JP2010249543A - 偏心測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏心測定装置において、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を被検面ごとに個別に変えることができるようにする。
【解決手段】偏心測定装置50は、検査光束の光路を分岐する光路分岐部5と、移動レンズ6A、6B、6Cと、検査光束LA、LB、LCを合成する検査光束合成部と、検査光束LA、LB、LCを被検レンズ1に向けて集光する固定レンズ7とを有する検査光束照射光学系と、被検面1a、1b、1cでの反射光束La、Lb、Lcの光路を分岐する反射光束分岐部と、各反射光束を共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、共通の像面に撮像面が配置されたカメラ13と、反射像取得光学系の光学倍率を反射光束の光路ごとに変更する変倍部10A、10B、10Cと、カメラ13で取得された反射像の回転軌跡から被検面1a、1b、1cの偏心量を算出する演算処理部とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】偏心測定装置50は、検査光束の光路を分岐する光路分岐部5と、移動レンズ6A、6B、6Cと、検査光束LA、LB、LCを合成する検査光束合成部と、検査光束LA、LB、LCを被検レンズ1に向けて集光する固定レンズ7とを有する検査光束照射光学系と、被検面1a、1b、1cでの反射光束La、Lb、Lcの光路を分岐する反射光束分岐部と、各反射光束を共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、共通の像面に撮像面が配置されたカメラ13と、反射像取得光学系の光学倍率を反射光束の光路ごとに変更する変倍部10A、10B、10Cと、カメラ13で取得された反射像の回転軌跡から被検面1a、1b、1cの偏心量を算出する演算処理部とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、レンズの偏心量を測定する偏心測定装置に関する。
従来、レンズの偏心測定装置は、被検面に対して、偏心のない状態での被検面の球心位置に集光する検査光束を照射し、その反射光束による反射像を取得し、被検面を光軸回りに回転させたときに反射像が描く回転軌跡の回転半径を測定光学系の光学倍率で換算して、偏心量を測定していた。偏心のない状態での被検面の球心位置に集光する検査光束の各光線は、被検面に垂直入射するため、その反射像は測定光学系によって像面でスポット状に結像される。
例えば、組レンズなど、被検レンズが複数の被検面を有する場合には、同様の偏心量測定を各被検面ごとに行う必要があるが、複数の被検面に同時に検査光束を照射し、それぞれの反射像を同時並行的に取得して、偏心量の測定効率を向上する偏心測定装置が提案されている。
このような偏心測定装置として、特許文献1には、光源から出射された光線を分岐し被検レンズの複数の被検面に同時に照射し、各被検面の反射像を1つの撮像素子に取り込むことにより、各被検面の偏心量を同時に測定するレンズ偏芯測定装置が記載されている。
例えば、組レンズなど、被検レンズが複数の被検面を有する場合には、同様の偏心量測定を各被検面ごとに行う必要があるが、複数の被検面に同時に検査光束を照射し、それぞれの反射像を同時並行的に取得して、偏心量の測定効率を向上する偏心測定装置が提案されている。
このような偏心測定装置として、特許文献1には、光源から出射された光線を分岐し被検レンズの複数の被検面に同時に照射し、各被検面の反射像を1つの撮像素子に取り込むことにより、各被検面の偏心量を同時に測定するレンズ偏芯測定装置が記載されている。
しかしながら、上記のような従来の偏心測定装置には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、各被検面の偏心量を求める際には、検査光束の各光線を被検面に垂直入射させているので、被検面における反射倍率は、被検面の曲率半径によらず等倍となり一定している。このため各被検面の偏心検出感度は互いに等しくなっている。
したがって、同時並行的に測定する被検面の偏心量に大きな差があると、偏心量の小さい方の被検面の測定精度が低下してしまうという問題がある。このため、偏心量が小さい方の被検面の偏心量を正確に測定するには、検出感度を変えて再測定する必要が生じるため、測定効率が悪化してしまうという問題がある。
特許文献1に記載の技術では、各被検面の偏心量を求める際には、検査光束の各光線を被検面に垂直入射させているので、被検面における反射倍率は、被検面の曲率半径によらず等倍となり一定している。このため各被検面の偏心検出感度は互いに等しくなっている。
したがって、同時並行的に測定する被検面の偏心量に大きな差があると、偏心量の小さい方の被検面の測定精度が低下してしまうという問題がある。このため、偏心量が小さい方の被検面の偏心量を正確に測定するには、検出感度を変えて再測定する必要が生じるため、測定効率が悪化してしまうという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を被検面ごとに個別に変えることができる偏心測定装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、光源と、複数の被検面を有する被検レンズを回転可能に保持する回転保持部とを有し、前記回転保持部により回転された前記被検レンズに前記光源で発生された検査光束を照射し、前記検査光束の反射光束による反射像の回転軌跡を取得して、前記複数の被検面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、前記光源からの前記検査光束の光路を複数の光路に分岐する検査光束分岐部と、該検査光束分岐部で分岐された前記複数の光路上でそれぞれ光軸に沿う方向に移動可能に設けられた複数の移動レンズと、該複数の移動レンズをそれぞれ透過した前記各検査光束の光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部と、該検査光束合成部によって合成された前記各検査光束を、前記回転保持部に保持された前記被検レンズに向けて集光する固定レンズとを有する検査光束照射光学系と、前記複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部と、該反射光束分岐部によって光路分岐された前記複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、該反射像取得光学系における前記共通の像面に撮像面が配置された撮像部と、前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率を前記検査光束または前記反射光束の光路ごとに変更する変倍機構と、該変倍機構による倍率変更情報を取得し該倍率変更情報に基づいて、前記撮像部で取得された前記各反射像の回転軌跡から前記複数の被検面の偏心量を算出する演算処理部とを備える構成とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の偏心測定装置において、前記反射像取得光学系は、倍率変更可能な結像光学系を備え、前記変倍機構は、前記結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなる構成とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の偏心測定装置において、前記反射像取得光学系は、焦点位置調整可能に設けられた結像光学系を備え、前記変倍機構は、前記検査光束照射光学系の前記各移動レンズを光軸に沿う方向に移動させて前記固定レンズを透過した各検査光束の集光位置を、前記複数の被検面の光学的な各球心位置から前記光軸に沿う方向にずらし、前記各集光位置のずらし量の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する集光位置調整機構からなる構成とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれかに記載の偏心測定装置において、前記被検レンズの光学データから、前記検査光束を前記複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の前記各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率をそれぞれ算出し、該光学倍率に応じて、前記変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を備える構成とする。
本発明の偏心測定装置によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
本実施形態の偏心測定装置50は、図1に示すように、複数の被検面を備えた光学素子である被検レンズ1などの光学素子の反射偏心測定を行うものである。
被検レンズ1の被検面の枚数や形状は、特に限定されないが、以下では、一例として、レンズ1A、1Bとが貼り合わされて、凸面からなる被検面1a、凹面からなる被検面1b、および平面からなる被検面1cがこの順に設けられ、略円筒状のレンズ枠2に、配置もしくは固定されている場合の例で説明する。
レンズ枠2の外周面には、レンズ枠2の中心軸の位置出しを行うための基準面2aが設けられている。また、レンズ枠2の被検面1cが配置された側の端面には、レンズ枠2の中心軸に沿う方向の位置決めを行う位置決め面2bが設けられている。レンズ枠2の内周面には、被検レンズ1をレンズ枠2の中心軸と同軸に取り付けるための不図示のレンズ取付部が設けられている。
被検レンズ1の被検面1a、1b、1cは、一般には、それぞれレンズ1A、1Bの製作誤差や貼り付け誤差、あるいはレンズ枠2に対する配置誤差などによって、レンズ枠2の中心軸に対して、ある程度偏心しており偏心量もそれぞれ異なる。
被検レンズ1の被検面の枚数や形状は、特に限定されないが、以下では、一例として、レンズ1A、1Bとが貼り合わされて、凸面からなる被検面1a、凹面からなる被検面1b、および平面からなる被検面1cがこの順に設けられ、略円筒状のレンズ枠2に、配置もしくは固定されている場合の例で説明する。
レンズ枠2の外周面には、レンズ枠2の中心軸の位置出しを行うための基準面2aが設けられている。また、レンズ枠2の被検面1cが配置された側の端面には、レンズ枠2の中心軸に沿う方向の位置決めを行う位置決め面2bが設けられている。レンズ枠2の内周面には、被検レンズ1をレンズ枠2の中心軸と同軸に取り付けるための不図示のレンズ取付部が設けられている。
被検レンズ1の被検面1a、1b、1cは、一般には、それぞれレンズ1A、1Bの製作誤差や貼り付け誤差、あるいはレンズ枠2に対する配置誤差などによって、レンズ枠2の中心軸に対して、ある程度偏心しており偏心量もそれぞれ異なる。
偏心測定装置50の概略構成は、スピンドル3(回転保持部)、光源4、光路分岐部5(検査光束分岐部)、移動レンズ6A、6B、6C、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、固定レンズ7、変倍部10A、10B、10C、チョッパー15、ビームスプリッタ12A、12B、ミラー11、カメラ13(撮像部)、および制御ユニット14Aを備える。
制御ユニット14Aには、偏心測定に必要な操作入力や偏心測定に用いる情報の入力を行うため、例えばキーボード、マウス等からなる操作部14bと、カメラ13によって取得された映像や偏心測定結果などを表示するモニタ14aとが電気的に接続されている。
制御ユニット14Aには、偏心測定に必要な操作入力や偏心測定に用いる情報の入力を行うため、例えばキーボード、マウス等からなる操作部14bと、カメラ13によって取得された映像や偏心測定結果などを表示するモニタ14aとが電気的に接続されている。
スピンドル3は、レンズ枠2を位置決めして保持する保持台部3aを、一定の回転軸線O回りに回転させるものである。レンズ枠2は、位置決め面2bが保持台部3a上に密着され、レンズ枠2の径方向の位置は、例えば、適宜のチャック機構などを用いて、基準面2aから決まるレンズ枠2の中心軸が保持台部3aの回転軸線Oと一致するように保持されている。
本実施形態のスピンドル3は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、回転速度、回転量などの回転動作が制御されるようになっている。
本実施形態のスピンドル3は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、回転速度、回転量などの回転動作が制御されるようになっている。
光源4は、偏心測定を行うため、被検レンズ1の被検面に照射する検査光束を発生するもので、本実施形態では発散光を発生するレーザーダイオードを採用している。光源4の発振波長は、例えば、適宜の可視波長域の波長を採用することができるが、後述するカメラ13で撮像可能な波長であれば、可視波長域に限定されるものではない。
光路分岐部5は、光源4からの検査光束の光路を複数の光路に分岐するもので、本実施形態では、光源4の光軸上に、ビームスプリッタ5A、5B、5Cがこの順に配列されてなる。
ビームスプリッタ5Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして側方(図1の左側)に反射させるとともに、検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5aを備えている。
ビームスプリッタ5Bは、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5bを備えている。
ビームスプリッタ5Cは、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LCとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5cを備えている。
ビームスプリッタ5Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして側方(図1の左側)に反射させるとともに、検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5aを備えている。
ビームスプリッタ5Bは、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Aを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5bを備えている。
ビームスプリッタ5Cは、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの一部を検査光束LCとして、検査光束LAと略同方向に反射させるとともに、ビームスプリッタ5Bを透過した検査光束のうちの他を透過させるビームスプリッタ面5cを備えている。
移動レンズ6Aは、検査光束LAの光路上で、検査光束LAが進む光軸に沿う方向に移動可能に設けられた、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。これにより、検査光束LAの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
同様に、移動レンズ6B(6C)は、検査光束LB(LC)の光路上で、検査光束LB(LC)が進む光軸に沿う方向に移動可能に設けられた、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。これにより、検査光束LB(LC)の光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LB、LCの集光位置は、移動レンズ6A、6B、6Cを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
同様に、移動レンズ6B(6C)は、検査光束LB(LC)の光路上で、検査光束LB(LC)が進む光軸に沿う方向に移動可能に設けられた、全体として正の屈折力を有するレンズ群である。これにより、検査光束LB(LC)の光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LB、LCの集光位置は、移動レンズ6A、6B、6Cを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
なお、移動レンズ6A、6B、6Cは、検査光束LA、LB、LCの集光位置をそれぞれ変更できれば、各レンズ群の一部が移動可能に設けられた構成としてもよい。
また、移動レンズ6A、6B、6Cは、それぞれ単レンズからなる構成としてもよい。
また、移動レンズ6A、6B、6Cは、それぞれ単レンズからなる構成としてもよい。
ミラー8は、移動レンズ6Aによって集光された検査光束LAの光路上に配置され、検査光束LAの光軸を反射し、反射された光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするものである。
ビームスプリッタ9Bは、移動レンズ6Bによって集光された検査光束LBの光路上に配置され、検査光束LBの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ミラー8で反射された検査光束LAを透過させるビームスプリッタ面9bを備えるものである。
ビームスプリッタ9Cは、移動レンズ6Cによって集光された検査光束LCの光路上に配置され、検査光束LCの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ビームスプリッタ9Bを透過した検査光束LAおよびビームスプリッタ9Bで反射された検査光束LBを透過させるビームスプリッタ面9cを備えるものである。
ビームスプリッタ9Bは、移動レンズ6Bによって集光された検査光束LBの光路上に配置され、検査光束LBの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ミラー8で反射された検査光束LAを透過させるビームスプリッタ面9bを備えるものである。
ビームスプリッタ9Cは、移動レンズ6Cによって集光された検査光束LCの光路上に配置され、検査光束LCの光軸を反射し、反射後の光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするとともに、ビームスプリッタ9Bを透過した検査光束LAおよびビームスプリッタ9Bで反射された検査光束LBを透過させるビームスプリッタ面9cを備えるものである。
このように、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9Cは、複数の移動レンズ6A、6B、6Cをそれぞれ透過した検査光束LA、LB、LCの光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部を構成している。
固定レンズ7は、レンズ光軸がミラー8、ビームスプリッタ9B、9Cによって合成された検査光束LA、LB、LCの光軸と同軸に合わせて配置され、スピンドル3にレンズ枠2を介して保持された被検レンズ1に向けて集光する単レンズまたはレンズ群である。
以上に説明した移動レンズ6A、6B、6C、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、および固定レンズ7は、検査光束照射光学系を構成している。
また、本実施形態のミラー8、およびビームスプリッタ9B、9Cは、被検レンズ1の被検面1a、1b、1cでのそれぞれの反射光束La、Lb、Lcが、固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が、検査光束LA、LB、LCの光路を逆方向に進んで、それぞれ移動レンズ6A、6B、6Cに入射するため、複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部を構成している。
また、本実施形態のミラー8、およびビームスプリッタ9B、9Cは、被検レンズ1の被検面1a、1b、1cでのそれぞれの反射光束La、Lb、Lcが、固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が、検査光束LA、LB、LCの光路を逆方向に進んで、それぞれ移動レンズ6A、6B、6Cに入射するため、複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部を構成している。
変倍部10Aは、移動レンズ6Aに入射して、ビームスプリッタ5Aを透過した反射光束Laによる被検面1aの反射像を一定の像面に結像させるものである。本実施形態では、一例として、光学倍率の異なる結像レンズA1、A2が、それぞれを光軸に直交する方向に移動可能に保持する切替手段10aに保持されてなる。
変倍部10Aの切替手段10aは、結像レンズA1、A2のいずれかを、ビームスプリッタ5Aを挟んで移動レンズ6Aと対向する位置で、移動レンズ6Aの光軸と同軸となる位置(以下、進出位置と称する)に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
切替手段10aの具体的構成は、例えば、ターレット機構やスライド機構などの切替移動機構を採用することができる。
本実施形態の切替手段10aは、制御ユニット14Aと電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、切替手段10aに保持された結像レンズのいずれかを進出位置に移動させる切替動作を行うとともに、進出位置に移動されている結像レンズの光学倍率によって変更された反射像の倍率変更情報を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
変倍部10Aの切替手段10aは、結像レンズA1、A2のいずれかを、ビームスプリッタ5Aを挟んで移動レンズ6Aと対向する位置で、移動レンズ6Aの光軸と同軸となる位置(以下、進出位置と称する)に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
切替手段10aの具体的構成は、例えば、ターレット機構やスライド機構などの切替移動機構を採用することができる。
本実施形態の切替手段10aは、制御ユニット14Aと電気的に接続され、制御ユニット14Aからの制御信号に基づいて、切替手段10aに保持された結像レンズのいずれかを進出位置に移動させる切替動作を行うとともに、進出位置に移動されている結像レンズの光学倍率によって変更された反射像の倍率変更情報を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
また、変倍部10B(10C)は、移動レンズ6B(6C)に入射して、ビームスプリッタ5B(5C)を透過した反射光束Lb(Lc)による被検面1b(1c)の反射像を変倍部10Aと共通の像面に結像させるものである。
変倍部10B(10C)の構成は、それぞれ、互いに光学倍率が異なる結像レンズB1、B2(C1、C2)および切替手段10aからなる。
変倍部10B(10C)の配置位置は、結像レンズB1、B2(C1、C2)のいずれかを、ビームスプリッタ5B(5C)を挟んで移動レンズ6B(6C)と対向する位置で、移動レンズ6B(6C)の光軸と同軸となる進出位置に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
変倍部10B(10C)の構成は、それぞれ、互いに光学倍率が異なる結像レンズB1、B2(C1、C2)および切替手段10aからなる。
変倍部10B(10C)の配置位置は、結像レンズB1、B2(C1、C2)のいずれかを、ビームスプリッタ5B(5C)を挟んで移動レンズ6B(6C)と対向する位置で、移動レンズ6B(6C)の光軸と同軸となる進出位置に選択的に切り替えて配置できるようになっている。
なお、変倍部10A、10B、10Cが、それぞれ、2つの結像レンズを備えるとしたのは、一例であって、3つ以上の結像レンズを備えていてもよい。
チョッパー15は、変倍部10A、10B、10Cを透過して、共通の像面に向けて集光される反射光束La、Lb、Lcのいずれか1つが共通の像面に導かれるように、互いに透過と遮光とのタイミングを切り替えるものである。例えば、反射光束La、Lb、Lcの透過および遮光を行う回転シャッターなどの機構を採用することができる。
チョッパー15は、複数の透過開口を有する1つの機構で構成されていてもよいが、以下では、反射光束La、Lb、Lcの各光路上にそれぞれ独立に設けられ、制御ユニット14Aの制御信号によって透過および遮光のタイミングがずらされる場合の例で説明する。
チョッパー15は、複数の透過開口を有する1つの機構で構成されていてもよいが、以下では、反射光束La、Lb、Lcの各光路上にそれぞれ独立に設けられ、制御ユニット14Aの制御信号によって透過および遮光のタイミングがずらされる場合の例で説明する。
ビームスプリッタ12Aは、変倍部10Aによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Laの光路上に配置され、反射光束Laを反射して、反射光束Laの一部を一定の像面に導くビームスプリッタ面12aを備えるものである。
ビームスプリッタ12Bは、変倍部10Bによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lbの光路上に配置され、反射光束Lbの一部をビームスプリッタ12Aを介して一定の像面に導くビームスプリッタ面12bを備えるものである。
ミラー11は、変倍部10Cによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lcの光路上に配置され、反射光束Lcの一部をビームスプリッタ12A、12Bを介して一定の像面に導くものである。
本実施形態のビームスプリッタ面12a、12b、ミラー11の位置関係は、それぞれ、変倍部10A、10B、10Cによって、移動レンズ6A、6B、6Cの光軸上に配置された結像レンズの光軸が反射された後、同軸となるように配置されている。
ビームスプリッタ12Bは、変倍部10Bによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lbの光路上に配置され、反射光束Lbの一部をビームスプリッタ12Aを介して一定の像面に導くビームスプリッタ面12bを備えるものである。
ミラー11は、変倍部10Cによって集光され、チョッパー15を透過した反射光束Lcの光路上に配置され、反射光束Lcの一部をビームスプリッタ12A、12Bを介して一定の像面に導くものである。
本実施形態のビームスプリッタ面12a、12b、ミラー11の位置関係は、それぞれ、変倍部10A、10B、10Cによって、移動レンズ6A、6B、6Cの光軸上に配置された結像レンズの光軸が反射された後、同軸となるように配置されている。
このような構成により、変倍部10A、10B、10C、ビームスプリッタ12A、12B、およびミラー11は、反射光束分岐部によって光路分岐された複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系を構成している。
カメラ13は、ビームスプリッタ面12a、12b、ミラー11でそれぞれ反射された反射光束La、Lb、Lcの共通の像面に配置された撮像面を有し、これらの反射光束による反射像を撮像するものである。
カメラ13は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、撮像した映像信号を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
カメラ13は、制御ユニット14Aに電気的に接続され、撮像した映像信号を制御ユニット14Aに送出できるようになっている。
制御ユニット14Aの機能ブロック構成は、図2に示すように、信号変換部30、記憶部31、測定制御部33、演算処理部32、および表示制御部34からなる。
信号変換部30は、カメラ13から送出される映像信号を輝度データに変換し、適宜タイミングの画像フレームごとに2次元の画像データとして記憶部31に記憶するとともに、表示制御部34に送出するものである。
記憶部31は、信号変換部30から送出された2次元の画像データを記憶するとともに、操作部14b等によって入力された偏心測定に用いる情報を記憶するものである。
測定制御部33は、操作部14b、スピンドル3、各チョッパー15、および各切替手段10aに電気的に接続され、操作部14bから入力された操作入力に基づいて偏心測定装置50の偏心測定動作を制御するものである。
また、測定制御部33は、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶された被検レンズ1の光学データに基づいて、進出位置に移動する結像レンズを選択し、それらの結像レンズが進出位置に移動するように変倍部10A、10B、10Cの各切替手段10aを駆動する。各切替手段10aからは、進出位置に移動された結像レンズの情報あるいは進出位置に移動された結像レンズの倍率の情報を、倍率変更情報として測定制御部33に送出し、測定制御部33は、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。以下では、倍率変更情報は進出位置に移動された結像レンズを特定する情報であるとして説明する。
また、測定制御部33は、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶された被検レンズ1の光学データに基づいて、進出位置に移動する結像レンズを選択し、それらの結像レンズが進出位置に移動するように変倍部10A、10B、10Cの各切替手段10aを駆動する。各切替手段10aからは、進出位置に移動された結像レンズの情報あるいは進出位置に移動された結像レンズの倍率の情報を、倍率変更情報として測定制御部33に送出し、測定制御部33は、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。以下では、倍率変更情報は進出位置に移動された結像レンズを特定する情報であるとして説明する。
演算処理部32は、測定制御部33から送出された変倍部10A、10B、10Cによる倍率変更情報を取得し、この倍率変更情報に基づいて、カメラ13で取得された反射光束La、Lb、Lcによる各反射像の回転軌跡から被検面1a、1b、1cの偏心量を算出するものである。
このような構成において、変倍部10A、10B、10Cは、反射像取得光学系の光学倍率を反射光束の光路ごとに変更する変倍機構を構成している。
また、変倍部10A、10B、10Cは、反射像取得光学系が倍率変更可能な結像光学系を備え、結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を倍率変更情報として、演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなる場合の例となっている。
また、変倍部10A、10B、10Cは、反射像取得光学系が倍率変更可能な結像光学系を備え、結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を倍率変更情報として、演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなる場合の例となっている。
表示制御部34は、信号変換部30から送出される画像データを、例えば、NTSC信号などに変換しモニタ14aに送出して、モニタ14aにカメラ13が取得した反射像およびその回転軌跡を表示したり、演算処理部32によって算出される各被検面の偏心量をモニタ14aに表示させたりするものである。
制御ユニット14Aの装置構成は、上記各機能を専用のハードウェアを用いて実現してもよいが、本実施形態では、CPU、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータで構成され、このコンピュータにより適宜の制御プログラム、演算プログラムを実行することでこれらの機能を実現している。
次に、偏心測定装置50の動作について説明する。
まず、偏心測定装置50における光路について簡単に説明する。
光源4で発生された発散光束は、ビームスプリッタ5A、5B、5Cを順次透過して進む。そして、ビームスプリッタ5Aのビームスプリッタ面5aで反射された光束が検査光束LAとして移動レンズ6Aに入射し、ビームスプリッタ5Aを透過してビームスプリッタ5Bのビームスプリッタ面5bで反射された光束が検査光束LBとして移動レンズ6Bに入射し、ビームスプリッタ5A、5Bを透過してビームスプリッタ5Cのビームスプリッタ面5cで反射された光束が検査光束LCとして移動レンズ6Cに入射する。
移動レンズ6A、6B、6Cの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LB、LCの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1b、1cの光学的な球心位置となる位置に設定される。
まず、偏心測定装置50における光路について簡単に説明する。
光源4で発生された発散光束は、ビームスプリッタ5A、5B、5Cを順次透過して進む。そして、ビームスプリッタ5Aのビームスプリッタ面5aで反射された光束が検査光束LAとして移動レンズ6Aに入射し、ビームスプリッタ5Aを透過してビームスプリッタ5Bのビームスプリッタ面5bで反射された光束が検査光束LBとして移動レンズ6Bに入射し、ビームスプリッタ5A、5Bを透過してビームスプリッタ5Cのビームスプリッタ面5cで反射された光束が検査光束LCとして移動レンズ6Cに入射する。
移動レンズ6A、6B、6Cの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LB、LCの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1b、1cの光学的な球心位置となる位置に設定される。
ここで、「光学的な球心位置」とは、被検面1aのように検査光束の入射側の最外面にある被検面はその球心位置を表し、被検面1b、1cのように検査光束の入射側に空気以外の光学媒質および屈折面がある場合には、これらを介して入射方向から見た見かけ上の球心位置を表すものとする。
このような移動レンズ6A、6B、6Cの配置位置は、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、固定レンズ7、被検レンズ1の各光学面の曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて予め算出しておく。
このような移動レンズ6A、6B、6Cの配置位置は、ミラー8、ビームスプリッタ9B、9C、固定レンズ7、被検レンズ1の各光学面の曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて予め算出しておく。
移動レンズ6A、6B、6Cを透過した検査光束LA、LB、LCは、ミラー8、およびビームスプリッタ9B、9Cで構成される検査光束合成部によって、スピンドル3の回転軸線O上に合成されて、固定レンズ7を軸上光束として透過し、固定レンズ7によってそれぞれ被検面1a、1b、1cの光学的な各球心位置に向かって集光される。
このため、検査光束LA、LB、LCの各光線は、被検面1a、1b、1cに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1b、1cに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lb、Lcは光路を逆進する。被検面に偏心がある場合には、偏心量に応じて入射方向とわずかに異なる方向に反射されて、固定レンズ7で集光され、検査光束合成部を入射方向と逆方向に進んでいく。
このため、検査光束LA、LB、LCの各光線は、被検面1a、1b、1cに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1b、1cに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lb、Lcは光路を逆進する。被検面に偏心がある場合には、偏心量に応じて入射方向とわずかに異なる方向に反射されて、固定レンズ7で集光され、検査光束合成部を入射方向と逆方向に進んでいく。
反射光束La、Lb、Lcは、その一部が、それぞれミラー8、ビームスプリッタ面9b、9cで反射され、移動レンズ6A、6B、6Cに入射して集光され、さらに、それらの一部がそれぞれビームスプリッタ5A、5B、5Cを透過して、被検面1a、1b、1cの光学的な各球心位置と共役な像面に実像が形成される。すなわち、それぞれスポット状の反射像FA、FB、FCが形成される。
この状態で、操作部14bから操作入力を行って、測定制御部33を介してスピンドル3を回転させると、被検面1a、1b、1cの偏心量に応じて、これら反射像FA、FB、FCが、回転軸線Oと同軸に設けられた固定レンズ7および移動レンズ6A、6B、6Cの光軸に対して回転することになる。
この状態で、操作部14bから操作入力を行って、測定制御部33を介してスピンドル3を回転させると、被検面1a、1b、1cの偏心量に応じて、これら反射像FA、FB、FCが、回転軸線Oと同軸に設けられた固定レンズ7および移動レンズ6A、6B、6Cの光軸に対して回転することになる。
像形成後の反射光束La、Lb、Lcは、それぞれ切替手段10aによって光軸上にそれぞれ配置された結像レンズ、図1の例では結像レンズA1、B1、C1を透過し、ビームスプリッタ12A、12B、ミラー11によって、それぞれの一部が反射されて、カメラ13の撮像面上に像を結ぶ。
その際、チョッパー15は、測定制御部33によってタイミング制御され、カメラ13の撮像面には、反射光束La、Lb、Lcのうちのいずれかの像が交替で到達し、それぞれスポット像Sa、Sb、Scを形成する。
その際、チョッパー15は、測定制御部33によってタイミング制御され、カメラ13の撮像面には、反射光束La、Lb、Lcのうちのいずれかの像が交替で到達し、それぞれスポット像Sa、Sb、Scを形成する。
次に、偏心測定装置50における偏心測定について説明する。
制御ユニット14Aは、スピンドル3を回転させつつ、カメラ13による撮像を行う。これにより、検査光束照射光学系によって被検レンズ1に照射された光束による反射像FA、FB、FCが、反射像取得光学系によって形成され、スピンドル3の回転中、被検面1a、1b、1cの偏心量の大きさに応じて、例えば、光軸回りに回転半径rA、rB、rCの円軌跡を描いて回転する。
変倍部10A、10B、10Cの光学倍率をそれぞれMA、MB、MCとすると、結像レンズA1、B1、C1が進出位置にある場合、MA=MA1、MB=MB1、MC=MC1である。これにより、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCは、それぞれMA、MB、MC倍の回転半径に変換される。このため、カメラ13の撮像面上には、円を描いて回転するスポット像Sa、Sb、Scが形成される。
制御ユニット14Aは、スピンドル3を回転させつつ、カメラ13による撮像を行う。これにより、検査光束照射光学系によって被検レンズ1に照射された光束による反射像FA、FB、FCが、反射像取得光学系によって形成され、スピンドル3の回転中、被検面1a、1b、1cの偏心量の大きさに応じて、例えば、光軸回りに回転半径rA、rB、rCの円軌跡を描いて回転する。
変倍部10A、10B、10Cの光学倍率をそれぞれMA、MB、MCとすると、結像レンズA1、B1、C1が進出位置にある場合、MA=MA1、MB=MB1、MC=MC1である。これにより、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCは、それぞれMA、MB、MC倍の回転半径に変換される。このため、カメラ13の撮像面上には、円を描いて回転するスポット像Sa、Sb、Scが形成される。
これらのスポット像Sa、Sb、Scは、チョッパー15によって、一定のタイミングで順次交替に撮像されるので、カメラ13から信号変換部30によって取得された画像データを、適宜並べ替えることで、スポット像Sa、Sb、Scごとの、回転軌跡を容易に取得することができる。このため、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡に重なりが生じても、複雑な画像処理などを行うことなく、容易に軌跡が分離されるので、それぞれの回転半径が容易かつ正確に算出される。
スポット像Sa、Sb、Scは、制御ユニット14Aの信号変換部30、表示制御部34を通して、モニタ14a上に表示される(図1参照)。
スポット像Sa、Sb、Scは、制御ユニット14Aの信号変換部30、表示制御部34を通して、モニタ14a上に表示される(図1参照)。
演算処理部32は、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を画像処理によって取得し、例えば円フィッティング等の演算処理を行って、スポット像Sa、Sb、Scの回転半径RA、RB、RCを算出する。なお、図1に示す例では、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡の中心Oa、Ob、Ocは近接しているため、互いに重なるように描かれているが、演算処理で算出される各中心位置が一致することを意味するわけではない。
そして、演算処理部32は、次式(1)〜(3)によって、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCを算出する。
そして、演算処理部32は、次式(1)〜(3)によって、反射像FA、FB、FCの回転半径rA、rB、rCを算出する。
rA=RA/MA ・・・(1)
rB=RB/MB ・・・(2)
rC=RC/MC ・・・(3)
rB=RB/MB ・・・(2)
rC=RC/MC ・・・(3)
ここで、演算処理部32は、変倍部10A、10B、10Cからの倍率変更情報によって進出位置にそれぞれ結像レンズA1、B1、C1が配置されていることを特定し、記憶部31に記憶された結像レンズA1、B1、C1の光学倍率の情報から、上記式(1)〜(3)において、MA=MA1、MB=MB1、MC=MC1を代入した計算を行う。
次に、演算処理部32は、上記式(1)から算出された回転半径rAを、反射光束Laが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Aを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1aの偏心量εAを算出する。
また、演算処理部32は、上記式(2)から算出された回転半径rBを、反射光束Lbが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Bを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1bの見かけ上の偏心量εB’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εB’、偏心量εA、および被検レンズ1の光学データから、被検面1bの偏心量εBを算出する。
また、演算処理部32は、上記式(3)から算出された回転半径rCを、反射光束Lcが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Cを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1cの見かけ上の偏心量εC’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εC’、偏心量εA、εB、および被検レンズ1の光学データから、被検面1cの偏心量εcを算出する。
演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εB、εcの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1b、1cに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置50によれば、隣接する3面の被検面を有する被検レンズ1の被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
また、演算処理部32は、上記式(2)から算出された回転半径rBを、反射光束Lbが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Bを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1bの見かけ上の偏心量εB’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εB’、偏心量εA、および被検レンズ1の光学データから、被検面1bの偏心量εBを算出する。
また、演算処理部32は、上記式(3)から算出された回転半径rCを、反射光束Lcが透過した固定レンズ7および移動レンズ6Cを含む光学系の光路長、および光学倍率から被検面1cの見かけ上の偏心量εC’を算出する。そして、見かけ上の偏心量εC’、偏心量εA、εB、および被検レンズ1の光学データから、被検面1cの偏心量εcを算出する。
演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εB、εcの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1b、1cに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置50によれば、隣接する3面の被検面を有する被検レンズ1の被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
本実施形態では、変倍部10A、10B、10Cの光学倍率MA、MB、MCは、被検面1a、1b、1cがある一定の偏心量εを有すると仮定した場合に、それぞれの回転半径MA・rA、MB・rB、MC・rCの差が最小となり、かつ、最大の回転半径が、カメラ13の撮像面の範囲にちょうど収まるように設定する。
この設定は、操作部14bから入力された被検レンズ1の情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33が自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33を含む制御ユニット14Aは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、反射像取得光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
この設定は、操作部14bから入力された被検レンズ1の情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33が自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33を含む制御ユニット14Aは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、反射像取得光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
このように設定することで、変倍部10A、10B、10Cの光学倍率の切替範囲において、偏心量εに対する検出感度を最大化するとともに、各被検面の間での見かけ上の偏心量の検出感度の差を最小化することができる。
このため、変倍部10A、10B、10Cに種々の光学倍率の結像レンズを備え、光学倍率MA、MB、MCの切替範囲を十分広くとることで、被検レンズ1のレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
このため、変倍部10A、10B、10Cに種々の光学倍率の結像レンズを備え、光学倍率MA、MB、MCの切替範囲を十分広くとることで、被検レンズ1のレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
なお、実際の測定に当たっては、被検面の最大の偏心量が、上記の偏心量εを上回る場合や下回る場合がある。このような場合、測定者は、モニタ14aに表示された回転軌跡の大きさを見ながら、必要に応じて、操作部14bから各変倍部の光学倍率を切り替える操作入力を行い、偏心量の検出感度を調整することもできる。
以上に説明したように、偏心測定装置50によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。
図3は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。
本変形例の偏心測定装置51は、図3に示すように、上記第1の実施形態の偏心測定装置50からチョッパー15を削除し、制御ユニット14Aに代えて制御ユニット14Bを備えるとともに、カメラ13に対する反射光束La、Lb、Lcの入射位置を変更したものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御ユニット14Bは、チョッパー15を削除したことにより、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aにおいてチョッパー15の制御機能を削除したものであり、その他は、制御ユニット14Aと同様の機能構成および装置構成を有する。
カメラ13に対する反射光束La、Lb、Lcの入射位置は、撮像面を、互いに重ならない矩形領域GA、GB、GCに分割し、これら各矩形領域GA、GB、GCの中心に、それぞれ反射像取得光学系の光軸が入射するように設定している。
例えば、変倍部10Aによる光路と変倍部10Bによる光路とが、図3の紙面内で並列され、変倍部10Bによる光路と変倍部10Cによる光路とが、図3の紙面奥行き方向に重なる位置に並列され、これにより、モニタ14aの画面を4分割する矩形領域の3つに撮像面の矩形領域GA、GB、GCの画像が表示されるようにした配置を挙げることができる。
カメラ13に対する反射光束La、Lb、Lcの入射位置は、撮像面を、互いに重ならない矩形領域GA、GB、GCに分割し、これら各矩形領域GA、GB、GCの中心に、それぞれ反射像取得光学系の光軸が入射するように設定している。
例えば、変倍部10Aによる光路と変倍部10Bによる光路とが、図3の紙面内で並列され、変倍部10Bによる光路と変倍部10Cによる光路とが、図3の紙面奥行き方向に重なる位置に並列され、これにより、モニタ14aの画面を4分割する矩形領域の3つに撮像面の矩形領域GA、GB、GCの画像が表示されるようにした配置を挙げることができる。
本変形例によれば、スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を、互いに位置が異なる中心Oa、Ob、Ocを中心とした矩形領域GA、GB、GC内の回転軌跡として取得することができる。このため、信号変換部30によって取得され記憶部31に記憶された画像を、演算処理部32によって矩形領域GA、GB、GCごとにマスクして画像処理することで、各スポット像Sa、Sb、Scの回転軌跡を取得し、それぞれの回転半径を算出することができる。
したがって、チョッパー15を用いることなく上記第1の実施形態と同様な偏心量測定を行うことができる。
本変形例によれば、チョッパー15を用いないため、偏心測定装置51の装置構成や制御ユニット14Bの制御機能を簡素化することができる。
したがって、チョッパー15を用いることなく上記第1の実施形態と同様な偏心量測定を行うことができる。
本変形例によれば、チョッパー15を用いないため、偏心測定装置51の装置構成や制御ユニット14Bの制御機能を簡素化することができる。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置52について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図5は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置52について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の模式的な概略構成図である。図5は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の制御ユニットの機能ブロック図である。図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
上記第1の実施形態の偏心測定装置50は、変倍機構が反射像取得光学系の結像光学系の光学倍率を変更するものであるのに対して、図4、5に示す本実施形態の偏心測定装置52は、変倍機構が検査光束照射光学系の光学倍率を変更するものである。このように検査光束照射光学系の倍率を変えることで、検査光束の集光位置を変え、反射像の回転軌跡の回転半径を変倍するものである。
偏心測定装置52は、上記第1の実施形態と同様に、被検レンズ1の3面の被検面を同時並行的に偏心測定する構成とすることもできるが、図示を簡略化するために、以下では、被検レンズとして、被検レンズ1からレンズ1Bを削除し、2面の被検面1a、1bを有するレンズ1Aの偏心量測定を行う場合の例で説明する。
偏心測定装置52は、上記第1の実施形態と同様に、被検レンズ1の3面の被検面を同時並行的に偏心測定する構成とすることもできるが、図示を簡略化するために、以下では、被検レンズとして、被検レンズ1からレンズ1Bを削除し、2面の被検面1a、1bを有するレンズ1Aの偏心量測定を行う場合の例で説明する。
偏心測定装置52の概略構成は、スピンドル3(回転保持部)、光源4、光路分岐部16(検査光束分岐部)、移動レンズ6A、6B、集光位置調整機構17A、17B、ビームスプリッタ22A、9B、固定レンズ7、ビームスプリッタ20、ミラー8、フォーカスレンズ19A、集光レンズ18A、ビームスプリッタ21、チョッパー15、カメラ13(撮像部)、フォーカスレンズ19B、集光レンズ18B、ミラー24、および制御ユニット14Cを備える。
制御ユニット14Cには、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様の操作部14bと、モニタ14aとが電気的に接続されている。
以下、上記第1の実施形態の偏心測定装置50と異なる点を中心に説明する。
制御ユニット14Cには、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様の操作部14bと、モニタ14aとが電気的に接続されている。
以下、上記第1の実施形態の偏心測定装置50と異なる点を中心に説明する。
光路分岐部16は、光源4からの検査光束の光路を複数の光路に分岐するもので、本実施形態では、光源4の光軸上に配置されたビームスプリッタ16Aと、ビームスプリッタ16Aの側方に配置されたミラー16Bとからなる。
ビームスプリッタ16Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして透過させ、検査光束のうちの他を側方(図4の下側)に反射させるビームスプリッタ面16aを備えている。
ミラー16Bは、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16aによって反射された検査光束を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるものである。
ビームスプリッタ16Aは、光源4からの検査光束のうちの一部を検査光束LAとして透過させ、検査光束のうちの他を側方(図4の下側)に反射させるビームスプリッタ面16aを備えている。
ミラー16Bは、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16aによって反射された検査光束を検査光束LBとして、検査光束LAと略同方向に反射させるものである。
移動レンズ6Aは、集光位置調整機構17Aによって、検査光束LAの光路上で検査光束LAが進む光軸に沿って移動可能に保持され、これにより、検査光束LAの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
同様に、移動レンズ6Bは、集光位置調整機構17Bによって、検査光束LBの光路上で検査光束LBが進む光軸に沿う方向に移動可能に保持され、これにより、検査光束LBの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LBの集光位置は、移動レンズ6A、6Bを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
同様に、移動レンズ6Bは、集光位置調整機構17Bによって、検査光束LBの光路上で検査光束LBが進む光軸に沿う方向に移動可能に保持され、これにより、検査光束LBの光軸に沿う方向の集光位置を変化させることができるようになっている。
したがって、検査光束LA、LBの集光位置は、移動レンズ6A、6Bを個別に移動させることで、個別に変化させることができる。
集光位置調整機構17A(17B)は、検査光束LA(LB)の集光位置を変化させるため、例えば適宜のエンコーダを有するステッピングモータなどを駆動源として、移動レンズ6A(6B)のうち少なくとも1つのレンズを光軸に沿って移動させるレンズ移動機構である。
また、集光位置調整機構17A(17B)は、図5に示すように、制御ユニット14Cに電気的に接続され、制御ユニット14Cからの制御信号によって、移動動作が制御されるとともに、集光位置調整機構17A(17B)のエンコーダ等の位置検出手段によって、移動レンズ6A(6B)の位置情報を制御ユニット14Cに送出するものである。
また、集光位置調整機構17A(17B)は、図5に示すように、制御ユニット14Cに電気的に接続され、制御ユニット14Cからの制御信号によって、移動動作が制御されるとともに、集光位置調整機構17A(17B)のエンコーダ等の位置検出手段によって、移動レンズ6A(6B)の位置情報を制御ユニット14Cに送出するものである。
ビームスプリッタ22Aは、移動レンズ6Aによって集光された検査光束LAの光路上に配置され、検査光束LAの光軸を反射するとともに、反射された光軸がスピンドル3の回転軸線Oと同軸となるようにするビームスプリッタ面22aを備えるものである。
ビームスプリッタ9Bは、上記第1の実施形態と同様のものが、ビームスプリッタ22Aと固定レンズ7との間に配置されている。
ビームスプリッタ9Bは、上記第1の実施形態と同様のものが、ビームスプリッタ22Aと固定レンズ7との間に配置されている。
このように、ビームスプリッタ22A、9Bは、複数の移動レンズ6A、6Bをそれぞれ透過した検査光束LA、LBの光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部を構成している。
固定レンズ7は、上記第1の実施形態と同様の構成を有し、そのレンズ光軸がビームスプリッタ22A、9Bによって合成された検査光束LA、LBの光軸と同軸に合わせて配置され、検査光束LA、LBを、スピンドル3にレンズ枠2を介して保持されたレンズ1Aに向けて集光できるようになっている。
以上に説明した移動レンズ6A、6B、ビームスプリッタ22A、9B、および固定レンズ7は、検査光束照射光学系を構成している。
また、本実施形態のビームスプリッタ22A、9Bは、レンズ1Aの被検面1a、1bでのそれぞれの反射光束La、Lbが固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が検査光束LA、LBの光路を逆方向に進んで透過するようになっている。
また、本実施形態のビームスプリッタ22A、9Bは、レンズ1Aの被検面1a、1bでのそれぞれの反射光束La、Lbが固定レンズ7によって集光されると、それぞれの一部が検査光束LA、LBの光路を逆方向に進んで透過するようになっている。
ビームスプリッタ20は、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過した反射光束Lbの光路上に配置され、反射光束Lbの一部を側方(図4の右側)に反射するビームスプリッタ面20aを備えるものである。
ミラー8は、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過した反射光束Laの光路上に配置され、反射光束Laの一部をビームスプリッタ20で反射された反射光束Lbと略同方向に反射するものである。
ミラー8は、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過した反射光束Laの光路上に配置され、反射光束Laの一部をビームスプリッタ20で反射された反射光束Lbと略同方向に反射するものである。
ミラー8で反射された反射光束Laの光路上には、ミラー8で反射された光軸と同軸に配置され、この光軸に沿う方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズ19Aと、フォーカスレンズ19Aによって集光された反射光束Laをカメラ13の撮像面が配置された一定の像面上に集光させる集光レンズ18Aと、チョッパー15と、このチョッパー15を透過した反射光束Laを透過させるとともに後述のミラー24で反射された反射光束Lbを同軸上に合成するビームスプリッタ面21aを有するビームスプリッタ21と、カメラ13とが、この順に配置されている。
また、ビームスプリッタ20のビームスプリッタ面20aで反射された反射光束Lbの光路上には、ビームスプリッタ面20aで反射された光軸と同軸に配置され、この光軸に沿う方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズ19Bと、フォーカスレンズ19Bによって集光された反射光束Lbを反射光束Laと共通の像面上に集光させる集光レンズ18Bと、チョッパー15と、このチョッパー15を透過した反射光束Lbをビームスプリッタ21のビームスプリッタ面21aに向けて反射するミラー24とが、この順に配置されている。
本実施形態のチョッパー15は、集光レンズ18A、18Bを透過して、共通の像面に向けて集光される反射光束La、Lbのいずれか1つが共通の像面に導かれるように、互いの間に透過と遮光とのタイミングを切り替えるものであり、上記第1の実施形態と同様の構成を備え、制御ユニット14Cの制御信号によって透過および遮光のタイミングがずらされるものである。
このような構成により、フォーカスレンズ19A、19B、集光レンズ18A、18B、ビームスプリッタ21、およびミラー24は、反射光束分岐部によって光路分岐された複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系を構成している。
本実施形態のカメラ13は、上記第1の実施形態と同様の構成からなり、制御ユニット14Cに電気的に接続され、撮像した映像信号を制御ユニット14Cに送出できるようになっている。また、撮像面は、ビームスプリッタ面21a、ミラー24でそれぞれ反射された反射光束La、Lbの共通の像面に配置されている。
制御ユニット14Cの機能ブロック構成は、図5に示すように、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aの測定制御部33を、測定制御部33Cに代えたものである。また、制御ユニット14Cの装置構成は、制御ユニット14Aと同様の構成からなる。
測定制御部33Cは、上記第1の実施形態の各切替手段10aに代えて、集光位置調整機構17A、17Bが電気的に接続され、各切替手段10aに代えて集光位置調整機構17A、17Bの動作を制御するようになっている点のみが測定制御部33と異なる。
すなわち、測定制御部33Cは、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶されたレンズ1Aの光学データに基づいて、集光位置調整機構17A、17Bによって移動レンズ6A、6Bの位置を移動し、固定レンズ7を透過した検査光束LA、LBの集光位置を、それぞれ被検面1a、1bの光学的な各球心位置から光軸に沿う方向にずらすことができるようになっている。
また、集光位置調整機構17A、17Bは、移動レンズ6A、6Bの移動位置の情報を、倍率変更情報として測定制御部33Cに送出し、測定制御部33Cは、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。
すなわち、測定制御部33Cは、操作部14bから入力され、記憶部31に記憶されたレンズ1Aの光学データに基づいて、集光位置調整機構17A、17Bによって移動レンズ6A、6Bの位置を移動し、固定レンズ7を透過した検査光束LA、LBの集光位置を、それぞれ被検面1a、1bの光学的な各球心位置から光軸に沿う方向にずらすことができるようになっている。
また、集光位置調整機構17A、17Bは、移動レンズ6A、6Bの移動位置の情報を、倍率変更情報として測定制御部33Cに送出し、測定制御部33Cは、これらの倍率変更情報を演算処理部32に送出できるようになっている。
このような構成において、集光位置調整機構17A、17Bは、検査光束照射光学系の光学倍率を検査光束の光路ごとに変更する変倍機構を構成している。
次に、偏心測定装置52の動作について上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る偏心測定装置の動作の模式的な原理説明図である。
まず、偏心測定装置52における光路について簡単に説明する。
光源4で発生された発散光束は、光路分岐部16によって、ビームスプリッタ16Aを透過し、移動レンズ6Aに入射する検査光束LAと、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16a、ミラー16Bで反射され移動レンズ6Bに入射する検査光束LBとに分岐される。
移動レンズ6A、6Bの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LBの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1bの光学的な球心位置を中心として適宜のずらし量(ずらし量=0も含む)だけずらされる位置に移動される。
これは、移動レンズ6A、6Bを移動することによって、移動レンズ6Aおよび固定レンズ7、また移動レンズ6Bおよび固定レンズ7からなる各検査光束照射光学系の各光学倍率を検査光束の光路ごとに変更したことに相当する。
光源4で発生された発散光束は、光路分岐部16によって、ビームスプリッタ16Aを透過し、移動レンズ6Aに入射する検査光束LAと、ビームスプリッタ16Aのビームスプリッタ面16a、ミラー16Bで反射され移動レンズ6Bに入射する検査光束LBとに分岐される。
移動レンズ6A、6Bの位置は、固定レンズ7を介した検査光束LA、LBの集光位置が、光軸に沿う方向においてそれぞれ被検面1a、1bの光学的な球心位置を中心として適宜のずらし量(ずらし量=0も含む)だけずらされる位置に移動される。
これは、移動レンズ6A、6Bを移動することによって、移動レンズ6Aおよび固定レンズ7、また移動レンズ6Bおよび固定レンズ7からなる各検査光束照射光学系の各光学倍率を検査光束の光路ごとに変更したことに相当する。
移動レンズ6A、6Bを透過した検査光束LA、LBは、ビームスプリッタ22A、9Bで構成される検査光束合成部によってスピンドル3の回転軸線O上に合成され、固定レンズ7を軸上光束として透過し、それぞれ被検面1a、1bに照射される。
このとき、検査光束LA、LBの各光線は、集光位置が光学的な球心位置であり、かつ被検面1a、1bに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1bに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lbは光路を逆進する。このような反射光束は被検面の光学的な球心位置から発する光束と同等である。
このとき、検査光束LA、LBの各光線は、集光位置が光学的な球心位置であり、かつ被検面1a、1bに偏心がなければ、それぞれ被検面1a、1bに垂直入射する光線(入射角が0°)となるため、それぞれの反射光束La、Lbは光路を逆進する。このような反射光束は被検面の光学的な球心位置から発する光束と同等である。
一方、集光位置が光学的な球心位置からずらされていて、かつ被検面1a、1bに偏心がない場合、検査光束LA、LBの各光線は、ずらし量に応じてそれぞれ被検面1a、1bに斜め入射する光線となる。この場合、例えば、図6に破線で示すように、反射光束La、Lbは、固定レンズ7とレンズ1Aとの間の光路上で、それぞれ実像である反射像FA、FBを形成した後に発散して固定レンズ7側に向かう光束となる。
固定レンズ7に入射した反射光束La、Lbは、固定レンズ7によって集光され、ビームスプリッタ9B、22Aを透過して、ビームスプリッタ20、ミラー8に到達する。
ビームスプリッタ20では、反射光束Lbの一部がビームスプリッタ面20aで反射され、フォーカスレンズ19B、集光レンズ18B、チョッパー15を順次透過して集光され、ミラー24によって反射された後、ビームスプリッタ面21aで、カメラ13側に反射される。
測定者は、フォーカスレンズ19Bを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19B、および集光レンズ18Bを含む光学系の焦点位置を、反射像FB(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1bの反射像FBを、集光レンズ18Bを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Sbとして結像させることができる。
ビームスプリッタ20では、反射光束Lbの一部がビームスプリッタ面20aで反射され、フォーカスレンズ19B、集光レンズ18B、チョッパー15を順次透過して集光され、ミラー24によって反射された後、ビームスプリッタ面21aで、カメラ13側に反射される。
測定者は、フォーカスレンズ19Bを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19B、および集光レンズ18Bを含む光学系の焦点位置を、反射像FB(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1bの反射像FBを、集光レンズ18Bを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Sbとして結像させることができる。
また、ミラー8では、ビームスプリッタ20を透過した反射光束Laが反射され、フォーカスレンズ19A、集光レンズ18A、チョッパー15、ビームスプリッタ21を順次透過してカメラ13側に集光される。
測定者は、フォーカスレンズ19Aを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19A、および集光レンズ18Aを含む光学系の焦点位置を、反射像FA(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1aの反射像FAを、集光レンズ18Aを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Saとして結像させることができる。
測定者は、フォーカスレンズ19Aを光軸に沿って移動させて、固定レンズ7、フォーカスレンズ19A、および集光レンズ18Aを含む光学系の焦点位置を、反射像FA(図6参照)にフォーカスするように合わせることによって、被検面1aの反射像FAを、集光レンズ18Aを介してカメラ13の撮像面上にスポット像Saとして結像させることができる。
被検面1a、1bに偏心がある場合は、偏心量に応じて、反射像FA、FBが光軸に直交する面上で回転軸線Oから離間した位置に形成され、スピンドル3の回転とともに円状の回転軌跡を描く。
これらの回転軌跡の回転半径は、検査光束LA、LBを被検面1a、1bの光学的な球心位置に向けて集光した場合に比べて、検査光束照射光学系の光学倍率が変化しているため、回転半径の大きさが変化する。反射像FA、FBが光学的な球心位置よりも像側に形成される場合、回転半径は拡大されることになる。したがって、図6に示すように、レンズ1Aと固定レンズ7との間の光路上に形成された反射像FA、FBの回転半径は、上記第1の実施形態と同様の偏心量εA、εBを有する場合でも、回転半径rA、rBに比べて増大されている。
このような移動レンズ6A、6Bの集光位置のずらし量に応じた回転半径の変倍率は、移動レンズ6A、6B、ビームスプリッタ22A、9B、固定レンズ7、およびレンズ1Aの曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて演算処理部32によって算出することができる。
反射像FA、FBの回転軌跡は、カメラ13の撮像面上では、スポット像Sa、Sbの回転軌跡となり、第1の実施形態と同様にして、モニタ14aに表示される。
これらの回転軌跡の回転半径は、検査光束LA、LBを被検面1a、1bの光学的な球心位置に向けて集光した場合に比べて、検査光束照射光学系の光学倍率が変化しているため、回転半径の大きさが変化する。反射像FA、FBが光学的な球心位置よりも像側に形成される場合、回転半径は拡大されることになる。したがって、図6に示すように、レンズ1Aと固定レンズ7との間の光路上に形成された反射像FA、FBの回転半径は、上記第1の実施形態と同様の偏心量εA、εBを有する場合でも、回転半径rA、rBに比べて増大されている。
このような移動レンズ6A、6Bの集光位置のずらし量に応じた回転半径の変倍率は、移動レンズ6A、6B、ビームスプリッタ22A、9B、固定レンズ7、およびレンズ1Aの曲率半径、屈折率、面間距離などの光学データに基づいて演算処理部32によって算出することができる。
反射像FA、FBの回転軌跡は、カメラ13の撮像面上では、スポット像Sa、Sbの回転軌跡となり、第1の実施形態と同様にして、モニタ14aに表示される。
次に、偏心測定装置52における偏心測定について説明する。
制御ユニット14Cは、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様にして、カメラ13によりスポット像Sa、Sbを撮像し、演算処理部32によって、スポット像Sa、Sbの回転軌跡の回転半径RA’、RB’を算出する。
次に、演算処理部32は、予め算出され記憶部31に記憶されている反射像FAとスポット像Saとの間の光学系の倍率mA、および反射像FBとスポット像Sbとの間の光学系の倍率mBに基づいて、反射像FA、FBの回転半径rA’、rB’を算出する。
次に、演算処理部32は、記憶部31に記憶された、被検面1a、1b、固定レンズ7、移動レンズ6A、6B等の光学データ、および集光位置調整機構17A、17Bから倍率変更情報として取得された移動レンズ6A、6Bの位置の情報に基づいて、回転半径rA’から被検面1aの偏心量εAを算出する。
次に、演算処理部32は同様の情報に加えて、このように計算された偏心量εAの値に基づいて、回転半径rB’から被検面1bの偏心量εBを算出する。
次に、演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εBの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1bに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置52によれば、隣接する2面の被検面を有するレンズ1Aの被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
制御ユニット14Cは、上記第1の実施形態の制御ユニット14Aと同様にして、カメラ13によりスポット像Sa、Sbを撮像し、演算処理部32によって、スポット像Sa、Sbの回転軌跡の回転半径RA’、RB’を算出する。
次に、演算処理部32は、予め算出され記憶部31に記憶されている反射像FAとスポット像Saとの間の光学系の倍率mA、および反射像FBとスポット像Sbとの間の光学系の倍率mBに基づいて、反射像FA、FBの回転半径rA’、rB’を算出する。
次に、演算処理部32は、記憶部31に記憶された、被検面1a、1b、固定レンズ7、移動レンズ6A、6B等の光学データ、および集光位置調整機構17A、17Bから倍率変更情報として取得された移動レンズ6A、6Bの位置の情報に基づいて、回転半径rA’から被検面1aの偏心量εAを算出する。
次に、演算処理部32は同様の情報に加えて、このように計算された偏心量εAの値に基づいて、回転半径rB’から被検面1bの偏心量εBを算出する。
次に、演算処理部32は、このようにして算出された偏心量εA、εBの数値データを表示制御部34に送出し、表示制御部34を介して、モニタ14aに表示させる。
これにより、被検面1a、1bに関する偏心量の測定が終了する。
このようにして、偏心測定装置52によれば、隣接する2面の被検面を有するレンズ1Aの被検面ごとの偏心量を同時並行的に測定することができる。
本実施形態では、検査光束LA、LBの集光位置は、被検面1a、1bがある一定の偏心量εを有すると仮定した場合に、それぞれのスポット像Sa、Sbの回転半径RA’、RB’が、一定の大きさ、好ましくは等しい大きさになるようにし、かつ大きい方の回転半径がカメラ13の撮像面の範囲にちょうど収まるように設定する。
この設定は、操作部14bから入力されたレンズ1Aの情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33Cが自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33Cを含む制御ユニット14Cは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、検査光束照射光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
この設定は、操作部14bから入力されたレンズ1Aの情報や、上記偏心量εの設定条件に基づいて、演算処理部32によって演算され、この演算結果に基づいて、測定制御部33Cが自動的に設定することが好ましい。この場合、演算処理部32および測定制御部33Cを含む制御ユニット14Cは、被検レンズの光学データから、検査光束を複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、検査光束照射光学系の光学倍率をそれぞれ算出し、光学倍率に応じて、変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を構成している。
このように設定することで、偏心量εに対する検出感度を最大化するとともに、各被検面の間での見かけ上の偏心量の検出感度の差を一定範囲以下に低減することができる。
このため、レンズ1Aのレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
このため、レンズ1Aのレンズ構成により、見かけ上の偏心量のバラツキが大きくなる場合であっても、各被検面の偏心量の検出感度のバラツキが少ない状態で、同時並行的に偏心量測定を行うことができる。
なお、実際の測定に当たっては、被検面の最大の偏心量が、上記の偏心量εを上回る場合や下回る場合がある。このような場合、測定者は、モニタ14aに表示された回転軌跡の大きさを見ながら、必要に応じて、操作部14bから集光位置調整機構17A、17Bによって、移動レンズ6A、6Bの位置を変更する操作入力を行い、偏心量の検出感度を調整することもできる。
また、本実施形態における偏心量の検出感度は、移動レンズ6A、6Bの移動量に応じて連続的かつ無段階的に変化させることができる。
また、本実施形態における偏心量の検出感度は、移動レンズ6A、6Bの移動量に応じて連続的かつ無段階的に変化させることができる。
以上に説明したように、偏心測定装置52によれば、変倍機構によって被検面での各反射像の回転軌跡の回転半径をそれぞれ変倍することができるので、複数の被検面を同時並行的に測定する場合に、偏心量の検出感度を各被検面ごとに個別に変えることができる。
なお、上記の説明では、一例として、3つの被検面を有する被検レンズ1に対応して検査光束照射光学系および反射光束取得光学系が3系統設けられた場合、また、2つの被検面を有するレンズ1Aに対応して検査光束照射光学系および反射光束取得光学系が2系統設けられた場合の例で説明したが、被検面の数がさらに多い場合でもすべての被測定面を同時並行的に測定できるように、検査光束照射光学系、および反射光束取得光学系の系統を4系統以上に増やしてもよい。
ただし、被検面の面数と、検査光束照射光学系および反射光束取得光学系の系統数は、必ずしも合致させる必要はない。例えば、被検面が3面以上ある場合に偏心測定装置50の構成を採用しても、上記に測定を隣接する3面の被検面ごとに行うことによって、1面ごとに被検面の偏心測定を行う場合に比べて、迅速な偏心量測定を行うことができる。
ただし、被検面の面数と、検査光束照射光学系および反射光束取得光学系の系統数は、必ずしも合致させる必要はない。例えば、被検面が3面以上ある場合に偏心測定装置50の構成を採用しても、上記に測定を隣接する3面の被検面ごとに行うことによって、1面ごとに被検面の偏心測定を行う場合に比べて、迅速な偏心量測定を行うことができる。
また、上記第1の実施形態の説明では、変倍部10A等では、それぞれ光学倍率の異なるそれぞれ2つの結像レンズA1、A2等を備える場合の例で説明したが、これは一例であって、各変倍部の備える結像レンズの数は必要に応じて設定すればよく2つには限定されない。
また、上記第1の実施形態の説明では、結像倍率変更機構が、光学倍率の異なる結像レンズを切り替えて段階的に光学倍率を切り替える場合の例で説明したが、連続的に倍率と切り替える機構を採用してもよい。
また、上記の各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、偏心測定装置52の反射像取得光学系に、その光学倍率を変更する結像倍率変更機構を追加してもよい。
例えば、偏心測定装置52の反射像取得光学系に、その光学倍率を変更する結像倍率変更機構を追加してもよい。
1 被検レンズ
1A レンズ(被検レンズ)
1a、1b、1c 被検面
3 スピンドル(回転保持部)
4 光源
5 光路分岐部(検査光束分岐部)
6A、6B、6C 移動レンズ
7 固定レンズ
8、11、24 ミラー
9B、9C、12A、12B、20、21 ビームスプリッタ
10A、10B、10C 変倍部
10a 切替手段
13 カメラ(撮像部)
14A、14B、14C 制御ユニット
14a モニタ
14b 操作部
15 チョッパー
16 光路分岐部
17A、17B 集光位置調整機構
18A、18B 集光レンズ
19A、19B フォーカスレンズ
31 記憶部
32 演算処理部
33、33C 測定制御部
50、51、52 偏心測定装置
A1、A2、B1、B2、C1、C2 結像レンズ
FA、FB、FC 反射像
LA、LB、LC 検査光束
La、Lb、Lc 反射光束
MA、MB、MC 光学倍率
RA、RB、RC、RA’、RB’ 回転半径
rA、rB、rC、rA’、rB’ 回転半径(反射像の回転半径)
Sa、Sb、Sc スポット像
O 回転軸線
1A レンズ(被検レンズ)
1a、1b、1c 被検面
3 スピンドル(回転保持部)
4 光源
5 光路分岐部(検査光束分岐部)
6A、6B、6C 移動レンズ
7 固定レンズ
8、11、24 ミラー
9B、9C、12A、12B、20、21 ビームスプリッタ
10A、10B、10C 変倍部
10a 切替手段
13 カメラ(撮像部)
14A、14B、14C 制御ユニット
14a モニタ
14b 操作部
15 チョッパー
16 光路分岐部
17A、17B 集光位置調整機構
18A、18B 集光レンズ
19A、19B フォーカスレンズ
31 記憶部
32 演算処理部
33、33C 測定制御部
50、51、52 偏心測定装置
A1、A2、B1、B2、C1、C2 結像レンズ
FA、FB、FC 反射像
LA、LB、LC 検査光束
La、Lb、Lc 反射光束
MA、MB、MC 光学倍率
RA、RB、RC、RA’、RB’ 回転半径
rA、rB、rC、rA’、rB’ 回転半径(反射像の回転半径)
Sa、Sb、Sc スポット像
O 回転軸線
Claims (4)
- 光源と、複数の被検面を有する被検レンズを回転可能に保持する回転保持部とを有し、前記回転保持部により回転された前記被検レンズに前記光源で発生された検査光束を照射し、前記検査光束の反射光束による反射像の回転軌跡を取得して、前記複数の被検面の偏心量を測定する偏心測定装置であって、
前記光源からの前記検査光束の光路を複数の光路に分岐する検査光束分岐部と、
該検査光束分岐部で分岐された前記複数の光路上でそれぞれ光軸に沿う方向に移動可能に設けられた複数の移動レンズと、該複数の移動レンズをそれぞれ透過した前記各検査光束の光路を、同一の光軸上を進むように合成する検査光束合成部と、該検査光束合成部によって合成された前記各検査光束を、前記回転保持部に保持された前記被検レンズに向けて集光する固定レンズとを有する検査光束照射光学系と、
前記複数の被検面での各反射光束の光路を複数の光路に分岐する反射光束分岐部と、
該反射光束分岐部によって光路分岐された前記複数の被検面ごとの反射光束による反射像を、共通の像面上にそれぞれ結像させる反射像取得光学系と、
該反射像取得光学系における前記共通の像面に撮像面が配置された撮像部と、
前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率を前記検査光束または前記反射光束の光路ごとに変更する変倍機構と、
該変倍機構による倍率変更情報を取得し該倍率変更情報に基づいて、前記撮像部で取得された前記各反射像の回転軌跡から前記複数の被検面の偏心量を算出する演算処理部とを備えることを特徴とする偏心測定装置。 - 前記反射像取得光学系は、
倍率変更可能な結像光学系を備え、
前記変倍機構は、
前記結像光学系の光学倍率を変更し、変更された光学倍率の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する結像倍率変更機構からなることを特徴とする請求項1に記載の偏心測定装置。 - 前記反射像取得光学系は、
焦点位置調整可能に設けられた結像光学系を備え、
前記変倍機構は、
前記検査光束照射光学系の前記各移動レンズを光軸に沿う方向に移動させて前記固定レンズを透過した各検査光束の集光位置を、前記複数の被検面の光学的な各球心位置から前記光軸に沿う方向にずらし、前記各集光位置のずらし量の情報を前記倍率変更情報として、前記演算処理部に送出する集光位置調整機構からなることを特徴とする請求項1に記載の偏心測定装置。 - 前記被検レンズの光学データから、前記検査光束を前記複数の被検面の光学的な各球心位置に向けて集光した場合の前記各反射像の回転軌跡の回転半径を算出し、これらの回転半径を予め決められた一定範囲内の大きさに変更する、前記検査光束照射光学系および前記反射像取得光学系の少なくともいずれかの光学倍率をそれぞれ算出し、該光学倍率に応じて、前記変倍機構の変倍動作を制御する変倍機構制御部を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の偏心測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009096380A JP2010249543A (ja) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 偏心測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009096380A JP2010249543A (ja) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 偏心測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010249543A true JP2010249543A (ja) | 2010-11-04 |
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ID=43312059
Family Applications (1)
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JP2009096380A Withdrawn JP2010249543A (ja) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 偏心測定装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021096131A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | キヤノン株式会社 | 偏芯計測方法および偏芯計測装置 |
-
2009
- 2009-04-10 JP JP2009096380A patent/JP2010249543A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021096131A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | キヤノン株式会社 | 偏芯計測方法および偏芯計測装置 |
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