っているため、表示部21の表示を見ながら、これが０に
なるように被検物の取付部16を再度移動し微調整を行
う。そしてこの作業により、被検面15の面頂を極めて高
い精度で結像点14に一致させることができ、このときの
取付部16の位置を測長原点としてリセットする。
側を正とする）をδとすれば、△＝ｋδとなる。ここで
ｋは結像光学系13による倍率と明るさにより決定される
０以外の定数である。従って△＝０のときのみ被検面15
の面頂と結像点14とが一致することになる。この△を演
算部20で算出し、この値を表示部21で表示するようにな
っているため、表示部21の表示を見ながら、これが０に
なるように被検物の取付部16を再度移動し微調整を行
う。そしてこの作業により、被検面15の面頂を極めて高
い精度で結像点14に一致させることができ、このときの
取付部16の位置を測長原点としてリセットする。
次に、被検面15が凸面の場合には左側に、凹面の場合
には右側に取付部16を再度移動していくと、再び受光面
上に点像が形成されるようになる。この点像形成位置を
第１図（ａ）及び（ｂ）に被検面22（被検面15に対応）
及び取付部23（取付部16に対応）として示す。この像を
以下中空像と称する。これに対して被検面15の面頂と取
付部14とが一致した状態で形成される像を表面像と称す
る。
には右側に取付部16を再度移動していくと、再び受光面
上に点像が形成されるようになる。この点像形成位置を
第１図（ａ）及び（ｂ）に被検面22（被検面15に対応）
及び取付部23（取付部16に対応）として示す。この像を
以下中空像と称する。これに対して被検面15の面頂と取
付部14とが一致した状態で形成される像を表面像と称す
る。
従って、かかる表面像の場合と全く同様の手段によっ
て表示部21の表面値が０になるように取付部23を同様に
微調整し、その後、側長部により原点からの取付部23の
位置を測定し、この値を被検面の曲率半径とすることに
より曲率半径の測定が完了する。
て表示部21の表面値が０になるように取付部23を同様に
微調整し、その後、側長部により原点からの取付部23の
位置を測定し、この値を被検面の曲率半径とすることに
より曲率半径の測定が完了する。
（第１実施例） （構成） 次に、本発明方法の実施例を第２図に示す。第２図に
おいて101はハロゲンランプ、102は照明用のレンズ、10
3はピンホール、104は半透鏡、105はピンホール103の像
を結ばせるための結像光学系、106はピンホール103の結
像点に面頂が一致したときの被検レンズの位置を示す。
107は瞳４分割プリズム、108は４個の光位置検出素子か
らなる検出素子、109は検出素子108からの出力信号を増
幅するための増幅部、110は点像のずれの量に比例した
量を算出するための演算部、111は表示部であり、これ
ら構成素子を図示のように配置する。また図示しない
が、被検レンズ106を光軸に沿って移動するための移動
機構部及び移動量を測定するための側長部をも設ける。
112は被検レンズ106が移動した状態にある被検レンズを
示している。また、本例では瞳４分割プリズムとして第
３図又は第４図に示すようなプリズムを使用する。即
ち、前述の第１図（ｃ）〜（ｅ）に示すプリズムは中厚
及び中薄のウェッジプリズムを交互に接合して構成した
のに対し、第３図に示すプリズムはすべて中薄、第４図
に示すプリズムはすべて中厚のものを接合して構成して
いる。なお、瞳４分割プリズムとして前述のプリズムを
用いても何等問題はない。
おいて101はハロゲンランプ、102は照明用のレンズ、10
3はピンホール、104は半透鏡、105はピンホール103の像
を結ばせるための結像光学系、106はピンホール103の結
像点に面頂が一致したときの被検レンズの位置を示す。
107は瞳４分割プリズム、108は４個の光位置検出素子か
らなる検出素子、109は検出素子108からの出力信号を増
幅するための増幅部、110は点像のずれの量に比例した
量を算出するための演算部、111は表示部であり、これ
ら構成素子を図示のように配置する。また図示しない
が、被検レンズ106を光軸に沿って移動するための移動
機構部及び移動量を測定するための側長部をも設ける。
112は被検レンズ106が移動した状態にある被検レンズを
示している。また、本例では瞳４分割プリズムとして第
３図又は第４図に示すようなプリズムを使用する。即
ち、前述の第１図（ｃ）〜（ｅ）に示すプリズムは中厚
及び中薄のウェッジプリズムを交互に接合して構成した
のに対し、第３図に示すプリズムはすべて中薄、第４図
に示すプリズムはすべて中厚のものを接合して構成して
いる。なお、瞳４分割プリズムとして前述のプリズムを
用いても何等問題はない。
（作用） 本例ではハロゲンランプ101を出た光束が、照明用の
レンズ102によりピンホール103を照明する。ピンホール
103の像は半透鏡104で反射され結像光学系105によって
被検レンズ106に結像する。今、被検レンズ106の位置に
示すように、結像位置と被検レンズ106の面像の位置と
が合致すると演算部110の出力が０になるように設定し
てある。従って、ここで面頂のずれの量は（x2−x4）−
（y1−y3）に比例した量となり、この（x2−x4）−（y1
−y3）に比例した量が前述したように演算部110から出
力される。次に被検レンズ112の位置に示すように被検
面レンズ106を光軸上で曲率半径程度移動すると、この
移動量に相当する信号が演算部110からの出力され、従
ってこの出力が０になるように被検レンズを微調整す
る。微調整完了時で面頂検出時の位置に対するこの微調
整後の位置を測長部により測定することによって曲率半
径を求めることができる。演算部110の出力は表示部111
を見ながら調整することができる。また、検出素子108
の出力は、各々ｘ、ｙ方向に対応する電圧信号であるた
め、これを増幅部109により増幅して演算部110に供給す
るようにする。
レンズ102によりピンホール103を照明する。ピンホール
103の像は半透鏡104で反射され結像光学系105によって
被検レンズ106に結像する。今、被検レンズ106の位置に
示すように、結像位置と被検レンズ106の面像の位置と
が合致すると演算部110の出力が０になるように設定し
てある。従って、ここで面頂のずれの量は（x2−x4）−
（y1−y3）に比例した量となり、この（x2−x4）−（y1
−y3）に比例した量が前述したように演算部110から出
力される。次に被検レンズ112の位置に示すように被検
面レンズ106を光軸上で曲率半径程度移動すると、この
移動量に相当する信号が演算部110からの出力され、従
ってこの出力が０になるように被検レンズを微調整す
る。微調整完了時で面頂検出時の位置に対するこの微調
整後の位置を測長部により測定することによって曲率半
径を求めることができる。演算部110の出力は表示部111
を見ながら調整することができる。また、検出素子108
の出力は、各々ｘ、ｙ方向に対応する電圧信号であるた
め、これを増幅部109により増幅して演算部110に供給す
るようにする。
（効果） 本例によれば、分割プリズムを構成している４個のプ
リズムを全く同一構造のものとすると共に光位置検出素
子を用いることにより安価な装置を構成することができ
る。
リズムを全く同一構造のものとすると共に光位置検出素
子を用いることにより安価な装置を構成することができ
る。
（第２実施例） （構成） 第５図に示す第２実施例において、200はハロゲンラ
ンプ、201は照明用レンズ、202はピンホール、203は半
透鏡、204は結像光学系、205、206および207は全反射
鏡、208はホルダ、209は被検レンズ、210は像点、211は
像点210を拡大または縮小してテレビカメラに投影する
ためのリレーレンズ、212はリレーレンズ211の射出瞳付
近に配設された瞳４分割プリズム、213はテレビカメラ
を示し、これらを第５図に示すように配置し、全反射鏡
206および207は一体となってボックスに取り付けられて
光軸上を移動する機構を有している。さらに図示しない
がこの移動量を測定するための測長部と、テレビカメッ
ラ213の出力を処理するための画像計測部と、モニタと
を追加構成するようにしている。なお被検面レンズ209
はホルダ208上におくことによって光軸上に曲率中心が
位置するように調整する。
ンプ、201は照明用レンズ、202はピンホール、203は半
透鏡、204は結像光学系、205、206および207は全反射
鏡、208はホルダ、209は被検レンズ、210は像点、211は
像点210を拡大または縮小してテレビカメラに投影する
ためのリレーレンズ、212はリレーレンズ211の射出瞳付
近に配設された瞳４分割プリズム、213はテレビカメラ
を示し、これらを第５図に示すように配置し、全反射鏡
206および207は一体となってボックスに取り付けられて
光軸上を移動する機構を有している。さらに図示しない
がこの移動量を測定するための測長部と、テレビカメッ
ラ213の出力を処理するための画像計測部と、モニタと
を追加構成するようにしている。なお被検面レンズ209
はホルダ208上におくことによって光軸上に曲率中心が
位置するように調整する。
（作用） 本例では、ハロゲンランプ200を出た光束は照明用の
レンズ201によりピンホール202を照明する。ピンホール
像は、結像光学系204によって被検レンズ209付近に結像
する。ここでこの結像点は全反射鏡206、207を光軸上に
移動することによって変化する。今、これを変化させる
ことにより、被検レンズ209の下面の面頂付近に結像点
を一致させることにより、４個のピンホール像をモニタ
上で観察することができる。この状態で画像計測部の出
力値をリセツトする（０にする）。次に同様に全反射鏡
206,207を移動して被検レンズ209の下面の曲率中心付近
に前記結像点を一致させることにより、同じように４個
のピンホール像がモニタ上で観察される。この状態で画
像計測部からの出力が０になるように全反射鏡206,207
を微調整して移動する。従ってこのときの測長部の出力
値の２倍が曲率半径となる。リレーレンズ211はピンホ
ール像を拡大することにより検出精度を上げるためと、
素子211〜213までをユニット化し、ピンホール202と共
役な位置に結像したときに検出値が０となるような機械
調整を容易にするために設けてものである。全反射鏡20
5は被検レンズを載置するだけで安定した検出ができる
ために設けたものである。さらに全反射鏡206,207は装
置全体をコンパクトにするために設けている。
レンズ201によりピンホール202を照明する。ピンホール
像は、結像光学系204によって被検レンズ209付近に結像
する。ここでこの結像点は全反射鏡206、207を光軸上に
移動することによって変化する。今、これを変化させる
ことにより、被検レンズ209の下面の面頂付近に結像点
を一致させることにより、４個のピンホール像をモニタ
上で観察することができる。この状態で画像計測部の出
力値をリセツトする（０にする）。次に同様に全反射鏡
206,207を移動して被検レンズ209の下面の曲率中心付近
に前記結像点を一致させることにより、同じように４個
のピンホール像がモニタ上で観察される。この状態で画
像計測部からの出力が０になるように全反射鏡206,207
を微調整して移動する。従ってこのときの測長部の出力
値の２倍が曲率半径となる。リレーレンズ211はピンホ
ール像を拡大することにより検出精度を上げるためと、
素子211〜213までをユニット化し、ピンホール202と共
役な位置に結像したときに検出値が０となるような機械
調整を容易にするために設けてものである。全反射鏡20
5は被検レンズを載置するだけで安定した検出ができる
ために設けたものである。さらに全反射鏡206,207は装
置全体をコンパクトにするために設けている。
（効果） 本例によれば、高精度にしてコンパクトで、さらに操
作性の良好な装置を得ることができる。
作性の良好な装置を得ることができる。
（第３実施例） （構成） 本発明の第３実施例を第６図に示す。本例において、
301は半導体レーザ、302は偏光プリズム、303は1/4λ
板、304は結像光学系、305は被検レンズで（１）〜
（６）はその各被検面を示す。306はリレーレンズ、307
は瞳４分割プリズム、308はCCDカメラ、309は画像計測
部、310はモニタ、311はプリンタを示し、これらを第６
図に示すように配置する。なお図示しないが、被検レン
ズ305を光軸上に移動するための機構部と、光軸のまわ
りを回転するための機構部と、移動量を測定するための
測長部とをも設けている。偏光プリズム302及び1/4λ板
303は、半導体レーザ301の光量損失を最小とするための
もので、半導体レーザ301の偏波面にたいして偏光プリ
ズム302及び1/4λ板303を特定な位置関係に定めるよう
にしている。この関係については公知なのでその説明を
省略する。半導体レーザ301と偏光プリズム302との間に
NAを変換するためのレンズを挿入すると、光量損失をさ
らに小さくすることができる。
301は半導体レーザ、302は偏光プリズム、303は1/4λ
板、304は結像光学系、305は被検レンズで（１）〜
（６）はその各被検面を示す。306はリレーレンズ、307
は瞳４分割プリズム、308はCCDカメラ、309は画像計測
部、310はモニタ、311はプリンタを示し、これらを第６
図に示すように配置する。なお図示しないが、被検レン
ズ305を光軸上に移動するための機構部と、光軸のまわ
りを回転するための機構部と、移動量を測定するための
測長部とをも設けている。偏光プリズム302及び1/4λ板
303は、半導体レーザ301の光量損失を最小とするための
もので、半導体レーザ301の偏波面にたいして偏光プリ
ズム302及び1/4λ板303を特定な位置関係に定めるよう
にしている。この関係については公知なのでその説明を
省略する。半導体レーザ301と偏光プリズム302との間に
NAを変換するためのレンズを挿入すると、光量損失をさ
らに小さくすることができる。
（作用） 本例では、半導体レーザ301を出た光束は偏光プリズ
ム302で反射され、1/4λ板303を透過し結像光学系304に
入射する。結像光学系304に入射した光束は収束光とな
り被検レンズ305に入射する。ここで、その収束点に被
検面305（１）の面頂がほぼ一致している場合、被検面3
05（１）による反射光束は元の光路をもどり偏光プリズ
ム302に入射する。偏光プリズム302に入射した収束光
は、今度は反射せずに偏光プリズム302を透過し半導体
レーザ301と共役なる点に一旦点像を形成する。この点
像をリレーレンズ306によりCCDカメラ308に拡大又は縮
小投影する。このとき、瞳４分割プリズム307の効果に
より他の実施例と同様に４個の点像が形成される（第７
図（ａ））。次いで、画像計測部309でこの各点像の重
心位置を検出し、これを演算処理して、モニタ310に結
果を表示する。この表示値が０となるように微調整（４
点の像は第７図（ｂ）のごとくなる）した後、側長表示
をリセットする。次に、被検面305（１）の曲率中心付
近に前記収束点を一致させるように被検レンズ305を移
動しモニタ310の表示値が０になるように微調整した
後、測長部によって、被検面305（１）の曲率半径を求
めることができる。次に被検レンズ305を回転すること
により第７図（ｃ）に示すごとく４点の平均座標値が一
般に変化し円状の軌跡を示す。この回転半径に比例定数
を乗ずることにより、被検面305（１）の偏芯量も求め
ることができる。次に被検面305（２）の反射光により
４個の表面像が得られるように被検レンズ305を移動
し、さらに表示値が０となるように微調整した後測長部
により、被検レンズ305の位置を検出する。この検出値
と、すでに検出済の被検面305（１）の曲率半径と、偏
芯量と、被検面305（１）、305（２）を形成する材質の
屈折率（既知とする）とにより被検面305（１）及び305
（２）の面間隔（図の場合レンズ肉厚）を求めることが
できる。本例では、１枚のレンズに対して測定を行った
（この場合式はd1＝ｆ（R1,n1,δ１））が、レンズが多
数枚になるとdm（面間隔）は次式のようになる。
ム302で反射され、1/4λ板303を透過し結像光学系304に
入射する。結像光学系304に入射した光束は収束光とな
り被検レンズ305に入射する。ここで、その収束点に被
検面305（１）の面頂がほぼ一致している場合、被検面3
05（１）による反射光束は元の光路をもどり偏光プリズ
ム302に入射する。偏光プリズム302に入射した収束光
は、今度は反射せずに偏光プリズム302を透過し半導体
レーザ301と共役なる点に一旦点像を形成する。この点
像をリレーレンズ306によりCCDカメラ308に拡大又は縮
小投影する。このとき、瞳４分割プリズム307の効果に
より他の実施例と同様に４個の点像が形成される（第７
図（ａ））。次いで、画像計測部309でこの各点像の重
心位置を検出し、これを演算処理して、モニタ310に結
果を表示する。この表示値が０となるように微調整（４
点の像は第７図（ｂ）のごとくなる）した後、側長表示
をリセットする。次に、被検面305（１）の曲率中心付
近に前記収束点を一致させるように被検レンズ305を移
動しモニタ310の表示値が０になるように微調整した
後、測長部によって、被検面305（１）の曲率半径を求
めることができる。次に被検レンズ305を回転すること
により第７図（ｃ）に示すごとく４点の平均座標値が一
般に変化し円状の軌跡を示す。この回転半径に比例定数
を乗ずることにより、被検面305（１）の偏芯量も求め
ることができる。次に被検面305（２）の反射光により
４個の表面像が得られるように被検レンズ305を移動
し、さらに表示値が０となるように微調整した後測長部
により、被検レンズ305の位置を検出する。この検出値
と、すでに検出済の被検面305（１）の曲率半径と、偏
芯量と、被検面305（１）、305（２）を形成する材質の
屈折率（既知とする）とにより被検面305（１）及び305
（２）の面間隔（図の場合レンズ肉厚）を求めることが
できる。本例では、１枚のレンズに対して測定を行った
（この場合式はd1＝ｆ（R1,n1,δ１））が、レンズが多
数枚になるとdm（面間隔）は次式のようになる。
dm＝ｆ（R1,R2,…,Rm,d1,d2,…,dm-1,n1,n2,…,nm,δ1,
δ2,…，δｍ） 次に、被検面305（２）の反射光により４個の空中像
が得られるように被検面レンズ305を移動し、さらにモ
ニタの表示値が０になるように微調整した後測長部によ
り被検レンズ305の位置を検出する。この検出値と、こ
れまでの検出値と、屈折率とから被検面305（２）の曲
率半径を求めることができる。さらに、被検レンズ305
を回転させることにより、同様にこれまでの検出値と、
屈折率とから被検面305（２）の偏芯をも検出すること
ができる。
δ2,…，δｍ） 次に、被検面305（２）の反射光により４個の空中像
が得られるように被検面レンズ305を移動し、さらにモ
ニタの表示値が０になるように微調整した後測長部によ
り被検レンズ305の位置を検出する。この検出値と、こ
れまでの検出値と、屈折率とから被検面305（２）の曲
率半径を求めることができる。さらに、被検レンズ305
を回転させることにより、同様にこれまでの検出値と、
屈折率とから被検面305（２）の偏芯をも検出すること
ができる。
このようにして、透過部の材質が既知の場合には構成
レンズの枚数に関係無く各面の曲率半径、面間隔偏芯量
を順次最終面まで、正確に求めることができる。ただし
条件としてどの面からの反射像かを認識する必要があ
り、このために各面の曲率半径の概略値が必要であるこ
とは勿論である。
レンズの枚数に関係無く各面の曲率半径、面間隔偏芯量
を順次最終面まで、正確に求めることができる。ただし
条件としてどの面からの反射像かを認識する必要があ
り、このために各面の曲率半径の概略値が必要であるこ
とは勿論である。
（効果） 本例によれば、曲率半径だけでなく面間隔及び面偏芯
をも高精度に検出することができる。また半導体レーザ
を使用しているため一般に被検面からの反射光を多量と
することができるのでS/N比を改善することができる。
をも高精度に検出することができる。また半導体レーザ
を使用しているため一般に被検面からの反射光を多量と
することができるのでS/N比を改善することができる。
（発明の効果） 上述したように本発明によれば、小さい曲率半径から
大きい曲率半径まで曲率半径を高精度に測定、検査する
ことができる。
大きい曲率半径まで曲率半径を高精度に測定、検査する
ことができる。
また、組上がりレンズの各面の曲率半径、偏芯量及び
隣合う面の面間隔の高精度の測定、検査を非破壊、非接
触で実現することができる。
隣合う面の面間隔の高精度の測定、検査を非破壊、非接
触で実現することができる。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明曲率半径測定装置の原理
構成を示す説明図、 第１図（ｃ）〜（ｅ）は本発明曲率半径測定装置の瞳４
分割プリズム及び反射像点を示す斜視図、 第１図（ｆ）〜（ｇ）は反射像点を示す平面図、 第２図は本発明曲率半径測定装置の第１実施例の構成を
示す説明図、 第３及び４図は瞳４分割プリズムの構成を示す斜視図、 第５図は本発明曲率半径測定装置の第２実施例の構成を
示す斜視図、 第６図は本発明曲率半径測定装置の第３実施例の構成を
示す平面図、 第７図（ａ）〜（ｃ）は反射像点を示す平面図、 第８図は従来の曲率半径測定装置の構成を示す平面図で
ある。 11、101、200、301……点光源 12、104、203……半透鏡 13、105、204、304……結像光学系 14、210……結像点、15……被検面 16……取付部 17、107、212、307……瞳４分割プリズム 18……反射像点、19、108……検出素子 20、110……演算部、21、111……表示部 22……被検面、23……取付部 102、201……照明レンズ 103、202……ピンホール、109……増幅部 205、206、207……全反射鏡 208……ホルダ、209、395……被検レンズ 211、306……リレーレンズ 213……テレビカメラ 302……偏光プリズム 303……1/4λ板、308……CCDカメラ 309……画像計測部 310……モニタ、311……プリンタ
構成を示す説明図、 第１図（ｃ）〜（ｅ）は本発明曲率半径測定装置の瞳４
分割プリズム及び反射像点を示す斜視図、 第１図（ｆ）〜（ｇ）は反射像点を示す平面図、 第２図は本発明曲率半径測定装置の第１実施例の構成を
示す説明図、 第３及び４図は瞳４分割プリズムの構成を示す斜視図、 第５図は本発明曲率半径測定装置の第２実施例の構成を
示す斜視図、 第６図は本発明曲率半径測定装置の第３実施例の構成を
示す平面図、 第７図（ａ）〜（ｃ）は反射像点を示す平面図、 第８図は従来の曲率半径測定装置の構成を示す平面図で
ある。 11、101、200、301……点光源 12、104、203……半透鏡 13、105、204、304……結像光学系 14、210……結像点、15……被検面 16……取付部 17、107、212、307……瞳４分割プリズム 18……反射像点、19、108……検出素子 20、110……演算部、21、111……表示部 22……被検面、23……取付部 102、201……照明レンズ 103、202……ピンホール、109……増幅部 205、206、207……全反射鏡 208……ホルダ、209、395……被検レンズ 211、306……リレーレンズ 213……テレビカメラ 302……偏光プリズム 303……1/4λ板、308……CCDカメラ 309……画像計測部 310……モニタ、311……プリンタ
Claims (2)
- 【請求項１】点光源又はピンホールと、ビームスプリッ
タと、点像を結ばせるための結像光学系と、この結像光
学系の光軸上に配置された被検物の取付部と、この取付
部及び前記結像光学系により結ばれる点像の光軸上の相
対位置（光路長）を変化するための移動機構部と、この
移動機後部の位置を測定するための測長部とからなる被
検物の被検面の曲率半径測定装置において、被検物の被
検面からの反射光により前記ビームスプリッタの後方に
形成される点像を検出するための受光素子と、この受光
素子及び前記ビームスプリッタ間に配置されウェッジ方
向がすべて異なる４個のウェッジプリズムからなる瞳４
分割プリズムと、この瞳４分割プリズムにより分割され
た光束により前記受光素子上に形成された４個の点像の
各々の重心又は中心位置を検出し基準位置からの点像の
ずれ量又はずれ量に比例した量を算出するための画像計
測部と、算出結果を表示するための表示部とを具備する
ことを特徴とする曲率半径測定装置。 - 【請求項２】点光源又はピンホールを結像光学系により
被検面に投光し、被検面からの反射光束により形成され
る像点の光軸に沿った基準位置からのずれ量又はずれ量
に比例した量をウェッジ方向がすべて異なる４個のウェ
ッジプリズムにより検出し、この検出値が０になるよう
な光軸に沿った被検面の２つの異なる位置（表面像と空
中像に対応する双方の基準位置からのずれ量が０のとき
の位置）の差を測定することにより、前記被検面の曲率
半径を求めるようにしたことを特徴とする曲率半径測定
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285357A JPH0812127B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 曲率半径測定装置及び方法 |
| KR1019890016185A KR920009800B1 (ko) | 1988-11-11 | 1989-11-09 | 곡률반경 측정장치 및 방법 |
| US07/435,716 US5059022A (en) | 1988-11-11 | 1989-11-13 | Device for measuring radius of curvature and a method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63285357A JPH0812127B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 曲率半径測定装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02161332A JPH02161332A (ja) | 1990-06-21 |
| JPH0812127B2 true JPH0812127B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=17690513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63285357A Expired - Fee Related JPH0812127B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 曲率半径測定装置及び方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5059022A (ja) |
| JP (1) | JPH0812127B2 (ja) |
| KR (1) | KR920009800B1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5355210A (en) * | 1991-12-20 | 1994-10-11 | Rotlex Optics Ltd. | Method and apparatus for measuring optical properties of optical devices |
| US6894788B2 (en) | 2000-11-20 | 2005-05-17 | Zygo Corporation | Interferometric system for automated radius of curvature measurements |
| WO2003032912A2 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-24 | Hypnion, Inc. | Treatment of cns disorders using cns target modulators |
| DE10224317A1 (de) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Zeiss Carl Smt Ag | Verfahren zur Kalibrierung eines Radienprüfplatzes |
| JP4474150B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2010-06-02 | キヤノン株式会社 | 偏心測定方法 |
| US7570368B2 (en) * | 2004-05-12 | 2009-08-04 | Veeco Instruments Inc. | Method and apparatus for measuring the curvature of reflective surfaces |
| JP4764040B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2011-08-31 | キヤノン株式会社 | レンズの非球面の偏心軸の偏心測定方法 |
| JP4789177B2 (ja) | 2005-07-06 | 2011-10-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ３次元位置観測方法及び装置 |
| EP2184596B1 (en) * | 2007-08-27 | 2018-11-14 | Nikon Corporation | Wavefront aberration measuring device and method and wavefront aberration adjusting method |
| KR100948577B1 (ko) * | 2008-11-20 | 2010-03-18 | 갤럭시아포토닉스 주식회사 | 광학 장치 및 이를 이용한 빛발광 및 곡률 측정 방법 |
| WO2012029113A1 (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | 株式会社 東芝 | 変位検出装置 |
| PL3037800T3 (pl) * | 2014-12-24 | 2018-11-30 | Trioptics Gmbh | Pomiar pozycji środków krzywizny powierzchni optycznych jedno- lub wielosoczewkowego układu optycznego |
| RU2581440C1 (ru) * | 2015-01-29 | 2016-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт метрологии" (ФГУП "УНИИМ") | Способ измерения локального радиуса кривизны упругодеформированной эталонной балки и устройство для его осуществления |
| WO2019002656A2 (es) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Aparato para determinar la potencia óptica de lentes y método de medida |
| CN108106560B (zh) * | 2018-01-30 | 2024-01-26 | 青岛海泰光电技术有限公司 | 光学元件大曲率半径的比较法测量方法及其测量装置 |
| KR20250159853A (ko) | 2024-05-03 | 2025-11-11 | 주식회사 리암솔루션 | 하드 콘택트렌즈의 곡률반경 자동 측정장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609287A (en) * | 1982-10-05 | 1986-09-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of and apparatus for measuring refractive characteristics |
| JPS5987336A (ja) * | 1982-11-11 | 1984-05-19 | Asahi Optical Co Ltd | 分割像合致式合焦指示光学系を有するレンズメ−タ− |
| JPS61118639A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-05 | Olympus Optical Co Ltd | 偏心量測定装置 |
| US4826315A (en) * | 1985-06-14 | 1989-05-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens meter |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63285357A patent/JPH0812127B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-09 KR KR1019890016185A patent/KR920009800B1/ko not_active Expired
- 1989-11-13 US US07/435,716 patent/US5059022A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900008244A (ko) | 1990-06-02 |
| KR920009800B1 (ko) | 1992-10-22 |
| JPH02161332A (ja) | 1990-06-21 |
| US5059022A (en) | 1991-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR920009800B1 (ko) | 곡률반경 측정장치 및 방법 | |
| JPH045508A (ja) | 物体の形状検出方法及びその装置 | |
| US4641961A (en) | Apparatus for measuring the optical characteristics of an optical system to be examined | |
| JP3120885B2 (ja) | 鏡面の測定装置 | |
| JP2735104B2 (ja) | 非球面レンズの偏心測定装置及び測定方法 | |
| JP2983673B2 (ja) | 曲率半径測定方法および装置 | |
| JP2002116010A (ja) | 三次元形状測定方法及び装置 | |
| JPH04212120A (ja) | 線に沿って面を光学的に走査する走査装置 | |
| JPH05340723A (ja) | 隙間間隔測定方法 | |
| US4758731A (en) | Method and arrangement for aligning, examining and/or measuring two-dimensional objects | |
| JPH08166209A (ja) | 多面鏡評価装置 | |
| JPH08261734A (ja) | 形状測定装置 | |
| JP2000097633A (ja) | マーク位置検出装置およびこれを用いたマーク位置検出方法 | |
| JP3222214B2 (ja) | 対象面の位置検出装置 | |
| JPH08304721A (ja) | 走査光学装置 | |
| JPH095055A (ja) | 面傾斜検出装置 | |
| JPH0526818A (ja) | 表面特性評価方法及び装置 | |
| JPH03216511A (ja) | 光電式オートコリメータ | |
| JPH08159717A (ja) | 走査光学装置 | |
| JPH0812126B2 (ja) | 非球面レンズ偏心測定装置 | |
| JP3066056B2 (ja) | レンズの偏心量測定方法およびその装置 | |
| JPH0789043B2 (ja) | シエアリング干渉計 | |
| JPH04181104A (ja) | 非球面のアライメント装置 | |
| JPH1137738A (ja) | 非球面レンズの形状及び偏心測定装置 | |
| JPS6150450B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |