JPS5912974B2 - レンズ心取り作業におけるレ−ザ−光を用いた光学的心出し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 公知の如く、一般に、レンズのうち諸高性能を０５要求
されるものでは、複数枚のレンズを互いに接着したり、
或は定まつた間隔を置いて並置し、組合わせるものであ
るが、そのためには各単レンズの光軸を正しく一直線上
に配置する必要があり、各レンズの光軸を正しく中心に
位置させるように、フ０ その外周円を研削して所定の
直径とし、この外周円でレンズを保持させるのが一般で
ある。

従つて、各レンズは１個ずつその光軸を保持スピンドル
の回転中心に心合せ心出固定して、このレンズの外周や
周縁を研削する心服り作業を行うフ５ 必要があるが、
この際、レンズと保持スピンドルの両中心を合せるため
の光学的心出し方式では、通常、まず加工レンズを回転
スピンドルのレンズホルダに仮保持させて、両者を回転
させ、レンズの後方に設けたターゲット標板の像を加工
レンズ３０に透過した後、顕微鏡の固定標板上に結像さ
せて、これを観察するとき、もし加工レンズの光軸が回
転軸心に対し偏心していると、光学系の一素子としてそ
の影響を受け、ターゲット標板の像は円軌道を画いて移
動して見えるため、像の中心の移動３５軌跡円が最小と
なるように、加工レンズを回転スピンドルに対し移動し
て取付修正を行う追出し作業をした後、レンズをその位
置でスピンドルに保持固定させた後、レンズ外周の研削
を行うようにしている。

しかして、この場合、加工レンズの焦点距離の大小や、
収束レンズや拡散レンズの別によつて、ターゲツト標板
の像のできる位置が大きく変化するため、これに伴つて
ターゲツト標板の像が顕微鏡の固定標板上に結像するよ
うに，顕微鏡の位置を前後に移動し、また、その対物レ
ンズと固定標板との間隔を変化させたりする種々の調整
を必要とするのが一般的である。

本発明は、これらの諸調整操作を一切不要とするととも
に、さらに修正値の常峙頃ｕ定をも可能とし、作業を容
易、かつ円滑に行いうるようにしたものである。

本発明のレンズ心出し方法では、レンズの心出しに前述
したターゲツト標板の像を用いずに、平行直進性に優れ
た細いヘリウム・ネオンレーザー可視光束を用いて、こ
れを各光学レンズに透過させた後、不透明なスクリーン
面に投射して、このスクリーン面に投射された光束断面
を観察するようにし、加工レンズをスピンドルのホルダ
ーに保持したまま回転させた場合における加工レンズの
偏心保持を、スクリーン面に予め画かれた目盛によつて
目視測定できるようにしたもので、以下、これを一実施
状況を示す図面によつて詳細に説明する。

第１図において、レーザー発振器１から発振されたビー
ム拡がり角１ミリラヂアン程度をなす準平行の可視光束
２は、２個のコンデンサレンズ３，３′によつて収束さ
れ、加工レンズ４の前側主平面上で極めて小さな点状の
断面とし、レンズ４透過後の光束は、レンズ４の後側主
平面上の点を頂点として拡散光束となるが、公知のレン
ズの法則により、光束の拡がりは、レンズ光軸に直角な
光束断面での変化率として収束と拡散の違いはあるが、
レンズに入射するときの光束の収束度と同一である。

第２図において、Ｘ−Ｘ′は本発明光学系の光軸兼スピ
ンドル６の回転中心軸線を表わし、Ｙ−Ｙは加工レンズ
４の光軸を表わす。

また、ａ−＋Ｈ１を収束光束の中心線とし、その半角を
Δθとし、ｂ−＋Ｈ１線、及びＣ−＋Ｈ１線を考えると
き、ＨＯを前側主点、ＨＨＯを前側主平面とし、また、
Ｈ′ｏを後側主点、１１′Ｈを後側主平面とすると、レ
ンズ４の後側焦点距離ｆ″の面に対し、ａ→Ｈ１の収束
光束の中心線は、ＨＣ−＋ａ′の方向に屈折進行し、ま
た、Ｈ？）点よりＨ′０Ｃ″／ＣＨｌ，ＨＯｂ５／ＢＨ
ｌの補助線を画き、ｆ″の面と交る点Ｃ′、及びｂ′と
Ｈ１とを結ぶ線は、それぞれｂ→Ｈ１→Ｈ′１→ｂ′、
及びＣ−＋Ｈ１→Ｈ１→Ｃ５として、レンズ４による屈
折方向を示す。

ここで、／ＢＨｌＣ＝２△θ＝／ｂ憤′ｃ′であるから
、もし、ｂ、及びｃ点が前側主平面よりの距離ｋをｆ′
に等しく、光軸に直角な面上にあると仮定すれば、ＢＣ
＝Ｂ５Ｃ′となつて、光軸に直角な面での光束断面の大
きさは、収束光束、拡散光束の何れも等しいことになる
。

ここでは、前側主平面刊％、と後側主平面Ｈ′Ｈ′０を
用いて説明してあるが、以上のことは、正レンズ、負レ
ンズの別、その形状の差、及び焦点距離の大小に関係な
く、前後の両主平面のみが関係して成立する。

しかして、いま仮りに、２種類の異なる形状と焦点距離
をもつレンズを考え、その透過偏心角の値ξが同一であ
るとき、第２図において、レンズ４の前側主平面に入射
する光束の中心線は、本発明光学系の光軸Ｘ−Ｘ′と合
致したａ−＋Ｈ１で、その収束角は２△θで空間的に定
位置にある。

また、次にレンズ４を透過して、Ｈ点から出射する光束
の中心線は、透過偏心角ξだけｘ−ｒ光軸と傾いて川→
ａ′の方向へ向い、光束の拡がり角は約２△θＸＣＯＳ
２ξで、殆んど一定値であり、その光束は空間的にも同
一の定位置にある。このような条件下の結果、各種加工
レンズ４に対して同じξ値に関しては、以降の対物レン
ズ７、並びに投射レンズ８を透過してスクリーン９上に
到達したとき、その光束断面中心σの位置は、本発明の
光学系軸中心０に対して等しい距離にあることとなる。
しかしながら、さらに微細に条件を検討してみるとき、
加工レンズ４の形状や種類によつて、その前後主平面の
レンズ４面に対する関係位置の差異、レンズ４の厚さに
よる間隔の変化、レンズ４の前後側空間における空気と
真空の差、レンズ４の材質による屈折角の変化等、種々
の差異条件を数えることができるが、使用する光束の収
束、拡散度が極めて小さく、実際値の→１として４００
分の１ラヂアン程度で、使用する許容量ξ値は通常１０
分（角）以下とみてよく、スクリーン９上での光束断面
中心位置の変化によるξの測定誤差は、上記諸条件の差
異変化のもとにおいても、０．２％以下であつて、本発
明光学系の使用目的上からは問題にならないものである
。

また、ξ＝ｆ？）Ｈ′１／ｆ′〔＝―ξ〕で図示され、
ξ疋１０分（ｆ−＋ｆ″）（角）では、ξ＝―ξとして
も誤差は認められない。

つぎに、投射光束断面の大きさの変化については、収束
光束のＨ１点の断面直径の大きさが影響し、この点にお
ける光束断面が大きければ、加工レンズ４の焦点距離の
大小やその他によつて、投射光束断面の直径に変化を起
こすが、本発明では、レーザービームを用いて、これを
防止し得た。

なお、第２図は正レンズの場合についての説明図である
が、負レンズの場合には、図中のレンズ４透過後の光束
の屈折方向がＸ−Ｘ５光軸に対して１８０゜対称的であ
ることのみを異にするだけである。このようにして、拡
散光束は対物レンズ７により再び収束光束となつて、Ｘ
−Ｘ′光軸上に向うが、この光束は投写レンズ８によつ
てＸ−Ｘ′光軸に対する傾斜射角が増大されて光軸を横
切り、スクリーン９上に達して、その位置での光束断面
Ｐｔを映するものである。

しかして、スクリーン９上に映つた光束断面Ｐｔを直径
５〜１０ミリメートル程度の円形とすれば、スクリーン
９から目を相当はなしても両眼で明瞭に見得るが、さら
に、その中心位置を正確に認知して測定を容易にするた
め、第１図のコンデンサレンズ３′の直後に標板１０を
挿入する。

この標板１０は、一般の結像光学系に使用する標板とは
作用が異なり、挿入した部分での光束の一部を遮断する
用をなし、例えば、やや太目の十字線状の遮蔽模を置け
ば、レーザー可視光束２の特長により、本発明光学系程
度のビームの長さ距離内では、光束の何れの個所の断面
を見ても、円を十文字に切断した形状断面にすることが
できる。第３図はスクリーン９上に投射されて生じた光
束断面形状１０′の一例を示し、スピンドル６に加工レ
ンズ４を軟着して回転するとき、その保持に軸不同があ
ると、光束断面模様は透過偏心角の大小に従つて円軌道
を画いて移動するから、この軌道の直径１０′７をスク
リーン９上の目盛で読み取れば、直接ξ角の値を測定す
ることができ、つぎに、軌道円の中心に光束断面中心が
合うようにスピンドル６に対するレンズ４の保持位置を
修正する心出し操作を行つて、円軌道の直径が点になれ
ば、完全心出しが完了したことになる。この場合、スク
リーン９の位置を手動でずらして、円軌道の中心を読み
易いように合わすことを可能にすれば、さらに作業は容
易となる。

しかして、第３図の光束断面形状１０′の明暗を逆にし
、標板１０に金属鍍金等を施して不透明体とし、鍍金層
のみ十字形に彫刻して取り去つた模様にすれば、光束断
面模様を十字形にすることも可能であり、何れの場合で
も、光の回折現象によつて、十字等の近辺に回折像が多
少できるが、これは十字線に対し左右、又は上下対称的
に配置されて見えるから、その観測には大きな影響を与
えないものである。

以上述べたところにより、従来方式のものに比して本発
明方法のもつ利点と効用について述べると、まず、従来
のターゲツト標板の像を顕微鏡内の固定標板上に結像し
て観察するようにした方法においてレンズの変る毎に要
した結像調整作業が全く必要なく、種類の異なる加工レ
ンズでも、本発明光学系には全く手を触れずに、単に加
工レンズ４を入れ換えるだけで、スクリーン９上の透過
偏心角に応じた位置に光束断面が明瞭に投映されて、こ
れを見ることができ、また、スピンドル６を、これに軟
着した加工レンズ４と共に回転すれば、光束断面がスク
リーン９上で円の軌跡を画き、この円の直径をスクリー
ン９上に刻設された目盛９′で読取れば、透過偏心角が
直接判るもので、この場合、レンズ４の形状種類の違い
による差別は起らず、全く同一の倍率であるため、従来
の顕微鏡式のように、レンズの種類が異なる毎に起こる
倍率差により、標板像の大きさや明瞭さの変化、並びに
像の明るさの変化等が起こらず、常に同一形状に見るこ
とができるとともに、加工レンズ４の極めて近軸光線の
みの細い光束を用いるため、従来方式における単レンズ
にありがちな諸収差によつて生じる結像の細部のぼやけ
等が起こらない。

さらに、スクリーン９上に投射した明るく明瞭な光束断
面模様を、心出し修正作業に適した姿勢で適宜の距離か
ら両眼視できるため、顕微鏡類の接眼レンズを覗いて見
ながら作業を行うような窮屈さがなく、心出し作業も楽
で、能率よく行うことができ、また、肉眼の疲労も激減
しうるものである。このように、本発明の方法によれば
、単一スピンドルによる接着式心取機、ベルクランプ式
心取機、手動式、自動式、真空チヤツク式等の何れの方
式のレンズ心取機の心出作業機器にも応用して使用する
ことが可能であるが、特に、ベルクランプ式心取機にお
いては、加工レンズ４を両側から比較的長いスピンドル
６，６′のベルチヤツク５，５′によつて圧着挟持し、
一体として回転して研削を行うものであるため、前後１
対の回転スピンドル６，６′の細長い中空部内しか利用
空隙のないものでも、本発明方法の適用によつて、光束
が細長い中空部を通過する際に一部が遮断されて減光さ
れる等の支障は全くなく、従来式の難点を解決したばか
りでなく、研削中も常に回転スピンドル６，６′に対す
る保持レンズ４の心合わせ状況が楽に観察できるため、
ベルクランプ式による自動心出しの限界附近におけるレ
ンズ研削の範囲をさらに拡大することが可能となり、か
つ、ベルクランプ式の心取機に対しては、特に最適な心
出し方法となるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るレンズ心取り作業におけるレーザー
光を用いた光学的心出し方法の一実施状況を示すもので
、第１図は本発明の光学系と心取り作業におけるレンズ
保持スピンドル部との相関配置の要領を示す図、第２図
は被加工レンズに対する光束の経路要領を説明する図、
第３図はスクリーン上に投射された光束断面模様の一例
を示す図である。 １・・・・・ルーザ一発振器、２・・・・・・可視光束
、３，３′・・・・・・コンデンサレンズ、４・・・・
・・被加工レンズ、５，５′・・・・・・ベルチヤツク
、６，６′・・・・・・スピンドル、７・・・・・・対
物レンズ、８・・・・・・投射レンズ、９・・・・・・
スクリーン、９／・・・・・・目盛、１０・・・・・・
標板、１０′・・・・・・光束断面形状、１０′５・・
・・・・軌道の直径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザー発振器１から連続発振する平行直進性の細
   い可視光束２を、２個のコンデンサレンズ３、３′によ
   つて、予め心取り加工するため単一スピンドル接着式か
   、ベルクランプ式等により軟保持された被加工レンズ４
   の前側主平面上で点にちかくなるまで収束し、被加工レ
   ンズ４を透過した光束を相対向する後側主平面上の点を
   頂点とする拡散光束として対物レンズ７に透過させ、さ
   らに、拡大投射レンズ８によりスクリーン９上に投射し
   て得た光束断面ｐｇを見得る如く構成し、レーザー発振
   器１と各レンズ３、３′、７、８、及びスクリーン９は
   、設定間隔を固定のものとして一直線上に配設するとと
   もに、軟保持された被加工レンズ４の光軸と前記光学系
   の光軸との不合致によつて生じる透過光束の偏心角を、
   スクリーン９上で０点に対する０′点の偏位置として観
   察し、該被加工レンズ４の光軸心と心出し研削のための
   回転スピンドル６の回転軸心との保持偏差による透過光
   束の偏位角量を、被加工レンズ４を保持したままスピン
   ドル６を回転することにより、スクリーン９上に投射さ
   れた光束断面の中心が画く円軌跡の直径の寸法により観
   測しうるようにして、これらのスクリーン９上での＠０
   ０′＠の大きさ、及び軌跡円の直径の量をそれぞれ透過
   偏心角に正比例させて、その量をスクリーン９上の目盛
   尺で直接読取って、この値に基いて被加工レンズ４の光
   軸中心とスピンドル６の回転軸心との偏差を加工偏心許
   容量以下に修正する心出し作業を数量的に容易に行いう
   るようにし、かつ、コンデンサレンズ３′の直後に黒の
   十字線、もしくは白抜き十字線等を刻設した標板１０を
   設けて光束断面の一部を遮光し、スクリーン上に映じる
   光束断面の中心位置を容易に認知しうるようにしたこと
   を特徴とするレンズ心取り作業におけるレーザー光を用
   いた光学的心出し方法。