JP2019152554A - Lens thickness measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズの肉厚を非接触で測定するためのレンズ厚測定装置に関する。 The present invention relates to a lens thickness measuring apparatus for measuring the thickness of a lens in a non-contact manner.
レンズの肉厚、特にレンズの中心厚を測定することは、難しい作業であることが知られている。その理由は、レンズの中心厚に該当するレンズの測定箇所が、レンズ上の１点でしかないからである。レンズの中心厚を測定することは、光学性能に起因する要素でありながら、その測定方法は確立しておらず、レンズに直接接触してレンズの厚みを測定することが、特許文献１に開示されている。 It is known that measuring the lens thickness, particularly the center thickness of the lens, is a difficult task. The reason is that there is only one measurement point on the lens corresponding to the center thickness of the lens. Although measuring the center thickness of a lens is an element resulting from optical performance, the measurement method has not been established, and it is disclosed in Patent Document 1 that the lens thickness is measured by directly contacting the lens. Has been.
しかし、接触式のデジタル厚み計や、特許文献１に記載の接触式の厚み測定装置を用いて、精密なレンズの面に直接接触してレンズの厚みを測定することは、実際には避けたい。接触式の厚み計や厚み測定装置の使用を避けたい理由としては、接触子がレンズの面に直接接触するので、精密なレンズ面に接触傷がつく恐れがあることと、どこがレンズの中心厚であるかが探しにくいためである。 However, it is actually desirable to avoid measuring the lens thickness by directly contacting the surface of a precise lens using a contact-type digital thickness meter or a contact-type thickness measuring device described in Patent Document 1. . The reason for avoiding the use of contact-type thickness gauges and thickness measuring devices is that the contact is in direct contact with the lens surface, which may cause contact damage to the precise lens surface, and where the center thickness of the lens is. This is because it is difficult to find out.
特に、昨今光学系の性能がますます上がるばかりであり、特に高精度光学系では、厳密なレンズの中心厚およびレンズの面間隔が規定されている。また、最近のデジタル一眼レフには、カーブの大きな非球面レンズが多用されており、レンズ（玉）の精度が、デジタル一眼レフ等の製品の性能を左右する。 In particular, the performance of optical systems has been increasing more and more recently, and particularly in high-precision optical systems, exact lens center thickness and lens surface spacing are prescribed. In addition, recent digital single lens reflex cameras use aspherical lenses with large curves, and the accuracy of the lens (ball) affects the performance of products such as digital single lens reflex cameras.
これらの高精度光学系では、レンズの肉厚誤差は、設計値±数十μｍで明記され、隣接のレンズが接触しないように、正確なレンズの肉厚管理が必要である。 In these high-precision optical systems, the lens thickness error is specified by a design value ± several tens of μm, and accurate lens thickness management is necessary so that adjacent lenses do not come into contact with each other.
レンズの肉厚測定では、概ね次の３つの課題がある。
（１）レンズの肉厚はレンズの種類により全て異なることから、その厚みがレンズの種類毎で変動する。
（２）凸レンズの最厚位置（頂点位置）あるいは凹レンズの最薄位置の検出が難しく、どこが最厚位置（頂点位置）あるいは最薄位置かがわからない。特に、浅い凹レンズの場合には、最薄位置が特定しにくい。
（３）レンズの測定面がＲ面であることで、平面の厚み測定ではない。
In measuring the lens thickness, there are generally the following three problems.
(1) Since the lens thickness varies depending on the type of lens, the thickness varies depending on the type of lens.
(2) It is difficult to detect the thickest position (vertex position) of the convex lens or the thinnest position of the concave lens, and it is not possible to know where the thickest position (vertex position) or the thinnest position is. In particular, in the case of a shallow concave lens, it is difficult to specify the thinnest position.
(3) Since the measurement surface of the lens is an R surface, it is not a flat thickness measurement.
このため、各種のレンズの中心厚を測定することが難しい。 For this reason, it is difficult to measure the center thickness of various lenses.
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、各種のレンズの厚みをレンズの面に傷を付けずに、高精度かつ容易に測定することができるレンズ厚測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a lens thickness measuring apparatus that can easily and accurately measure the thickness of various lenses without damaging the lens surface. Is to provide.
前述した目的を達成するため、本発明に係る第１の態様のレンズ厚測定装置は、測定対象であるレンズの厚みを測定するレンズ厚測定装置であり、前記レンズを配置するステージと、前記ステージに配置された前記レンズの一方の面側に配置されて、前記一方の面に光を照射して反射した光を受けることで前記一方の面までの距離を得る第１変位計と、前記ステージに配置された前記レンズの他方の面側に配置されて、前記他方の面に光を照射して反射した光を受けることで前記他方の面までの距離を得る第２変位計と、前記レンズの厚みを、前記第１変位計で得た前記一方の面までの距離と、前記第２変位計で得た前記他方の面までの距離に基づいて、非接触で測定する制御部と、を備え、前記第１変位計と前記第２変位計は、前記レンズを通る１つの軸方向に沿って配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the lens thickness measuring apparatus according to the first aspect of the present invention is a lens thickness measuring apparatus that measures the thickness of a lens that is a measurement target, the stage on which the lens is disposed, and the stage A first displacement meter that is disposed on one surface side of the lens disposed on the surface of the lens and obtains a distance to the one surface by receiving light reflected on the one surface and the stage; and A second displacement meter disposed on the other surface side of the lens disposed on the second surface to obtain a distance to the other surface by irradiating the other surface with light and reflecting the light; and the lens A non-contact measuring unit based on the distance to the one surface obtained by the first displacement meter and the distance to the other surface obtained by the second displacement meter. The first displacement meter and the second displacement meter include the lens Characterized in that it is disposed along one axial through.
第１の態様の発明では、レンズの厚みを、第１変位計で得た一方の面までの距離と、第２変位計で得た一方の面までの距離に基づいて、非接触で測定できる。このため、各種のレンズの厚みをレンズの面に傷を付けずに、容易に測定することができる。 In the invention of the first aspect, the thickness of the lens can be measured in a non-contact manner based on the distance to one surface obtained by the first displacement meter and the distance to one surface obtained by the second displacement meter. . For this reason, the thickness of various lenses can be easily measured without scratching the lens surface.
また、本発明に係る第２の態様のレンズ厚測定装置は、第１の態様において、前記第１変位計を、前記軸方向に沿って前記レンズの前記一方の面に対して前記非接触で測定するのに用いられる所定の基準距離まで近づける第１送りユニットと、前記第２変位計を、前記軸方向に沿って前記レンズの前記他方の面に対して前記非接触で測定するのに用いられる所定の基準距離まで近づける第２送りユニットと、を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the lens thickness measuring apparatus according to the first aspect, wherein the first displacement meter is arranged in the non-contact manner with respect to the one surface of the lens along the axial direction. A first feed unit that approaches a predetermined reference distance used for measurement and the second displacement meter are used to measure the second surface of the lens in the non-contact manner along the axial direction. And a second feed unit that is brought close to a predetermined reference distance.
第２の態様の発明では、第１送りユニットと第２送りユニットは、第１変位計と第２変位計を、それぞれ非接触測定に用いる所定の基準距離、例えばワーキングディスタンスの位置に位置決めすることができる。第１変位計と第２変位計は、レンズの一方の面と他方の面に対して、所定の基準距離を保つようにする。従って、レンズの種類により、レンズの厚みが異なるが、レンズの厚みの違いがあっても、レンズの厚みの非接触測定ができる。 In the second aspect of the invention, the first feed unit and the second feed unit position the first displacement meter and the second displacement meter at a predetermined reference distance used for non-contact measurement, for example, a working distance. Can do. The first displacement meter and the second displacement meter maintain a predetermined reference distance with respect to one surface and the other surface of the lens. Therefore, although the lens thickness varies depending on the type of lens, even if there is a difference in lens thickness, non-contact measurement of the lens thickness can be performed.
また、本発明に係る第３の態様のレンズ厚測定装置は、第２の態様において、前記第１変位計の前記軸方向に関する位置を測定する第１位置測定機と、前記第２変位計の前記軸方向に関する位置を測定する第２位置測定機と、を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a lens thickness measuring apparatus according to the second aspect, comprising: a first position measuring device that measures a position of the first displacement meter in the axial direction; and a second displacement meter. And a second position measuring device for measuring a position in the axial direction.
第３の態様の発明では、第１変位計と第２変位計の軸方向に関する位置は、第１位置測定機と第２位置測定機により正確に測定して、制御部に対して通知するので、レンズの厚みを正確に測定できる。 In the invention of the third aspect, the positions of the first displacement meter and the second displacement meter in the axial direction are accurately measured by the first position measuring device and the second position measuring device and notified to the control unit. The lens thickness can be measured accurately.
また、本発明に係る第４の態様のレンズ厚測定装置は、第２または第３の態様において、前記第１変位計を、前記軸方向に沿って前記レンズの前記一方の面に対して前記所定の基準距離まで近づける設定をするために、前記第１変位計から光を照射して基準となる前記軸方向についての厚みが既知のブロックゲージの一方の面で反射した光を前記第１変位計で受け、前記第２変位計を、前記軸方向に沿って前記レンズの前記他方の面に対して前記所定の基準距離まで近づける設定をするために、前記第２変位計から光を照射して基準となる前記ブロックゲージの他方の面で反射した光を前記第２変位計で受け、前記制御部は、前記ブロックゲージの前記軸方向に関する厚みと、前記第１変位計と前記レンズの前記一方の面との間の前記所定の基準距離と、前記第２変位計と前記レンズの前記他方の面との間の前記所定の基準距離と、前記第１位置測定機により得られる第１変位計の前記軸方向に関する変位位置と、前記第２位置測定機により得られる第２変位計の前記軸方向に関する変位位置と、から、前記レンズの厚みを得ることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the lens thickness measuring apparatus according to the second or third aspect, wherein the first displacement meter is moved with respect to the one surface of the lens along the axial direction. In order to set a distance close to a predetermined reference distance, light reflected from one surface of a block gauge having a known thickness in the axial direction serving as a reference by irradiating light from the first displacement meter is used as the first displacement. In order to set the second displacement meter close to the predetermined reference distance with respect to the other surface of the lens along the axial direction, light is emitted from the second displacement meter. The second displacement meter receives the light reflected by the other surface of the block gauge serving as a reference, and the control unit has a thickness in the axial direction of the block gauge, the first displacement meter, and the lens. The predetermined distance between one side and the other side A quasi-distance, the predetermined reference distance between the second displacement meter and the other surface of the lens, a displacement position in the axial direction of the first displacement meter obtained by the first position measuring device, The thickness of the lens is obtained from a displacement position in the axial direction of a second displacement meter obtained by the second position measuring device.
第４の態様の発明では、制御部は、軸方向についての厚みが既知のブロックゲージを利用して校正することで、レンズの厚み、例えばレンズの中心厚を、非接触で容易に測定することができる。 In the fourth aspect of the invention, the control unit can easily measure the thickness of the lens, for example, the center thickness of the lens in a non-contact manner by calibrating using a block gauge whose thickness in the axial direction is known. Can do.
また、本発明に係る第２の態様のレンズ厚測定装置は、第１から第４いずれかの態様において、前記レンズを配置した前記ステージを保持して、前記ステージを前記軸方向と直交する面に沿って移動可能なテーブルを備え、前記制御部は、予め定めた測定範囲内で、所定の測定点数について前記レンズの厚みを測定するために、前記テーブルを前記軸方向と直交する面において移動する動作の制御を行うことを特徴とする。 A lens thickness measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is the surface of the first aspect, wherein the stage on which the lens is arranged is held and the stage is orthogonal to the axial direction. The control unit moves the table in a plane perpendicular to the axial direction in order to measure the thickness of the lens at a predetermined number of measurement points within a predetermined measurement range. It is characterized by controlling the operation.
第５の態様の発明では、制御部がテーブルを移動することで、予め定めた測定範囲内で、所定の測定点数について、レンズの厚みの多点測定が自動的に行える。このため、レンズの最厚部や最薄部の位置や、レンズの厚みのバラツキが、自動的に容易に判明する。 In the fifth aspect of the invention, the control unit moves the table to automatically perform multi-point measurement of the lens thickness for a predetermined number of measurement points within a predetermined measurement range. For this reason, the position of the thickest part and the thinnest part of the lens and the variation in the thickness of the lens are automatically determined easily.
本発明によれば、各種のレンズの厚みをレンズの面に傷を付けずに、容易に測定することができるレンズ厚測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lens thickness measuring apparatus which can measure easily the thickness of various lenses, without scratching the surface of a lens can be provided.
以下、図面を用いて、実施するための形態（以下、実施形態と称する）を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
（レンズ厚測定装置１の全体構成例） (Overall configuration example of the lens thickness measuring apparatus 1)
図１は、本発明の実施形態のレンズ厚測定装置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a lens thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１に示すレンズ厚測定装置１は、非接触レンズ中心厚測定機ともいうことができる。レンズ厚測定装置１は、各種の光学要素、例えば凸レンズ（両凸レンズ、平凸レンズ）、凹レンズ（両凹レンズ、平凹レンズ）、メニスカス、非球面レンズ等の肉厚、特に中心厚を、非接触で精密に測定することができる。 The lens thickness measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 can also be called a non-contact lens center thickness measuring machine. The lens thickness measuring apparatus 1 is a non-contact precision measurement of various optical elements such as convex lenses (biconvex lenses, plano-convex lenses), concave lenses (biconcave lenses, plano-concave lenses), meniscuses, aspherical lenses, etc. Can be measured.
レンズ厚測定装置１の基本性能の一例を挙げれば、厚み測定範囲が、１ｍｍ〜２1ｍｍであり、厚み測定精度は、校正されたブロックゲージ（後述する）に対して、±２μｍ以下である。また、光学要素の測定範囲の直径φは、最小で数ｍｍ〜最大で１２０ｍｍである。レンズ厚測定装置１の重量は、約３０ｋｇであり、寸法は、幅が３５０ｍｍ、奥行が５９０ｍｍ、そして高さが６５４ｍｍである。しかし、レンズ厚測定装置１の基本性能は、これらの数値に限定されるものではない。 As an example of the basic performance of the lens thickness measuring apparatus 1, the thickness measurement range is 1 mm to 21 mm, and the thickness measurement accuracy is ± 2 μm or less with respect to a calibrated block gauge (described later). Further, the diameter φ of the measurement range of the optical element is a few mm to a maximum of 120 mm. The lens thickness measuring device 1 has a weight of about 30 kg, and the dimensions are 350 mm in width, 590 mm in depth, and 654 mm in height. However, the basic performance of the lens thickness measuring apparatus 1 is not limited to these numerical values.
図１に示すレンズ厚測定装置１が測定するレンズ厚とは、レンズの肉厚である。レンズが凸レンズの場合には、凸レンズの中心部の最も厚い肉厚の部分を、「レンズの中心厚」と呼ぶ。レンズが凹レンズの場合には、凹レンズの中心部の最も薄い肉厚の部分を、「レンズの中心厚」と呼ぶ。レンズ厚測定装置１は、レンズの肉厚、好ましくはレンズの中心厚を測定する。 The lens thickness measured by the lens thickness measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is the lens thickness. In the case where the lens is a convex lens, the thickest portion of the central portion of the convex lens is referred to as “lens center thickness”. When the lens is a concave lens, the thinnest portion of the central portion of the concave lens is referred to as “lens center thickness”. The lens thickness measuring device 1 measures the thickness of the lens, preferably the center thickness of the lens.
図１に示すように、レンズ厚測定装置１は、本体２と、測定部３と、制御装置４を有する。本体２は、測定部３を保護している筐体であり、本体２は、測定用の台５に置かれている。本体２の底部２Ｔは、水平度を確保するために、好ましくは四隅位置に高さ調整用のアジャスタ２Ｓを有している。このアジャスタ２Ｓを調整することで、本体２は、Ｘ−Ｙ面に沿って水平状態に保持できる。
As shown in FIG. 1, the lens thickness measuring device 1 includes a
なお、図１において、左右方向をＸ方向で示し、紙面に垂直方向をＹ方向で示し、高さ方向をＺ方向で示している。Ｘ方向、Ｙ方向、そしてＺ方向は、互いに直交している。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とも呼ぶ。 In FIG. 1, the left-right direction is indicated by the X direction, the direction perpendicular to the paper surface is indicated by the Y direction, and the height direction is indicated by the Z direction. The X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other. The X direction, the Y direction, and the Z direction are also referred to as an X axis, a Y axis, and a Z axis.
（測定部３） (Measurement unit 3)
図１に示す測定部３は、操作機構部１０と、レンズＬの一方の面側に配置されている第１変位計１１、第１エンコーダ２１、第１Ｚ軸モータ３１と、レンズＬの他方の面側に配置されている第２変位計１２、第２エンコーダ２２、第２Ｚ軸モータ３２と、ステージ４０と、電動ＸＹテーブル５０と、を有する。
The measurement unit 3 shown in FIG. 1 includes an
第１エンコーダ２１と第２エンコーダ２２は、リニアエンコーダであり、第１エンコーダ２１と第２エンコーダ２２のスケール分解能は、例えば０．４μｍである。第１エンコーダ２１は、第１変位計１１のＺ方向に関する変位位置を測定するための第１位置測定機の例であり、第２エンコーダ２２は、第２変位計１２のＺ方向に関する変位位置を測定するための第２位置測定機の例である。第１Ｚ軸モータ３１と第２Ｚ軸モータ３２は電動モータである。
The
（操作機構部１０） (Operation mechanism unit 10)
図１に示す操作機構部１０は、金属製であり、基台１０Ｂと、第１リニアガイド１０Ｃと、第２リニアガイド１０Ｄを有する。基台１０Ｂは、Ｘ−Ｚ平面に配置されている板状の部材であり、上下部に上部取付部１０Fと、下部取付部１０Ｇを有する。第１リニアガイド１０Ｃ、１０Ｃは、基台１０Ｂの上半分の領域に固定され、第２リニアガイド１０Ｄ、１０Ｄは、基台１０Ｂの下半分の領域に固定されている。
The
第１リニアガイド１０Ｃ、１０Ｃと、第２リニアガイド１０Ｄ、１０Ｄは、Ｚ方向に沿って設けられている。第１リニアガイド１０Ｃ、１０Ｃの下端部と、第２リニアガイド１０Ｄ、１０Ｄの上端部の空間には、ステージ４０と電動ＸＹテーブル５０が配置されている。
The first
第１リニアガイド１０Ｃ、１０Ｃは、第１移動体６１の左右端部をＺ方向に沿って直線移動のガイドを行う。同様にして、第２リニアガイド１０Ｄ、１０Ｄは、第２移動体６２の左右端部をＺ方向に沿って直線移動のガイドを行う。第１移動体６１は、第１変位計１１を保持している。第２移動体６２は、第２変位計１２を保持している。第１変位計１１は、ステージ４０のレンズＬに向かって、下向きに光を発生できるように配置されている。第２変位計１２は、ステージ４０のレンズＬに向かって、上向きに光を発生できるように配置されている。
The first
（第１Ｚ軸モータ３１と第２Ｚ軸モータ３２）
(First Z-
第１Ｚ軸モータ３１は、上部取付部１０Fに取り付けられている。第２Ｚ軸モータ３２は、下部取付部１０Ｇに取り付けられている。第１Ｚ軸モータ３１の出力軸は、送りねじ１０Ｍに接続されており、第２Ｚ軸モータ３２の出力軸は、送りねじ１０Ｎに接続されている。
The first Z-
第１Ｚ軸モータ３１の送りねじ１０Ｍは、第１移動体６１のメネジにかみ合っている。これにより、制御部１００の指令により、送りねじ１０Ｍが正逆回転することで、第１移動体６１は第１リニアガイド１０Ｃ、１０Ｃによりガイドされながら、Ｚ方向に沿って上下移動して位置決め可能である。
The
同様にして、第２Ｚ軸モータ３２の送りねじ１０Ｎは、第２移動体６２のメネジにかみ合っている。これにより、制御部１００の指令により、送りねじ１０Ｎが正逆回転することで、第２移動体６２は第２リニアガイド１０Ｄ、１０Ｄによりガイドされながら、Ｚ方向に沿って上下移動して位置決め可能である。
Similarly, the
第１エンコーダ２１は、第１リニアガイド１０Ｃに取り付けられている。第１エンコーダ２１は、第１変位計１１自体のＺ方向の位置を測定する。これにより、制御部１００は、第１エンコーダ２１から、第１変位計１１自体のＺ方向の位置を、第１エンコーダ変位として得ることができる。
The
同様にして、第２エンコーダ２２は、第２リニアガイド１０Ｄに取り付けられている。第２エンコーダ２２は、第２変位計１２自体のＺ方向の位置を測定する。これにより、制御部１００は、第２エンコーダ２２から、第２変位計１２自体のＺ方向の位置を、第２エンコーダ変位として得ることができる。
Similarly, the
このように、第１Ｚ軸モータ３１と第２Ｚ軸モータ３２は、第１移動体６１と第２移動体６２をそれぞれＺ方向に沿って所定の上下移動させる役割を有する。これに対して、第１エンコーダ２１は、第１変位計１１自体のＺ方向に関する位置を測定する役割を有する。第２エンコーダ２２は、第２変位計１２自体のＺ方向に関する位置を測定する役割を有する。
Thus, the 1st Z-
このように、測定部３は、Ｚ方向に関して、第１エンコーダ２１と第２エンコーダ２２と、非接触式の第１変位計１１と第２変位計１２の両方を用いている。これにより、レンズの種類により測定対象であるレンズの肉厚が大きく変わっても、測定時の追従が可能である。
As described above, the measurement unit 3 uses both the
（第１変位計１１と第２変位計１２）
(
図１に示す第１変位計１１と第２変位計１２としては、非接触式変位計を用いる。このように、非接触式変位計を用いるのは、接触式変位計と比べて、レンズ厚を測定する際に、レンズに接触傷がつくのを防ぐことができ、レンズの面の多数の測定箇所（測定点）の厚みを容易に測定できるからである。
As the
非接触式変位計としての第１変位計１１と第２変位計１２としては、共焦点型白色ファイバ同軸変位計を用いることができる。共焦点型白色ファイバ同軸変位計の好ましい例は、例えばオムロン株式会社製のファイバ同軸変位センサであるＺＷ７０００シリーズ（一例としてＺＷ−Ｓ７０２０）である。この非接触式の共焦点型白色ファイバ同軸変位計は、曲面を有するレンズに光を当てた場合に、その光の反射光を確実に受光できる光ファイバ束を有する。
A confocal white fiber coaxial displacement meter can be used as the
第１変位計１１と第２変位計１２の性能の一例を挙げると、ＺＷ−Ｓ７０１０の測定範囲は、予め決めた所定の基準距離としての（ワーキングディスタンス）ＷＤが２０ｍｍ±１ｍｍであり、傾斜角度追従性が±約１５°、静止分解能が０．００８μｍであり、光のスポット径が７０ｍｍである。変位計が発する光と、この光がレンズの面で反射する反射光と、が形成する傾斜角度は、例えば±２０度の角度まで追従が可能である。
As an example of the performance of the
なお、後程、図５を参照して説明するが、図５に示す所定の基準距離としての（ワーキングディスタンス）ＷＤは、第１変位計１１とレンズＬの一方の面（上面）との間の距離であり、第２変位計１２とレンズＬの他方の面（下面）との間の距離である。
As will be described later with reference to FIG. 5, the (working distance) WD as the predetermined reference distance shown in FIG. 5 is between the
（ステージ４０と電動ＸＹテーブル５０）
(
次に、ステージ４０と、電動ＸＹテーブル５０について、図１と図２を参照して説明する。図２は、図１に示すステージ４０と電動ＸＹテーブル５０の好ましい具体例を示す斜視図である。
Next, the
図２に示すように、電動ＸＹテーブル５０は、ベース５１と、第１移動台５２と、第２移動台５３と、モータ５４，５５を有する。ベース５１は、図１に示す基台１０Ｂに固定されている。第１移動台５２はベース５１の上に配置され、第２移動台５３は第１移動台５２の上に配置されている。ステージ４０は、第２移動台５３の上に着脱可能に配置されている。
As shown in FIG. 2, the electric XY table 50 includes a
制御部１００がモータ５４を駆動することにより、第１移動台５２は、ベース５１上において、Ｙ方向に移動して位置決め可能である。また、制御部１００がモータ５５を駆動することにより、第２移動台５３は、第１移動台５２上において、Ｘ方向に移動して位置決め可能である。
When the
これにより、第２移動台５３上のステージ４０は、レンズＬの所定の測定範囲内において、多数の測定箇所の厚みを測定するために、Ｘ方向とＹ方向について、移動して位置決め可能である。
Accordingly, the
図２に示すステージ４０は、円板型であり、例えば３つのレンズ位置決め具６０と、スケール６１を有する。３つのレンズ位置決め具６０は、角度１２０度ごとに配置されている。各レンズ位置決め具６０は、スライド溝部６２を有する。各レンズ位置決め具６０は、留めネジ６３を有する。各レンズ位置決め具６０は、留めネジ６３を緩めて、スライド溝部６２に沿って半径方向にスライドして位置決めした後に、再度留めネジ６３を締めることにより、固定することができる。
The
各レンズ位置決め具６２は、２本のレンズ位置決めピン６４を有する。各レンズ位置決め具６０は、レンズ位置決めピン６４を、測定対象であるレンズＬの外縁に当てる。これにより、レンズＬは、３方向からステージ４０の中心にセンターリングでき、動かないように確実に位置決めすることができる。
Each
（制御装置４） (Control device 4)
図１に示すように、操作部４は、制御ボックス７０と、コンピュータ７１を有する。コンピュータ７１は、キーボード７２と、モニタ７３を有する。作業者は、例えばキーボード７２を用いて、制御ボックス７０の制御部１００に対して、各種の測定条件等を入力できる。モニタ７３は、各種の測定に関する情報を表示する。
As shown in FIG. 1, the
制御部１００は、第１変位計１１からの変位測定値Ｑと、第２変位計１２からの変位測定値Ｑを受信する。制御部１００は、第１エンコーダ２１からのエンコーダ変位Ｋと、第２エンコーダ２２からのエンコーダ変位Ｋを受信する。制御部１００は、第１Ｚ軸モータ３１と、第２Ｚ軸モータ３２と、電動ＸＹテーブル５０のモータ５４，５５の動作を制御する。
The
（測定例） (Measurement example)
次に、上述したレンズ厚測定装置１を用いて、測定対象であるレンズＬの厚み、例えばレンズＬの中心厚を測定する測定例を説明する。 Next, a measurement example for measuring the thickness of the lens L that is the measurement target, for example, the center thickness of the lens L, using the lens thickness measuring apparatus 1 described above will be described.
図３は、測定対象であるレンズＬの種類が異なる例を示している。図３（Ａ）では、凸レンズ（両凸レンズ）Ｌ１が測定対象であり、図３（Ｂ）では、凹レンズ（両凹レンズ）Ｌ２が測定対象である。凸レンズＬ１と凹レンズＬ２のように、レンズＬの種類が異なると、レンズの厚みが異なる。このため、第１変位計１１と第２変位計１２のＺ方向に関する位置をレンズＬの種類ごとに変えるために、第１変位計１１と第２変位計１２との間の距離Ｇ１、Ｇ２を変更する必要がある。
FIG. 3 shows an example in which the type of lens L to be measured is different. In FIG. 3A, the convex lens (biconvex lens) L1 is the measurement target, and in FIG. 3B, the concave lens (biconcave lens) L2 is the measurement target. If the type of the lens L is different, such as the convex lens L1 and the concave lens L2, the thickness of the lens is different. For this reason, in order to change the position of the
そこで、図１に示すレンズ厚測定装置１では、レンズの種類に合わせて、この距離Ｇ１、Ｇ２を自由に変更することができる。すなわち、距離Ｇ１、Ｇ２を変更するのは、図１に示す第１Ｚ軸送りユニット１２１と第２Ｚ軸送りユニット１２２である。第１Ｚ軸送りユニット１２１は、第１Ｚ軸モータ３１と送りねじ１０Ｍと第１移動体６１からなり、第２Ｚ軸送りユニット１２２は、第２Ｚ軸モータ３２と送りねじ１０Ｎと第２移動体６２からなる。
Therefore, in the lens thickness measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, the distances G1 and G2 can be freely changed according to the type of lens. That is, the distances G1 and G2 are changed between the first Z-
第１Ｚ軸送りユニット１２１は、第１移動体６１と一体になっている第１変位計１１のＺ方向に関する位置を変更する。第２Ｚ軸送りユニット１２２は、第２移動体６２と一体になっている第２変位計１２のＺ方向に関する位置を変更する。
The first Z-
図４は、例えば図１の第１変位計１１が発生する光Ｒ１が、例えば凸レンズＬ１のレンズ面において、到達する様子と反射する様子を示している。
FIG. 4 shows, for example, how the light R1 generated by the
図４（Ａ）に示すように、第１変位計１１が発生する光Ｒ１が、凸レンズＬ１のレンズ面に到達するが、凸レンズＬ１の最厚位置（頂点位置、中心厚）を探す必要がある。そこで、図１に示すレンズ厚測定装置１では、制御部１００が、電動ＸＹテーブル５０を駆動することで、ステージ４０を、Ｘ方向とＹ方向に、所定のスキャンストローク毎に移動する。
As shown in FIG. 4A, the light R1 generated by the
これにより、凸レンズＬ１の面のマトリックス状の多数の測定位置が、第１変位計１１に対して位置決めされる。制御部１００は、凸レンズＬ１の最厚位置（頂点位置、中心厚）を探すことができるようになっている。このことは、図１に示す第２変位計１２についても同様である。
Thus, a large number of matrix measurement positions on the surface of the convex lens L <b> 1 are positioned with respect to the
また、図４（Ｂ）に示すように、例えば凸レンズＬ１のレンズ面は曲面なので、反射光ＲＦ１が光Ｒ１に対して別の方向に進むことになる。このように、光Ｒ１と反射光ＲＦ１の方向が異なっても、上述したように、図１に示す第１変位計１１と第２変位計１２は、共焦点型白色ファイバ同軸変位計を用いているので、反射光ＲＦ１を確実に受光する。
Further, as shown in FIG. 4B, for example, the lens surface of the convex lens L1 is a curved surface, so that the reflected light RF1 travels in another direction with respect to the light R1. Thus, even if the directions of the light R1 and the reflected light RF1 are different, as described above, the
（測定手順例の説明） (Explanation of measurement procedure example)
次に、図１と図２と、図５から図１０を参照しながら、レンズ中心厚の測定手順例を、説明する。 Next, an example of a procedure for measuring the lens center thickness will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS.
図１０は、レンズ中心厚の測定手順例を示すフロー図である。 FIG. 10 is a flowchart showing an example of a procedure for measuring the lens center thickness.
＜装置の校正＞ <Calibration of device>
図１０のステップＳ１では、図１に示すレンズ厚測定装置１は、測定の前に、校正用のブロックゲージＢＧを用いて校正する。 In step S1 of FIG. 10, the lens thickness measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 calibrates using a calibration block gauge BG before measurement.
具体的には、図５（Ａ）を参照する。図５（Ａ）は、校正用のブロックゲージＢＧによるレンズ厚測定装置１の校正作業例を示している。 Specifically, reference is made to FIG. FIG. 5A shows a calibration work example of the lens thickness measuring apparatus 1 using the calibration block gauge BG.
図５（Ａ）に示すように、厚みの校正作業では、ブロックゲージＢＧは、図１のステージ４０とは異なるブロックゲージ用のステージ（図示せず）の上に置かれる。ブロックゲージＢＧのＺ方向の厚みＴ＝Ｔ０は、既知である。ブロックゲージＢＧは、例えば株式会社ミツトヨ製のものを用いることができる。
As shown in FIG. 5A, in the thickness calibration operation, the block gauge BG is placed on a block gauge stage (not shown) different from the
設計図面精度が、設計値±数十μｍであるのに対して、レンズ厚測定装置１は、この校正済みのブロックゲージＢＧに対して、例えば±５μｍ以下の測定精度である。 While the design drawing accuracy is a design value ± several tens of μm, the lens thickness measuring apparatus 1 has a measurement accuracy of, for example, ± 5 μm or less with respect to the calibrated block gauge BG.
この際に、第１変位計１１は、第１変位計１１とブロックゲージＢＧの上面との間のワーキングディスタンスＷＤを測定し、第２変位計１２は、第２変位計１２とブロックゲージＢＧの下面との間のワークディスタンスＷＤを測定する。このワークディスタンスＷＤの値は、第１変位計１１と第２変位計１２から図１に示す制御部１００に送られる。
At this time, the
＜レンズのセット＞ <Lens set>
次に、図１０のステップＳ２に移る。図５（Ｂ）は、測定対象（サンプル）である凸レンズＬ１のセット例を示している。この際には、測定作業者は、図５（Ａ）に示すブロックゲージＢＧとブロックゲージ用のステージを外す。測定作業者は、図５（Ｂ）に示すように、図２のステージ４０を電動ＸＹテーブル５０の上にセットして、ステージ４０に凸レンズＬ１を載せて、次のようにしてセットする。
Next, the process proceeds to step S2 in FIG. FIG. 5B shows a set example of a convex lens L1 that is a measurement target (sample). At this time, the measurement operator removes the block gauge BG and the block gauge stage shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the measurement operator sets the
測定作業者は、図２に示す各レンズ位置決め具６０の留めネジ６３を緩めて、スライド溝部６２に沿って、半径方向にスライドして位置決めした後に、再度留めネジ６３を締める。
The measurement operator loosens the
各レンズ位置決め具６２は、レンズ位置決めピン６４を、測定対象である凸レンズＬ１の外縁に当てる。これにより、凸レンズＬ１は、ステージ４０の中心にセンターリングして、動かないように確実に位置決めすることができる。
Each
ここで、図５（Ｂ）に示すエンコーダ変位Ｋは、図１に示す第１エンコーダ２１が第１変位計１１のＺ方向の変位を測定した際の値であり、第２エンコーダ２２が第２変位計１２のＺ方向の変位を測定した際の値である。変位計測定値Ｑは、図１に示す第１変位計１１と第２変位計１２がそれぞれ測定した距離の測定値、すなわちワーキングディスタンスＷＤに近い値である。
Here, the encoder displacement K shown in FIG. 5B is a value when the
図６は、ワーキングディスタンスＷＤと、測定レンジＲＲと、凸レンズＬ１の中心厚Ｄの例を表示している。 FIG. 6 displays an example of the working distance WD, the measurement range RR, and the center thickness D of the convex lens L1.
図６では、凸レンズＬ１のレンズ厚（中心厚Ｄ）は、第１変位計１１と第２変位計１２の間隔Ａ−（間隔Ｂ＋間隔Ｃ）で表すことができる。第１変位計１１と第２変位計１２の間隔Ａは、図１に示す第１リニアエンコーダ２１と第２リニアエンコーダ２２により決定する。第１変位計１１と第２変位計１２は、凸レンズＬ１の中心厚Ｄを、測定レンジＲＲの範囲で測定する。
In FIG. 6, the lens thickness (center thickness D) of the convex lens L <b> 1 can be expressed by an interval A− (interval B + interval C) between the
図８に示すように、測定レンジＲＲは、例えば、ワークディスタンスＷＤに対して、±１ｍｍである。変位計測定値Ｑは、ワーキングディスタンスＷＤに対して、測定レンズＲＲ（例えば±１ｍｍ）の範囲の値である。ワーキングディスタンスＷＤは、例えば２０ｍｍである。 As shown in FIG. 8, the measurement range RR is, for example, ± 1 mm with respect to the work distance WD. The displacement meter measurement value Q is a value in the range of the measurement lens RR (for example, ± 1 mm) with respect to the working distance WD. The working distance WD is, for example, 20 mm.
図５（Ｂ）に示すように、凸レンズＬ１の肉厚（中心厚Ｄ）は、
凸レンズＬ１の肉厚（中心厚Ｄ）
＝ブロックゲージＢＧの厚みＴ０（既知）±エンコーダ変位Ｋ±変位計測定値Ｑ
で実測することができる。
As shown in FIG. 5B, the thickness (center thickness D) of the convex lens L1 is
Thickness of the convex lens L1 (center thickness D)
= Block gauge BG thickness T0 (known) ± encoder displacement K ± displacement meter measured value Q
Can be actually measured.
次に、図１０のステップＳ２１では、測定作業者は、図１のキーボード７２を用いて、図５（Ｂ）に示す凸レンズＬ１の測定条件、すなわち測定範囲と測定点数（測定箇所数）を入力して、制御部１００に通知する。
Next, in step S21 in FIG. 10, the measurement operator inputs the measurement conditions of the convex lens L1 shown in FIG. 5B, that is, the measurement range and the number of measurement points (number of measurement points), using the
図１０のステップＳ２２では、測定作業者が、制御部１００に記憶されている解析ソフトウェアのセットボタンを、ディスプレ７３上でクリックする。
In step S <b> 22 of FIG. 10, the measurement operator clicks on the
図１０のステップＳ２３では、図1に示す制御部１００は、第１Ｚ軸モータ３１と第２Ｚ軸モータ３２を駆動する。これにより、図7に示すように、第１変位計１１は、凸レンズＬ１の一方の面（上面）に向かってＺ方向に下がり、予め定めたワーキングディスタンスＷＤの位置で自動的に止まる。同時に、第２変位計１２が、凸レンズＬ１の他方の面（下面）に向かって上がり、予め定めたワーキングディスタンスＷＤの位置で自動的に止まる。
In step S23 of FIG. 10, the
次に、図１０のステップＳ３では、測定作業者が、制御部１００に記憶されている解析ソフトウェアの開始ボタンを、ディスプレ７３上でクリックする。
Next, in step S <b> 3 of FIG. 10, the measurement operator clicks on the
ステップＳ３１では、図1の制御部１００は、図２に示すモータ５４を駆動して、第１移動台５２をＹ方向に移動して位置決めし、図２に示すモータ５５を駆動して、第２移動台５３をＸ方向に移動して位置決めする。
In step S31, the
これにより、図８（Ａ）に示すように、凸レンズＬ１である場合でも、図８（Ｂ）に示すように、凹レンズＬ２である場合でも、図８（Ｃ）に例示するように、予め制御部１００に設定したスキャニング測定領域ＳＣにおいて、多点の測定位置で厚みの測定値を得ることができる。
As a result, as shown in FIG. 8 (A), even when the lens is a convex lens L1, or when it is a concave lens L2 as shown in FIG. 8 (B), control is performed in advance as illustrated in FIG. 8 (C). In the scanning measurement region SC set in the
凸レンズＬ１の場合には、図８（Ｃ）に例示するように、第１変位計１１と第２変位計１２は、予め定めたスキャニング測定領域ＳＣにおいて、多点の測定位置で厚みの測定値を得るために、Ｘ方向とＹ方向に沿って、マトリックス状に自動でスキャニング測定を開始する。
In the case of the convex lens L1, as illustrated in FIG. 8C, the
これにより、ステップＳ３２では、凸レンズＬ１の場合には、制御部１００は、得られた多点の測定位置で得た厚みの測定値から、最も厚みのある肉厚点（中心厚）ＴＰ１を取得して、図９に示すように、中心厚の測定結果をディスプレ７３に自動出力して表示する。
Thereby, in step S32, in the case of the convex lens L1, the
同様にして、凹レンズＬ２の場合には、図８（Ｃ）に例示するように、第１変位計１１と第２変位計１２は、予め定めたスキャニング測定領域ＳＣにおいて、多点の測定位置で厚みの測定値を得るために、Ｘ方向とＹ方向に沿って、マトリックス状に自動でスキャニング測定を開始する。
Similarly, in the case of the concave lens L2, as illustrated in FIG. 8C, the
これにより、ステップＳ３２では、凹レンズＬ２の場合には、制御部１００は、得られた多点の測定位置で得た厚みの測定値から、最も厚みの薄い肉薄点（中心厚）ＴＰ２を取得して、中心厚の測定結果をディスプレ７３に自動出力して表示する。
Thereby, in step S32, in the case of the concave lens L2, the
図１０のステップＳ３３では、測定作業者が、制御部１００に記憶されている解析ソフトウェアのリリースボタンを、ディスプレ７３上でクリックすることで、測定を終了する。
In step S <b> 33 of FIG. 10, the measurement operator ends the measurement by clicking the release button of the analysis software stored in the
そして、ステップＳ４では、測定作業者は、測定対象であるサンプルレンズが例えば凸レンズＬ１をステージ４０から取り外す。
In step S4, the measurement operator removes, for example, the convex lens L1 from the
図９は、図1に示すディスプレ７３に表示される実測結果の例を示している。
FIG. 9 shows an example of the actual measurement result displayed on the
図９に示すのは、凸レンズ（両凸レンズ）Ｌ１を実測した時の実測結果を示している。 FIG. 9 shows an actual measurement result when the convex lens (biconvex lens) L1 is actually measured.
図９（Ａ）は、図１に示すディスプレ７３に表示された実測の際の設定画面２００である。図９（Ｂ）は、図１に示すディスプレ７３に表示された実測の際の実測値を示す実測値表示画面２１０である。
FIG. 9A shows a
図９（Ａ）に示すように、設定画面２００では、図１０のステップＳ２１において、測定作業者が、入力する測定範囲と、多数の測定点数と、測定間隔等の数値を設定することができる。この設定画面２００には、図１０のステップＳ３に用いられる測定の開始ボタン２０５が、配置されている。
As shown in FIG. 9A, in the
図９（Ｂ）に示すように、レンズの一方の面（上面）の測定点Ｖ１の測定値と、レンズの他方の面（下面）の測定点Ｖ２の測定値が表示されている。これらの測定値から、図９（Ｃ）に示すように、凸レンズＬ１の中心厚の数値、例えば６．６３８ｍｍを表示している。 As shown in FIG. 9B, the measurement value of the measurement point V1 on one surface (upper surface) of the lens and the measurement value of the measurement point V2 on the other surface (lower surface) of the lens are displayed. From these measured values, as shown in FIG. 9C, a numerical value of the center thickness of the convex lens L1, for example, 6.638 mm, is displayed.
ここで、比較のために、凸レンズＬ１の同じ位置の中心厚を接触式測定機で実測したところ、接触式測定機の実測値は、３回測定して６．６３７ｍｍであった。 Here, for comparison, when the center thickness of the convex lens L1 at the same position was measured with a contact-type measuring device, the measured value of the contact-type measuring device was measured 6.637 mm three times.
また、レンズ厚測定装置１により得られたメニスカスレンズの中心厚の測定値は、４．０５０ｍｍであり、接触式測定機で実測した測定値も、４．０５ｍｍであった。 Moreover, the measured value of the center thickness of the meniscus lens obtained by the lens thickness measuring apparatus 1 was 4.050 mm, and the measured value actually measured with a contact-type measuring machine was 4.05 mm.
さらに、レンズ厚測定装置１により得られた両凹レンズの中心厚の測定値は、２．０２９ｍｍであり、接触式測定機で実測した測定値も、２．０３ｍｍであった。 Furthermore, the measured value of the center thickness of the biconcave lens obtained by the lens thickness measuring apparatus 1 was 2.029 mm, and the measured value actually measured with a contact-type measuring machine was 2.03 mm.
上述のように、レンズ厚測定装置１は、次のような特徴を有する。 As described above, the lens thickness measuring apparatus 1 has the following characteristics.
Ｚ方向に関して、非接触式の第１変位計１１と第２変位計１２と、第１エンコーダ２１と第２エンコーダ２２の両方を用いている。第１変位計１１と第２変位計１２は、測定対象であるレンズの上下位置に配置されており、レンズの肉厚の分布と中心厚は、第１変位計１１と第２変位計１２を用いて測定する。第１変位計１１と第２変位計１２の間隔は、第１エンコーダ２１と第２エンコーダ２２を用いて測長される。
With respect to the Z direction, both the non-contact type
これにより、測定対象であるレンズの肉厚は、レンズの種類ごとに異なるが、レンズの厚みが大きく変化しても、第１変位計１１と第２変位計１２は、レンズの肉厚の分布と中心厚を測定する時に追従して肉厚の測定が可能である。すなわち、レンズの厚みが変わっても、第１変位計１１と第２変位計１２は、レンズの一方の面と他方の面に対して、それぞれワーキングディスタンスＷＤの位置に自動的に配置される。このため、第１変位計１１と第２変位計１２の間隔の面倒な調整作業は、不要になる。
Accordingly, the thickness of the lens to be measured differs depending on the type of the lens, but the
測定対象であるレンズにおいて、制御部１００からの指令による電動ＸＹテーブル５０により指定した測定範囲内で、レンズの全肉厚を測定し、レンズの厚みのバラツキを測定することができる。制御部１００は、レンズの指定された測定範囲（測定面積）と測定点数（測定箇所）の数で、レンズの全肉厚を測り、例えばレンズの肉厚の最大値と肉厚の最小値を算出できる。制御部１００は、レンズの全肉厚の測定値の最大値と最小値から肉厚値を検出できる。
In the lens to be measured, the total thickness of the lens can be measured and the variation in the lens thickness can be measured within the measurement range specified by the electric XY table 50 according to the command from the
非接触式変位計としての第１変位計１１と第２変位計１２としては、共焦点型白色ファイバ同軸変位計を用いている。このため、第１変位計１１と第２変位計１２は、レンズの面が曲面であっても、レンズの面に当たって反射した光を確実に受光できる。
A confocal white fiber coaxial displacement meter is used as the
レンズ厚測定装置１では、面倒なアライメント操作は不要であり、測定範囲（スキャンエリア）と、制御部１００に対して測定点数の指定を行えば、後は自動でレンズの中心厚の位置を探して、中心厚の測定値と、中心厚の位置を得ることができる。
The lens thickness measurement apparatus 1 does not require a troublesome alignment operation. If the measurement range (scan area) and the number of measurement points are designated to the
レンズ厚測定装置１は、各種の光学要素、例えば凸レンズ（両凸レンズ、平凸レンズ）、凹レンズ（両凹レンズ、平凹レンズ）、メニスカス、非球面レンズ等、レンズの種類を問わず、レンズの所定の領域における肉厚の分布や、レンズの中心厚を、非接触で精密に測定することができる。 The lens thickness measuring apparatus 1 is a predetermined area of a lens regardless of the type of various optical elements such as a convex lens (biconvex lens, plano-convex lens), a concave lens (biconcave lens, plano-concave lens), a meniscus, an aspheric lens, and the like. The thickness distribution in the lens and the center thickness of the lens can be accurately measured without contact.
以上説明したように、本発明の実施形態のレンズ厚測定装置１は、ステージ４０に配置されたレンズＬの一方の面側に配置されて、一方の面に光Ｒ１を照射して反射した光ＲＦ１を受けることで一方の面までの距離を得る第１変位計１１と、ステージ４０に配置されたレンズＬの他方の面側に配置されて、他方の面に光Ｒ１を照射して反射した光ＲＦ１を受けることで他方の面までの距離を得る第２変位計１２と、レンズＬの厚みを、第１変位計１１で得た一方の面までの距離（ワーキングディスタンスＷＤ）と、第２変位計１２で得た他方の面までの距離（ワーキングディスタンスＷＤ）に基づいて、非接触で測定する制御部１００と、を備える。第１変位計１１と第２変位計１２は、レンズＬを通る１つの軸方向（例えば、Ｚ方向）に沿って配置されている。
As described above, the lens thickness measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is disposed on one surface side of the lens L disposed on the
これにより、レンズの厚みを、第１変位計１１で得た一方の面までの距離（ワーキングディスタンスＷＤ）と、第２変位計１２で得た一方の面までの距離（ワーキングディスタンスＷＤ）に基づいて、非接触で測定できる。このため、各種のレンズＬの厚みが変わっても、各種のレンズＬの厚みをレンズＬの面に傷を付けずに、容易に測定することができる。 Thereby, the thickness of the lens is based on the distance to one surface obtained by the first displacement meter 11 (working distance WD) and the distance to one surface obtained by the second displacement meter 12 (working distance WD). Can be measured without contact. For this reason, even if the thickness of the various lenses L changes, the thickness of the various lenses L can be easily measured without scratching the surface of the lens L.
レンズ厚測定装置１は、第１変位計１１を、軸方向に沿ってレンズの一方の面に対して非接触で測定するのに用いられる所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）まで近づける第１送りユニット（第１Ｚ軸送りユニット１２１）と、第２変位計１２を、軸方向に沿ってレンズＬの他方の面に対して非接触で測定するのに用いられる所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）まで近づける第２送りユニット（第２Ｚ軸送りユニット１２２）を備える。
The lens thickness measuring device 1 is a first feed that brings the
これにより、第１送りユニットと第２送りユニットは、第１変位計１１と第２変位計１２を、それぞれ所定の基準距離、例えばワーキングディスタンスＷＤの位置に位置決めすることができる。第１変位計１１と第２変位計１２は、レンズＬの一方の面と他方の面に対して、所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）を保つようにする。従って、レンズＬの種類により、レンズＬの厚みが異なるが、レンズＬの厚みの違いがあっても、レンズＬの厚みの非接触測定ができる。
Thereby, the 1st feed unit and the 2nd feed unit can position the
レンズ厚測定装置１は、第１変位計１１の軸方向に関する位置を測定する第１位置測定機（第１エンコーダ２１）と、第２変位計の軸方向に関する位置を測定する第２位置測定機（第２エンコーダ２２）を備える。
The lens thickness measuring device 1 includes a first position measuring device (first encoder 21) that measures the position of the
これにより、第１変位計１１と第２変位計１２の軸方向（例えばＺ方向）に関する位置は、第１位置測定機と第２位置測定機により正確に測定して、制御部１００に対して通知するので、レンズＬの厚みを正確に測定できる。
Accordingly, the positions of the
レンズ厚測定装置１では、第１変位計１１を、軸方向（例えばＺ方向）に沿ってレンズＬの一方の面に対して所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）まで近づける設定をするために、第１変位計１１から光を照射して基準となる軸方向（例えばＺ方向）についての厚みが既知のブロックゲージＢＧの一方の面で反射した光を第１変位計１１で受け、第２変位計１２を、軸方向（例えばＺ方向）に沿ってレンズＬの他方の面に対して所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）まで近づける設定をするために、第２変位計１２から光を照射して基準となるブロックゲージＢＧの他方の面で反射した光を第２変位計１２で受ける。
In the lens thickness measuring device 1, in order to set the
制御部は、ブロックゲージＢＧの軸方向（例えばＺ方向）に関する厚み（肉厚Ｄ）と、第１変位計１１とレンズＬの一方の面との間の所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）と、第２変位計１２とレンズＬの他方の面との間の所定の基準距離（ワーキングディスタンスＷＤ）と、第１位置測定機（第１エンコーダ２１）により得られる第１変位計１１の軸方向に関する変位位置（エンコーダ変位Ｋ）と、第２位置測定機（第２エンコーダ２２）により得られる第２変位計１２の軸方向に関する変位位置（エンコーダ変位Ｋ）と、から、レンズＬの厚みを得ることができる。
The control unit includes a thickness (thickness D) in the axial direction (for example, the Z direction) of the block gauge BG, and a predetermined reference distance (working distance WD) between the
これにより、制御部１００は、軸方向（例えばＺ方向）についての厚みが既知のブロックゲージＢＧを利用して校正でき、レンズＬの厚み、例えばレンズＬの中心厚を、非接触で容易に測定することができる。
Accordingly, the
レンズ厚測定装置１は、レンズＬを配置したステージ４０を保持して、ステージ４０を軸方向と直交する面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って移動可能なテーブル５０を備え、制御部１００は、予め定めた測定範囲（スキャニング測定領域ＳＣ）内で、所定の測定点数についてレンズＬの厚みを測定するために、テーブル４０を軸方向と直交する面において移動する動作の制御を行う。
The lens thickness measurement apparatus 1 includes a table 50 that holds a
これにより、制御部１００がテーブル４０を移動することで、予め定めた測定範囲（スキャニング測定領域ＳＣ）内で、所定の測定点数について、レンズＬの厚みの多点測定が自動的に行える。このため、レンズＬの最厚部や最薄部の位置や、レンズＬの厚みのバラツキが、自動的に容易に判明する。
As a result, the
図１１および図１２は、複数のレンズＬに対するレンズ厚測定を好適に行うための実施形態のステージ２０１を示している。
FIGS. 11 and 12 show a
このステージ２０１は、例えば、平面形状が長方形とされている。ステージ２０１の上面には、レンズＬの外周面を当接させて位置決めする１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂが植立されており、位置決めされたレンズＬの中心部分のレンズ厚を計測するための透孔２０３がステージ２０１に形成されている。レンズＬの直径が大小異なっても測定できるように透孔２０３を１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂを結ぶ線分に対して直交する方向に長く形成している。これらの１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂと透孔２０３との組が、ステージ２０１にはＸＹ方向に所定数設けられている（図１１においては、隣接間隔Ｃをもって隣接している３組を図示している）。このステージ２０１には、図示しないＸＹ駆動手段が取り付けられている。また、載置されたレンズＬを１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂ側に押圧する図示しない押圧手段を設置するとよい。
The
更に説明すると、図１２に示すように、レンズＬの半径をＡとし、１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂの各半径をＢとし、１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂの中心間距離をＤとし、図中左側のレンズ位置決めピン２０２ａの中心を原点Ｏとし、原点ＯとレンズＬの中心Ｐを結ぶ線分と１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂを結ぶ線分との挟角をφとすると、
φ＝ｃｏｓ−１Ｄ／｛２（Ａ＋Ｂ）｝となるので、
レンズＬの中心Ｐの座標が｛Ｄ／２，（Ｄ／２）ｔａｎφ｝となる。
More specifically, as shown in FIG. 12, the radius of the lens L is A, each radius of the pair of
Since φ = cos −1 D / {2 (A + B)},
The coordinates of the center P of the lens L are {D / 2, (D / 2) tan φ}.
このステージ２０１を用いてレンズLの厚さを測定する場合には、レンズＬの半径Ａ、１対のレンズ位置決めピン２０２ａ、２０２ｂの半径Ｂおよび中心間距離Ｄ、隣接間隔Ｃの情報を制御部１００に操作部４を用いて入力して、中心座標を演算させる。なお、半径Ｂ、隣接間隔Ｃおよび中心間距離Ｄは予め決定されているので、予め制御部に入力しておき、測定すべきレンズＬの半径Ａをその都度入力する。その後は、前記実施形態と同様に構成各部を動作させて各組に載置されているレンズＬに対するレンズ厚測定が効率良く実行される。
When the thickness of the lens L is measured using the
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. The embodiments of the present invention are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention.
図１に示すレンズ厚測定装置１では、第１変位計１１と第２変位計１２が移動する方向を、上下方向であるＺ方向（Ｚ軸）に設定されている。しかし、これに限らず、第１変位計１１と第２変位計１２が移動する方向は、Ｘ方向あるいはＹ方向に設定しても良い。この場合には、電動ＸＹテーブル５０は、Ｙ−Ｚ平面において、ステージ４０を移動する。
In the lens thickness measuring apparatus 1 shown in FIG. 1, the direction in which the
１ レンズ厚測定装置
２ 本体
３ 測定部
４ 操作部
１１ 第１変位計
１２ 第２変位計
２１ 第１エンコーダ（第１位置測定機）
２２ 第２エンコーダ（第２位置測定機）
３１ 第１Ｚ軸モータ
３２ 第２Ｚ軸モータ
４０ ステージ
５０ 電動ＸＹテーブル
７２ キーボード
７３ ディスプレ
１００ 制御部
１２１ 第１Ｚ軸送りユニット（第１送りユニット）
１２２ 第２Ｚ軸送りユニット（第２送りユニット）
Ｌ レンズ（測定対象）
Ｌ１ 凸レンズ（測定対象）
Ｌ２ 凹レンズ（測定対象）
ＷＤ ワーキングディスタンス（所定の基準距離）
Ｋ エンコーダ変位（変位位置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens
22 Second encoder (second position measuring machine)
31 First Z-
122 2nd Z-axis feed unit (2nd feed unit)
L lens (measurement target)
L1 Convex lens (measurement target)
L2 concave lens (measurement target)
WD Working distance (predetermined reference distance)
K Encoder displacement (displacement position)
Claims (5)
前記レンズを配置するステージと、
前記ステージに配置された前記レンズの一方の面側に配置されて、前記一方の面に光を照射して反射した光を受けることで前記一方の面までの距離を得る第１変位計と、
前記ステージに配置された前記レンズの他方の面側に配置されて、前記他方の面に光を照射して反射した光を受けることで前記他方の面までの距離を得る第２変位計と、
前記レンズの厚みを、前記第１変位計で得た前記一方の面までの距離と、前記第２変位計で得た前記他方の面までの距離に基づいて、非接触で測定する制御部と、
を備え、
前記第１変位計と前記第２変位計は、前記レンズを通る１つの軸方向に沿って配置されていることを特徴とするレンズ厚測定装置。 It is a lens thickness measuring device that measures the thickness of the lens being measured,
A stage on which the lens is disposed;
A first displacement meter that is disposed on one surface side of the lens disposed on the stage and obtains a distance to the one surface by receiving light reflected from the one surface and reflected;
A second displacement meter that is disposed on the other surface side of the lens disposed on the stage and obtains a distance to the other surface by receiving light reflected by irradiating light on the other surface;
A control unit that measures the thickness of the lens in a non-contact manner based on the distance to the one surface obtained by the first displacement meter and the distance to the other surface obtained by the second displacement meter; ,
With
The lens displacement measuring device, wherein the first displacement meter and the second displacement meter are arranged along one axial direction passing through the lens.
前記第２変位計を、前記軸方向に沿って前記レンズの前記他方の面に対して前記非接触で測定するのに用いられる所定の基準距離まで近づける第２送りユニットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のレンズ厚測定装置。 A first feed unit for bringing the first displacement meter close to a predetermined reference distance used for the non-contact measurement with respect to the one surface of the lens along the axial direction;
A second feed unit for bringing the second displacement meter close to a predetermined reference distance used for non-contact measurement with respect to the other surface of the lens along the axial direction. The lens thickness measuring apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記ブロックゲージの前記軸方向に関する厚みと、前記第１変位計と前記レンズの前記一方の面との間の前記所定の基準距離と、前記第２変位計と前記レンズの前記他方の面との間の前記所定の基準距離と、前記第１位置測定機により得られる第１変位計の前記軸方向に関する変位位置と、前記第２位置測定機により得られる第２変位計の前記軸方向に関する変位位置と、から、前記レンズの厚みを得ることを特徴とする請求項２または３に記載のレンズ厚測定装置。 In order to set the first displacement meter close to the predetermined reference distance with respect to the one surface of the lens along the axial direction, light is emitted from the first displacement meter to become a reference. The first displacement meter receives light reflected by one surface of a block gauge whose thickness in the axial direction is known, and the second displacement meter is directed to the other surface of the lens along the axial direction. In order to set the distance closer to the predetermined reference distance, the second displacement meter receives light reflected from the other surface of the block gauge as a reference by irradiating light from the second displacement meter,
The control unit includes a thickness of the block gauge in the axial direction, the predetermined reference distance between the first displacement meter and the one surface of the lens, and the second displacement meter and the lens. The predetermined reference distance between the other surface, the displacement position in the axial direction of the first displacement meter obtained by the first position measuring device, and the second displacement meter obtained by the second position measuring device. The lens thickness measuring apparatus according to claim 2, wherein a thickness of the lens is obtained from a displacement position in the axial direction.
前記制御部は、予め定めた測定範囲内で、所定の測定点数について前記レンズの厚みを測定するために、前記テーブルを前記軸方向と直交する面において移動する動作の制御を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズ厚測定装置。 A table that holds the stage on which the lens is disposed and is capable of moving the stage along a plane perpendicular to the axial direction;
The control unit controls an operation of moving the table in a plane orthogonal to the axial direction in order to measure the thickness of the lens at a predetermined number of measurement points within a predetermined measurement range. The lens thickness measuring device according to any one of claims 1 to 4.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112880575A (en) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 许昌学院 | High-precision thickness gauge for optical component detection |
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- 2018-03-05 JP JP2018038472A patent/JP2019152554A/en active Pending
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