JP3066056B2 - Method and apparatus for measuring eccentricity of lens - Google Patents
Method and apparatus for measuring eccentricity of lensInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レンズ単独またはレンズ系の個々のレンズ
面の偏心量を測定するためのレンズの偏心量測定方法お
よびその装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the eccentricity of a lens for measuring the eccentricity of a single lens or individual lens surfaces of a lens system.
レンズ系を構成するレンズの各面の偏心量を測定する
手段としては、従来よりオートコリメーション法が知ら
れている。このオートコリメーション法を用いた偏心量
測定装置としては、特公昭51−9620号公報などに数多く
の周辺の技術が開示されている。第９図はオートコリメ
ーション法を用いた従来のレンズの偏心量測定装置の基
本構成図を示す。As a means for measuring the amount of eccentricity of each surface of a lens constituting a lens system, an autocollimation method has been conventionally known. As an eccentricity measuring apparatus using the autocollimation method, many peripheral technologies are disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-9620. FIG. 9 shows a basic configuration diagram of a conventional lens eccentricity measuring apparatus using an autocollimation method.
第９図において、１は点光源、２はハーフミラー、３
はコリメーターレンズ、4aは被検面、4bは被検面の曲率
中心、５は入射光束、６は反射光束、７は基準像位置、
８は被検面反射による空中像である。この空中像８は入
射光束５が被検面4aの曲率中心位置4bで集束するように
入射条件とした時にできる像である。そして、被検面4a
の曲率中心4bが点光源１及びコリメーターレンズ３に定
まる光軸上にある時は、空中像８は基準像位置７にでき
るが、図示のごとく曲率中心4bが光軸からδ１だけ離間
した偏心位置の時、空中像は基準像位置７からδ３だけ
離間された位置に形成される。In FIG. 9, 1 is a point light source, 2 is a half mirror, 3
Is a collimator lens, 4a is a test surface, 4b is a center of curvature of the test surface, 5 is an incident light beam, 6 is a reflected light beam, 7 is a reference image position,
Reference numeral 8 denotes an aerial image due to reflection on the surface to be measured. The aerial image 8 is an image formed under incident conditions such that the incident light beam 5 is focused at the center of curvature 4b of the surface 4a to be measured. Then, the test surface 4a
When the center of curvature 4b is on the optical axis defined in the point light source 1 and the collimator lens 3 is aerial image 8 can in reference image position 7, the center of curvature 4b as shown in the drawing are spaced apart by [delta] 1 from the optical axis when the eccentric position, the aerial image is formed to the position spaced [delta] 3 from the reference image position 7.
これら離間距離δ１およびδ３は，近軸的に比例して
おり、この比例定数を決定する要素として、被検面4aに
よる倍率とコリメーターレンズ３による投影倍率があ
る。この場合、図に示すように被検面4aによる像点の光
軸からのずれをδ２とすれば、δ２はδ１の２倍とな
る。These separation distances δ 1 and δ 3 are paraxially proportional, and factors that determine this proportionality constant include the magnification by the test surface 4 a and the projection magnification by the collimator lens 3. In this case, if the deviation of the image point from the optical axis by the test surface 4a as shown in FIG. And [delta] 2, [delta] 2 is twice the [delta] 1.
すなわち、被検面4aによる倍率は、被検面4aの曲率半
径に無関係に２倍となる。従ってδ３を検出値とすれ
ば、 δ１＝（投影倍率/2）×δ３ の関係が成立し、この式から被検面4aの偏心量を測定す
ることができる。That is, the magnification by the test surface 4a is doubled regardless of the radius of curvature of the test surface 4a. Therefore, if δ 3 is used as the detected value, the relationship δ 1 = (projection magnification / 2) × δ 3 holds, and the eccentricity of the surface 4a can be measured from this equation.
しかしながら、上記従来技術によって被測定レンズ系
の偏心測定をおこなう場合、つぎのような問題があり、
測定の際の障害となっていた。However, when the eccentricity measurement of the lens system to be measured is performed by the above-described conventional technology, there are the following problems.
This was an obstacle to measurement.
第10図は従来技術の問題点を説明する図である。第10
図において、４は被検レンズ、4cは被検面でないレンズ
面を示し、他の要素は第９図と同様である。FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of the prior art. Tenth
In the figure, reference numeral 4 denotes a lens to be inspected, 4c denotes a lens surface which is not a surface to be inspected, and other elements are the same as those in FIG.
被検面でない面4c上に、被検面4aの曲率中心位置4bが
存在する被検レンズの場合、入射光束５は被検面でない
レンズ面4c上に集光するため、このレンズ面4cでの反射
光束により、基準像位置７に結像した画頂像が形成され
る。この像は被検面4aの偏心量に無関係に点光源１と共
役な位置に形成される。すなわち、被検レンズによる面
頂像は、被検レンズの偏心に無関係に形成され、したが
って被検面4aの偏心量を測定するに当たっては、空中像
のみについて問題にする必要がある。換言すれば、オー
トコリメーション法によって偏心量を測定する場合、被
検レンズによる画頂像はノイズとして作用することにな
る。In the case of a test lens in which the curvature center position 4b of the test surface 4a exists on the surface 4c that is not the test surface, the incident light beam 5 is collected on the lens surface 4c that is not the test surface. A top image formed at the reference image position 7 is formed by the reflected light flux. This image is formed at a position conjugate with the point light source 1 irrespective of the amount of eccentricity of the test surface 4a. That is, the top image of the test lens is formed irrespective of the eccentricity of the test lens. Therefore, in measuring the amount of eccentricity of the test surface 4a, only the aerial image needs to be considered. In other words, when measuring the amount of eccentricity by the auto-collimation method, the image top image by the test lens acts as noise.
ここで第10図に示す被検レンズ４の形状は特殊な場合
であり、被検面でないレンズ面4cに被検面4aの球心位置
が位置しない場合が大部分である。従って、実際には曲
率中心4bの被検面でないレンズ面4cからの光軸方向のず
れ量が存在する場合がほとんどであるが、焦点深度の問
題で、曲率中心4bとレンズ面4cとが接近している場合
は、レンズ面4cは反射した光がボゲ像（画頂像）として
現れるため、被検面4aの球心像を求めるとき、このボケ
像が有害となり、無視できない場合があった。Here, the shape of the test lens 4 shown in FIG. 10 is a special case, and in most cases, the spherical center position of the test surface 4a is not located on the lens surface 4c which is not the test surface. Therefore, in most cases, the center of curvature 4b actually deviates from the lens surface 4c, which is not the surface to be measured, in the optical axis direction, but the center of curvature 4b and the lens surface 4c approach each other due to the depth of focus. In such a case, since the reflected light appears on the lens surface 4c as a blurred image (image top image), when obtaining the spherical image of the test surface 4a, this blurred image is harmful and cannot be ignored.
また、画数の多いレンズ系の偏心量を測定する装置に
おいては、この画頂像がノイズとして作用する確率が高
く、従って精度劣化の原因となっていた。Further, in an apparatus for measuring the amount of eccentricity of a lens system having a large number of images, the probability that this image top image acts as noise is high, thus causing a deterioration in accuracy.
本発明は、このような被検レンズ各面からの有害な画
頂像の影響を除去し得るようにしたレンズの偏心量測定
方法およびその装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the amount of eccentricity of a lens which can eliminate such an adverse effect of a harmful image top image from each surface of a lens to be inspected.
上記目的を達成するため、本発明のレンズの偏心量測
定方法は、被検レンズの被検面に光を照射し、被検面か
らの反射光の結像位置から被検面の偏心量を測定するレ
ンズの偏心測定方法において、前記被検面における入射
時の光の光路と反射時の反射光の光路とが一致するとき
にこの反射光を通過させ、前記被検面における入射時の
光の光路が一致しない前記被検面以外のレンズ面から反
射する反射光を遮蔽し、被検面からの反射光の結像位置
から前記被検レンズの被検面の偏心量を測定することを
特徴とする。In order to achieve the above object, a method of measuring the amount of eccentricity of a lens of the present invention irradiates light to a surface to be inspected of a lens to be inspected, and calculates the amount of eccentricity of the surface to be inspected from an imaging position of reflected light from the surface to be inspected. In the method for measuring the eccentricity of a lens to be measured, when the optical path of light at the time of incidence on the surface to be measured coincides with the optical path of reflected light at the time of reflection, the reflected light is passed, and light at the time of incidence on the surface to be measured Blocking the reflected light reflected from the lens surface other than the test surface where the optical paths do not match, and measuring the eccentricity of the test surface of the test lens from the imaging position of the reflected light from the test surface. Features.
また、本発明のレンズの偏心量測定装置は、コリメー
タレンズで定まる光軸上に配置された光源と、前記コリ
メータレンズを介して前記光源からの光を照射する被検
面を有する被検レンズと、前記被検面を照射して得られ
る被検面からの反射光を前記光軸上から偏向させるビー
ムスプリッターと、前記ビームスプリッターにより偏向
された反射光を反射像として受光する受光部と、前記被
検レンズと前記受光部との光路内に挿入され、前記被検
面における入射時の光の光路と反射時の反射光の光路と
が一致するときにこの反射光を通過させると共に前記被
検面における入射時の光の光路と光路が一致しない前記
被検レンズの被検面以外のレンズ面から反射する反射光
を遮蔽する遮蔽手段と、を備えていることを特徴とす
る。Further, the lens eccentricity measuring device of the present invention is a light source disposed on an optical axis determined by a collimator lens, a test lens having a test surface to irradiate light from the light source through the collimator lens, A beam splitter that deflects the reflected light from the test surface obtained by irradiating the test surface from the optical axis, a light receiving unit that receives the reflected light deflected by the beam splitter as a reflected image, When the optical path of light upon incidence on the surface to be inspected and the optical path of reflected light upon reflection coincide with each other, the reflected light is passed through Shielding means for shielding reflected light reflected from a lens surface other than the test surface of the test lens whose optical path does not coincide with the optical path of the light upon incidence on the surface.
第１図は、本発明を例示する基本構成であり、同図
（ａ）で示すように点光源１とコリメータレンズ３との
間の光路にビームスプリッター９と絞り10が挿入されて
おり、光源１からの光束５が被検レンズ４の被検面4aに
達している。この被検レンズの被検面4aからの反射光束
６はコリメータレンズ３および絞り10通過した後、ビー
ムスプリッター９で反射し、点光源１と共役な位置に結
像して空中像８となる。FIG. 1 shows a basic configuration illustrating the present invention. As shown in FIG. 1 (a), a beam splitter 9 and a diaphragm 10 are inserted in an optical path between a point light source 1 and a collimator lens 3. The light beam 5 from 1 reaches the test surface 4a of the test lens 4. The reflected light flux 6 from the test surface 4a of the test lens passes through the collimator lens 3 and the stop 10, is reflected by the beam splitter 9, and forms an aerial image 8 at a position conjugate with the point light source 1.
同図（ｂ）は絞り10を示し、遮蔽部10aの一部分が開
口されて開口部10bが形成されている。遮蔽部10aは被検
レンズ４の被検面4aの以外のレンズ面からの反射光束を
遮蔽するものであり、開口10bは被検面4aからの反射光
束を通過させるものであり、遮蔽部10aによって面頂像
を除去するようになっている。FIG. 1B shows the diaphragm 10, in which a part of the shielding part 10a is opened to form an opening 10b. The shielding portion 10a is for blocking the reflected light beam from the lens surface other than the surface 4a of the lens 4 to be measured, and the opening 10b is for passing the reflected light beam from the surface 4a. This removes the top image.
第１図（ｃ），（ｄ）は上記構成の作用を示し、同図
（ｃ）は被検レンズ４の被検面4aに表面で光源からの光
線11aが反射した場合、同図（ｄ）は被検面でないレン
ズ面4cで光線11aが反射した場合を示す。FIGS. 1 (c) and 1 (d) show the operation of the above configuration, and FIG. 1 (c) shows a case where a light beam 11a from a light source is reflected on the surface 4a of the lens 4 to be detected. () Shows the case where the light beam 11a is reflected by the lens surface 4c which is not the surface to be measured.
被検面4aが偏心していない場合、第１図（ｃ）で示す
ように、光線11aは被検面に垂直入射するので、反射光
線11bは被検面4aにおいて反射角０度で反射し、入射時
の通過した光路を逆にたどり、絞り10に達する。即ち、
被検面4aにおける入射時に光路と反射時の光路とが一致
したときに絞り10に達する。絞り10においては、光線11
aが入射時に通過した開口部10bを光線が通過するので被
検面4aから反射した光線11bはこの開口部を通過し、点
光源１と共役な位置に達する。開口部10bを通過した光
線11bはこの共役な位置で集光することとなり、被検面4
aによる空中像を形成する。When the test surface 4a is not eccentric, as shown in FIG. 1 (c), since the light beam 11a is perpendicularly incident on the test surface, the reflected light beam 11b is reflected at the test surface 4a at a reflection angle of 0 degree, The path of light passing through at the time of incidence is reversed, and reaches the stop 10. That is,
When the light path at the time of incidence on the test surface 4a coincides with the light path at the time of reflection, the light reaches the stop 10. At the aperture 10, the light beam 11
The light beam 11b reflected from the surface 4a to be measured passes through this opening, and reaches a position conjugate with the point light source 1 because the light beam passes through the opening 10b through which a has passed at the time of incidence. The light beam 11b passing through the opening 10b is collected at this conjugate position, and
An aerial image is formed by a.
一方第１図（ｄ）で示すように、光線11aは、レンズ
面4cの表面に対して、ある大きさの入射角で入射するの
で、反射光線11cは入射角と同じ大きさの反射角でレン
ズ面4cより射出し、点光源１とコリメーターレンズ３で
決まる光軸について光線11aの通った光路とは対称な光
路を通り、絞り10に達する。On the other hand, as shown in FIG. 1 (d), the light ray 11a is incident on the surface of the lens surface 4c at a certain incident angle, so that the reflected light ray 11c has a reflection angle of the same magnitude as the incident angle. The light exits from the lens surface 4c and reaches the stop 10 through an optical path symmetric with respect to the optical axis determined by the point light source 1 and the collimator lens 3 and the optical path through which the light ray 11a passes.
すなわち、反射光線11cは、光線11aが開口部11bを通
過した場合の位置と、絞りの中心に関して点対称な位置
に達する。しかもこの位置は、遮蔽されているので、光
線11cは絞り10より右方には達せず、点光源１と共役な
位置には結像せず、画頂像を除去することができる。よ
って、被検面4aにおける入射時の光線11aの光路と反射
時の反射光線11cの光路が一致しない状態で絞り10に達
したときに、画頂像を除去することができることにな
る。In other words, the reflected light beam 11c reaches a position where the light beam 11a passes through the opening 11b and a position which is point-symmetric with respect to the center of the stop. In addition, since this position is shielded, the light beam 11c does not reach the right side of the stop 10, does not form an image at a position conjugate with the point light source 1, and the image top image can be removed. Therefore, the image top image can be removed when the light reaches the stop 10 in a state where the optical path of the light beam 11a at the time of incidence and the optical path of the reflected light beam 11c at the time of reflection do not coincide with each other.
上述したとろは、被検面4aが無偏心の場合についてで
あり、被検面4aの偏心がある場合には、光線11bが絞り1
0に達した場合に、絞り10の遮蔽部10aに達する場合が出
てくるので、被検面4aの空中像の強度が落ちるが、レン
ズ面4cからの反射光線11cについての遮蔽効果にはほと
んど変化がないので、画頂像を除去する効果は発揮され
る。The above description is for the case where the test surface 4a is not eccentric, and when the test surface 4a is eccentric, the light beam 11b is
When it reaches 0, the light may reach the shielding part 10a of the diaphragm 10, so that the intensity of the aerial image on the surface 4a to be examined decreases, but the shielding effect on the reflected light beam 11c from the lens surface 4c is almost zero. Since there is no change, the effect of removing the image top image is exhibited.
（第１実施例） 第２図〜第４図は本発明の第１実施例の偏心量測定装
置を示す。First Embodiment FIGS. 2 to 4 show an eccentricity measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
第２図において、12は光源としての半導体レーザー、
13は半導体レーザー12の光を平行光にするためにコリメ
ーターレンズで、平行光を集光させるコリメーターレン
ズ３とはその使い方において区別されるものである。14
は偏光ビームスプリッター、15は1/4波長板、16は集光
レンズ、17は対物レンズであり、図示しないが倍率の異
なる数種の対物レンズを切り替えて使用するようになっ
ている。18は光位置検出素子、19は光位置検出素子18の
x,y方向に対応する電圧信号を増幅するための増幅器、2
0は表示部、21は被検レンズの基準としての保持枠であ
り、これらの構成素子を第２図図示のように配置する。
なお、絞り10は第１図（ｂ）と同一の構造のものが使用
されている。In FIG. 2, 12 is a semiconductor laser as a light source,
Reference numeral 13 denotes a collimator lens for converting the light of the semiconductor laser 12 into parallel light, which is distinguished from the collimator lens 3 for condensing parallel light. 14
Is a polarizing beam splitter, 15 is a 1/4 wavelength plate, 16 is a condenser lens, and 17 is an objective lens. Although not shown, several types of objective lenses having different magnifications are switched and used. 18 is an optical position detecting element, 19 is an optical position detecting element 18.
an amplifier for amplifying a voltage signal corresponding to the x, y directions, 2
Reference numeral 0 denotes a display unit, and reference numeral 21 denotes a holding frame as a reference of the lens to be inspected. These constituent elements are arranged as shown in FIG.
The aperture 10 has the same structure as that of FIG. 1 (b).
このような構成において、半導体レーザー12から射出
したＰ偏光の光は、コリメーターレンズ13によって所定
の大きさの平行光となり、1/4波長板15を透過した際に
円偏光となり絞り10に達するが、開口部10bに達した光
のみ絞り10を通過し、遮蔽部10aに達した光は遮断され
るため絞り10の下方には進行しない。In such a configuration, the P-polarized light emitted from the semiconductor laser 12 becomes parallel light of a predetermined size by the collimator lens 13, becomes circularly polarized light when transmitted through the quarter-wave plate 15, and reaches the stop 10. However, only the light that has reached the opening 10b passes through the aperture 10 and the light that has reached the shield 10a is blocked, so that it does not proceed below the aperture 10.
絞り10の開口部10bを通過した光は、適当な位置に移
動配置されたコリメーターレンズ３により被検レンズ４
の被検面4aの曲率中心に向かう集束光となる。この光の
中で被検面4aによる反射光はほとんど垂直射出に近い状
態で被検面4aから射出し、入射光路を逆行し、コリメー
ターレンズ３を経て、絞り10の開口部10bを通過し、1/4
波長板15を透過した際にＳ偏光となり、偏光ビームスプ
リッタ14で反射し集光レンズ16により結像し、対物レン
ズ17により拡大されて光位置検出素子18上に結像する。The light passing through the opening 10b of the stop 10 is collimated by a collimator lens 3 which is moved to an appropriate position.
Becomes focused light directed toward the center of curvature of the test surface 4a. In this light, the reflected light from the test surface 4a is emitted from the test surface 4a in a state almost close to vertical emission, reverses the incident optical path, passes through the collimator lens 3, and passes through the opening 10b of the diaphragm 10. , 1/4
When transmitted through the wave plate 15, the light becomes S-polarized light, is reflected by the polarization beam splitter 14, forms an image by the condenser lens 16, is enlarged by the objective lens 17, and forms an image on the optical position detecting element 18.
この位置検出素子18によって、集光した点像のx,yの
２方向の重心位置をこれと比例な関係にあるx,yの電圧
に変換する。このx,y電圧は、増幅器19により増幅され
てオシロスコープに代表される表示部20に、横軸をＸ電
圧、縦軸をＹ電圧として、第３図に示すように輝点22と
して表示される。The position detecting element 18 converts the center of gravity position of the converged point image in the two directions of x and y into voltages of x and y having a proportional relationship with the two. The x and y voltages are amplified by the amplifier 19 and displayed on a display unit 20 typified by an oscilloscope as a bright point 22 as shown in FIG. 3 with the horizontal axis representing the X voltage and the vertical axis representing the Y voltage. .
いま、この状態で被検レンズ４をその保持枠21を基準
に回転すると、表示部20の輝点22は第４図に示すように
回転して円の軌跡を描く。この円の半径の大小が被検面
4aの偏心量の大小を示すため、この半径を測定すること
により偏心量を知ることができる。Now, when the test lens 4 is rotated with the holding frame 21 as a reference in this state, the luminescent spot 22 of the display unit 20 rotates as shown in FIG. The radius of this circle is the surface to be measured
To indicate the magnitude of the eccentricity of 4a, the eccentricity can be known by measuring this radius.
また、絞り10の開口部10bを通過した同じ光による被
検レンズの裏側（すなわち被検レンズ面4aとは反対側の
レンズ面）からの反射光は、コリメーターレンズ３の光
軸に対して入射光とは反対側を通過して絞り10に達する
が、この部分は絞り10の遮蔽部10aにより遮蔽されてい
るので、光位置検出素子18には到達しない。Also, the reflected light from the back side of the test lens (that is, the lens surface opposite to the test lens surface 4a) by the same light passing through the opening 10b of the stop 10 is directed to the optical axis of the collimator lens 3. Although the light passes through the opposite side of the incident light and reaches the stop 10, it does not reach the light position detecting element 18 because this portion is shielded by the shield 10 a of the stop 10.
以上の作用により、被検面による空中像の位置を検出
し、レンズの偏心量を測定するときに検出誤差となる、
レンズの裏面による画頂像を除去することができる。With the above operation, the position of the aerial image by the surface to be detected is detected, and a detection error occurs when measuring the amount of eccentricity of the lens.
The image top image due to the back surface of the lens can be removed.
このような本実施例は、被検面4a以外のレンズ面から
の反射光を絞り10がカットするため、ノイズの少ない精
度の良い測定を行うことができる。しかも本実施例で
は、絞り10の開口部10bが１箇所のため、その製作が容
易であると共に、光位置検出素子の最大の欠点であるゴ
ーストノイズの影響を除くことにより、同検出素子の長
所である高分解能を生かすことができ、高性能にもかか
わらず、安価とすることができる。In the present embodiment, the stop 10 cuts the reflected light from the lens surface other than the surface 4a to be inspected, so that accurate measurement with less noise can be performed. In addition, in this embodiment, since the aperture 10b of the aperture 10 is located at one place, it is easy to manufacture, and the advantage of the optical position detecting element is eliminated by eliminating the influence of ghost noise which is the biggest defect of the optical position detecting element. Can be utilized, and the cost can be reduced despite high performance.
（第２実施例） 第５図は、本発明の第２実施例を示す。この第２実施
例において、第１図および第２図と同一の要素は同一の
符号を付してある。(Second Embodiment) FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
第５図（ａ）において、23はランプ、24はコンデンサ
ーレンズ、25は干渉フィルター26はチャート、27は焦点
板、28は接眼レンズ、50はハーフプリズムである。また
10cは絞りであり、これらの構成素子を図のように配置
する。In FIG. 5 (a), 23 is a lamp, 24 is a condenser lens, 25 is an interference filter 26, a chart, 27 is a reticle, 28 is an eyepiece, and 50 is a half prism. Also
Reference numeral 10c denotes an aperture, and these constituent elements are arranged as shown in the figure.
絞り10cは第５図（ｂ）で示すように、遮蔽部10aと開
口部10bとが60゜間隔で交互に位置するように形成され
ている。この第２実施例の装置では、ランプ23、コンデ
ンサーレンズ24により、チャート26を照明するが、チャ
ート26の前に配置された干渉フィルター25により特定の
波長の光のみでチャート26が照明される。チャート26か
らの光はハーフプリズム50、コリメーターレンズ３を透
過して絞り10cに到達する。As shown in FIG. 5 (b), the aperture 10c is formed such that the shielding portions 10a and the openings 10b are alternately positioned at intervals of 60 °. In the apparatus of the second embodiment, the chart 26 is illuminated by the lamp 23 and the condenser lens 24, but the chart 26 is illuminated only by light of a specific wavelength by the interference filter 25 arranged before the chart 26. The light from the chart 26 passes through the half prism 50 and the collimator lens 3 and reaches the stop 10c.
絞り10cの開口部10bに到達した光は絞り10cを通過し
て被検レンズ４に向かい、また遮蔽部10aに到達した光
は遮蔽され、被検レンズ4aには到達しない。絞り10cを
通過した光線は、被検レンズ４の被検面4aおよび被検面
でないレンズ面4cに入射する。被検面4aからの反射光
は、入射光路を逆行し、絞り10cに到達する。The light that has reached the opening 10b of the stop 10c passes through the stop 10c toward the lens 4 to be measured, and the light that has reached the shield 10a is blocked and does not reach the lens 4a to be measured. The light beam that has passed through the stop 10c enters the test surface 4a of the test lens 4 and the lens surface 4c that is not the test surface. The reflected light from the test surface 4a travels backward in the incident optical path and reaches the stop 10c.
この反射光は入射時の光路を逆行してきているので、
絞り10cの開口部10bを通過して、コリメーターレンズ３
を通過し、ハーフプリズム50で反射して焦点板27に空中
像として結像する。Since this reflected light is going backward in the optical path at the time of incidence,
After passing through the opening 10b of the aperture 10c, the collimator lens 3
And is reflected by the half prism 50 to form an image on the reticle 27 as an aerial image.
焦点板27には図示しないが、像位置を読み取るための
目盛りが設けられており、この目盛りを接眼レンズ28か
ら読み取ることにより測定を行う。またこの時、第１実
施例について説明したと同様に被検レンズ４を回転し、
その時の像の回転半径を読み取ることで、回転軸に対す
る被検面4aの偏心量をより高精度に測定することができ
る。Although not shown, the focusing screen 27 is provided with a scale for reading an image position, and the scale is read from the eyepiece 28 to perform measurement. At this time, the test lens 4 is rotated in the same manner as described in the first embodiment.
By reading the rotation radius of the image at that time, the amount of eccentricity of the test surface 4a with respect to the rotation axis can be measured with higher accuracy.
また被検レンズ面でないレンズ面4cからの反射光は、
第１実施例と同様に、コリメーターレンズ３の光軸に対
して、入射光線の光路と反対側に射出し、絞り10cに到
達するが、この部分は遮蔽部10aとなっているため、レ
ンズ面4cからの反射光はここで遮られ、焦点板27に結像
することがない。The reflected light from the lens surface 4c which is not the lens surface to be inspected is
Similarly to the first embodiment, the light exits from the optical axis of the collimator lens 3 on the opposite side of the optical path of the incident light and reaches the stop 10c. The light reflected from the surface 4c is blocked here and does not form an image on the reticle 27.
本実施例は第１実施例と同様に、画頂像の除去するこ
とができるが、絞り10cの開口部の面積が増大している
ため、被検面4aに入射する光の量が増加し、被検面4aか
らの反射光の強度が増加して、焦点板27に結像する空中
像の強度を増大し、観察し易いものとすることができ
る。また、絞り10cの遮蔽部10aおよび開口部10bの形状
が光軸について対称な形状となっている為、デフォーカ
ス時の空中像の移動がほとんどなく、高精度な測定がで
き、しかも光学系の構成を簡単にすることができる。In this embodiment, as in the first embodiment, the image top image can be removed. However, since the area of the opening of the stop 10c is increased, the amount of light incident on the surface 4a to be inspected is increased. In addition, the intensity of the reflected light from the test surface 4a increases, and the intensity of the aerial image formed on the reticle 27 increases, thereby making it easier to observe. Further, since the shape of the shielding portion 10a and the opening 10b of the aperture 10c are symmetrical with respect to the optical axis, there is almost no movement of the aerial image at the time of defocusing, and high-precision measurement can be performed. The configuration can be simplified.
（第３実施例） 第６図は本発明の第３実施例を示し、同図（ａ）にお
いて、29は平行光束の直径を拡大するため1/4波長板15
とコリメータレンズ３との間に挿入されたビームエキス
パンダーである。また、コリメーターレンズ３は、コリ
メーターレンズ第１群31と光軸上を移動可能なコリメー
ターレンズ第２群30とで構成されている。Third Embodiment FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In FIG. 6A, reference numeral 29 denotes a quarter-wave plate 15 for enlarging the diameter of a parallel light beam.
And a beam expander inserted between the collimator lens 3. The collimator lens 3 is composed of a first group of collimator lenses 31 and a second group of collimator lenses 30 movable on the optical axis.
10dは絞りであり、同図（ｂ）および（ｃ）で示すよ
うに、同一の回転中心を有する２枚の絞り部材10eおよ
び10fの重合体からなっている。各絞り部材10e,10fは図
示のように遮蔽部10aと開口部10bとが交互に形成されて
おり、この２枚の部材を重ね合わせ絞りの中心を軸とし
て、一方または双方を回転させ、両者の開口部の重なり
の部分の面積を連続的に変化させることができる構造と
なっている。この場合、各絞り部材10e,10fの遮蔽部10a
の面積は、第２実施例に比べて半分の面積となってお
り、かつ中心について対称的な形状となっている。Reference numeral 10d denotes an aperture, which is made of a polymer of two aperture members 10e and 10f having the same center of rotation, as shown in FIGS. Each of the aperture members 10e and 10f has a shielding portion 10a and an opening 10b alternately formed as shown in the figure, and the two members are overlapped, and one or both of them are rotated around the center of the aperture, and both are rotated. The structure is such that the area of the overlapping portion of the openings can be changed continuously. In this case, the shielding portion 10a of each of the aperture members 10e and 10f
Is half the area of the second embodiment, and is symmetrical about the center.
本実施例では、この絞り10dがビームエキスパンダー2
9とコリメーターレンズ３との間に挿入される。32はハ
ーフビームスプリッタで、ハーフプリズムやハーフミラ
ーなどを使用することにより、ビームを被検レンズ側と
参照系側とに分割する機能を有する。33は被検レンズ群
で、被検レンズ４を含む多数のレンズで構成されてい
る。34はイメージローテーターで、これを回転させるこ
とにより像点を回転させることができる。In this embodiment, the aperture 10d is the beam expander 2
It is inserted between 9 and the collimator lens 3. Reference numeral 32 denotes a half beam splitter, which has a function of splitting a beam into a test lens side and a reference system side by using a half prism or a half mirror. Reference numeral 33 denotes a lens group to be inspected, which comprises a large number of lenses including the lens 4 to be inspected. Reference numeral 34 denotes an image rotator, which can rotate an image point by rotating the image rotator.
このようなイメージローテーターとしては、第７図に
示すような既知の光学素子、すなわちドーブプリズム
（同図（ａ））、アッベプリズム（同図（ｂ））、ペチ
ャンプリズム（同図（ｃ））などを使用できる。37は参
照用コリメーターレンズで、コリメーターターレンズ３
とは使用方法において区別されるものであり、参照用コ
リメーターレンズ第１群35と光軸方向を移動可能である
参照用コリメーターレンズ第２群36とで構成されてい
る。38はミラーであり、その反射面は平面または球面と
なっている。39は対物レンズ17による結像面にCCDなど
の２次元イメージセンサーを配置したテレビカメラ、40
はテレビカメラ39の出力を画像処理および演算して、被
検面4aからの空中像の座標およびミラー38からの空中像
の回転中心の座標を求め、この座標差と測定条件に応じ
た倍率により被検面4aの偏心量を演算して求めるための
画像計測部、41はこの演算結果、すなわち偏心量を表示
するための表示部であり、テレビカメラまたはプロッタ
ーなどが使用される。As such an image rotator, there are known optical elements as shown in FIG. 7, that is, a Dove prism (FIG. 7A), an Abbe prism (FIG. 7B), and a Pechan prism (FIG. 7C). Etc. can be used. 37 is a collimator lens for reference, and a collimator lens 3
Are distinguished in the method of use, and include a first group of reference collimator lenses 35 and a second group of reference collimator lenses 36 movable in the optical axis direction. Reference numeral 38 denotes a mirror, the reflection surface of which is a plane or a spherical surface. Reference numeral 39 denotes a television camera in which a two-dimensional image sensor such as a CCD is arranged on an image plane formed by the objective lens 17;
Calculates and calculates the coordinates of the aerial image from the test surface 4a and the coordinates of the center of rotation of the aerial image from the mirror 38 by performing image processing and calculation on the output of the television camera 39, and by using the coordinate difference and the magnification according to the measurement condition. An image measuring unit 41 for calculating and calculating the amount of eccentricity of the test surface 4a is a display unit for displaying the calculation result, that is, the amount of eccentricity, and a television camera or a plotter is used.
このような構成において、半導体レーザー12から射出
した光はコリメーターレンズ13により平行光となり、偏
光ビームスプリッタ14を通過し、1/4波長板15を透過し
て円偏光となり、さらにビームエキスパンダー29により
拡大されて、絞り10d及びコリメーターレンズ３を通過
しハーフビームスプリッタ32により、一部被検レンズ群
33に入射する。ここで、コリメーターレンズ第２群30
は、目標となる被検面4aの曲率中心に光束が集光するよ
うにあらかじめ移動してある。被検面4aからの反射光は
入射光路を逆行し、ハーフビームスプリッタ32およびコ
リメーターレンズ第１群31、コリメーターレンズ第２群
30を通過した後に絞り10dに達する。このとき被検面4a
からの反射光は、入射時に光線が通過した絞り10dの開
口部10bに到達するので、反射光線は絞り10dを通過す
る。この光線は、その後ビームエキスパンダー29を通過
し、1/4波長板15を透過してＳ偏光となり、偏光ビーム
スプリッタ14で反射され、集光レンズ16に方向に入射す
る。入射した被検面4aからの反射光は集光レンズ16によ
り集光される。この画像はさらに対物レンズ17によりテ
レビカメラ40の受光面に結像する。In such a configuration, light emitted from the semiconductor laser 12 becomes parallel light by the collimator lens 13, passes through the polarizing beam splitter 14, passes through the quarter-wave plate 15, becomes circularly-polarized light, and is further converted by the beam expander 29. After being enlarged, it passes through the aperture 10d and the collimator lens 3 and is partially subjected to the lens group to be inspected by the half beam splitter 32.
It is incident on 33. Here, the collimator lens second group 30
Has been moved in advance so that the light beam is focused on the center of curvature of the target surface 4a to be measured. The reflected light from the test surface 4a reverses the incident optical path, and the half beam splitter 32, the first group of collimator lenses 31, and the second group of collimator lenses
After passing through 30, the aperture reaches 10d. At this time, the test surface 4a
Reflected light from the light reaches the opening 10b of the stop 10d through which the light beam has passed at the time of incidence, so that the reflected light beam passes through the stop 10d. This light beam then passes through the beam expander 29, passes through the quarter-wave plate 15, becomes S-polarized light, is reflected by the polarization beam splitter 14, and enters the condenser lens 16 in the direction. The incident reflected light from the test surface 4a is condensed by the condenser lens 16. This image is further formed on the light receiving surface of the television camera 40 by the objective lens 17.
また被検面でないレンズ面4cからの反射光は、コリメ
ーターレンズ３の光軸に対して、入射時の光路と反対側
に射出し、コリメーターレンズ第１群31およびコリメー
ターレンズ第２群30を通過したのちに絞り10dに到達す
る。この反射光線が到達した絞り10dの部分は遮蔽部10a
となっているので、レンズ面4cからの反射光束は遮蔽さ
れ、テレビカメラ39の受像面には結像しない。The reflected light from the lens surface 4c, which is not the surface to be measured, exits on the side opposite to the optical path at the time of incidence with respect to the optical axis of the collimator lens 3, and the first collimator lens group 31 and the second collimator lens group After passing through 30, it reaches the aperture 10d. The part of the aperture 10d where the reflected light beam reaches is a shielding part 10a.
Therefore, the reflected light beam from the lens surface 4c is blocked, and no image is formed on the image receiving surface of the television camera 39.
また、一部の光はハーフビームスプリッタ32により反
射し、イメージローテーター34を透過し、参照用コリメ
ーターレンズ37を通過した後、ミラー38に垂直入射す
る。ミラー38で反射した光は入射光路を逆にたどり、ハ
ーフビームスプリッタ32で反射し、偏光ビームスプリッ
ター14に向かう。ここで、ミラー41に垂直入射させるた
めには、コリメーターレンズ第２群30の動きに応じて参
照用コリメーターレンズ36を光軸上で移動させる必要が
ある。A part of the light is reflected by the half beam splitter 32, passes through the image rotator 34, passes through the reference collimator lens 37, and vertically enters the mirror 38. The light reflected by the mirror 38 reverses the incident optical path, is reflected by the half beam splitter 32, and travels to the polarization beam splitter 14. Here, in order to vertically enter the mirror 41, it is necessary to move the reference collimator lens 36 on the optical axis in accordance with the movement of the second group 30 of collimator lenses.
そしてこの反射光は、イメージローテータ内部の反射
面（図示せず）により位相変調を受けるため、イメージ
ローテーターの回転に応じて偏光状態が変化し、楕円軸
が回転する楕円偏光となるため、偏光ビームスプリッタ
14で反射し、テレビカメラ39の受光面に結像した像は、
イメージローテーター34の回転に伴い、強度が変化する
回転像となる。The reflected light is phase-modulated by a reflection surface (not shown) inside the image rotator, and the polarization state changes according to the rotation of the image rotator. Splitter
The image reflected at 14 and formed on the light receiving surface of the TV camera 39 is
As the image rotator rotates, the image becomes a rotating image whose intensity changes.
従って、上述した被検面4aにより形成される空中像
と、この強度が変化する回転像が共に出力される。これ
らの出力から、画像計測部40により前者の点像の座標
と、後者の点像の回転中心の座標とを、内蔵する画像処
理部により検出し、内蔵する演算部により両者の座標差
を演算し、あらかじめ演算により求めておいた測定状態
に応じた倍率を乗じて被検面4aの偏心量及び偏心方位を
求め、これをモニター、プロッターなどの表示部で表示
する。Therefore, an aerial image formed by the above-described test surface 4a and a rotated image whose intensity changes are both output. From these outputs, the image measurement unit 40 detects the coordinates of the former point image and the coordinates of the rotation center of the latter point image by the built-in image processing unit, and calculates the coordinate difference between the two by the built-in calculation unit. Then, the amount of eccentricity and the eccentric azimuth of the test surface 4a are obtained by multiplying by a magnification according to the measurement state obtained in advance by calculation, and these are displayed on a display unit such as a monitor or a plotter.
尚、上述の説明では被検面4aが被検レンズ群33の最終
部に位置する場合を示したが、この実施例では、被検レ
ンズ群33を構成する全てのレンズ面（３枚に限らない）
の曲率中心に集光するようにできるため、全てのレンズ
面の偏心量をレンズ群を分解することなく、しかも非回
転で高精度で測定することができる。In the above description, the case where the test surface 4a is located at the last part of the test lens group 33 has been described. However, in this embodiment, all the lens surfaces constituting the test lens group 33 (only three lens surfaces are limited). Absent)
, The eccentricity of all lens surfaces can be measured with high precision without disassembling the lens group without rotating.
このような多くの面からの反射像を検出する場合、検
出したい面と同数の画頂像が存在して、偏心量測定上有
害となる面頂像と、検出したい空中像と近接する機会が
確率的に増えるため、第１実施例および第２実施例に比
べて精度向上に寄与することができる。When detecting reflected images from such many surfaces, there is the same number of image top images as the surface to be detected, and there is a chance that the surface top image that is detrimental to eccentricity measurement and the aerial image to be detected will be close. Since the probability increases, the accuracy can be improved as compared with the first embodiment and the second embodiment.
また、本実施例において挿入した絞り10dは、絞り部
材10eと10fによって構成され、中心部を回転軸として部
材10eまたは10fを回転させて２つの部材の開口部の重な
り量を連続的に調整できるような構造であるため、被検
面4aの偏心量が大きく被検面4aからの反射光の光路と入
射時の光の光路の一致度がよくない場合でも、部材10e
及び10fの位置関係を変えて絞り10dの開口部10bの面積
を大きくとることにより、被検面4aからの反射光をより
多くテレビカメラ39側に通過させることが可能である。In addition, the stop 10d inserted in the present embodiment is constituted by the stop members 10e and 10f, and the member 10e or 10f can be rotated about the center portion to rotate the member 10e or 10f to continuously adjust the overlapping amount of the openings of the two members. With such a structure, even when the amount of eccentricity of the test surface 4a is large and the degree of coincidence between the optical path of the reflected light from the test surface 4a and the optical path of the incident light is not good, the member 10e
By increasing the area of the opening 10b of the aperture 10d by changing the positional relationship between the aperture 10f and the aperture 10f, it is possible to allow the reflected light from the test surface 4a to pass more toward the television camera 39.
なお、絞り10dの開口部10bの、絞りの中心に関して、
点対称な部分が遮蔽部となっていない部分に出てくる
と、被検面でないレンズ面4cからの反射光を完全に遮蔽
できない場合が出てくるが、被検面4aからの反射光がよ
り多くテレビカメラ39の受像面に結像することになるの
で、２つの点像の強度差により、どちらが被検面4aから
の反射光によるものかは容易に判別可能である。In addition, regarding the center of the aperture of the aperture 10b of the aperture 10d,
If the point symmetrical part comes out of the part that is not the shielding part, the reflected light from the lens surface 4c that is not the test surface may not be completely shielded, but the reflected light from the test surface 4a Since more images are formed on the image receiving surface of the television camera 39, it is possible to easily determine which is due to the reflected light from the surface 4a to be detected, based on the intensity difference between the two point images.
また、被検面の偏心が極小さい場合には、２つの部材
10e,10fの位置関係を調整し、絞り10dの開口部の面積を
小さくすることによって、被検面でないレンズ面4cから
の反射光の除去をより確実に行うことができる。When the eccentricity of the test surface is extremely small, two members are used.
By adjusting the positional relationship between 10e and 10f and reducing the area of the opening of the stop 10d, it is possible to more reliably remove the reflected light from the lens surface 4c that is not the test surface.
また、本実施例では絞り10dをコリメーターレンズ３
とビームエキスパンダー29の間に挿入したことにより、
コリメーターレンズ３より被検物側にある光学素子の面
頂像を除去することもでき、さらに精度向上を行うこと
ができる。In this embodiment, the stop 10d is set to the collimator lens 3
And between the beam expander 29
The top image of the optical element closer to the test object than the collimator lens 3 can be removed, and the accuracy can be further improved.
なお、本実施例において、通常は透明で部分的に電圧
を印加すると、電圧を印加された部分がスリガラス状に
曇るような素材（例えば液晶素子）を用いて絞りとする
こともできる。この場合遮蔽部とする位置のみに電圧を
印加できるように電極を設置しておくことにより、電圧
を印加するとその部分がスリガラス状になり光線を散乱
するので、電圧を印加する電極を複数用意し、電圧のか
け方によってスリガラス状になる面積を変化させ得るよ
うにすることにより、機械的な絞り10dと同様の効果を
得ることができる。In this embodiment, it is also possible to form the aperture by using a material (for example, a liquid crystal element) that is normally transparent and partially applied with a voltage so that the applied portion becomes cloudy like a ground glass. In this case, the electrodes are installed so that the voltage can be applied only to the position to be the shielding part. When the voltage is applied, the part becomes ground glass and scatters the light beam.Therefore, prepare a plurality of electrodes to which the voltage is applied. The same effect as that of the mechanical diaphragm 10d can be obtained by changing the area of the ground glass in accordance with the method of applying a voltage.
また、絞り部材10eおよび10fの遮蔽部の面積が第２実
施例における絞り10cの半分となっていない場合でも、
同様の効果が得られることは言うまでもない。Further, even when the area of the shielding portion of the aperture members 10e and 10f is not half the area of the aperture 10c in the second embodiment,
It goes without saying that a similar effect can be obtained.
（第４実施例） 第８図は本発明の第４実施例を示し、同図（ａ）にお
いて42は直線偏光のHe−Neレーザーであり、同レーザー
42側に設けたビームエキスパンダー32のレンズによっ
て、点光源１を形成する。偏光ビームスプリッタ14およ
び1/4波長板15は、この点光源１とビームエキスパンダ
ー32の他のレンズとの間に配置され、前記偏光ビームス
プリッタ14に対して点光源１と共役な位置（すなわち基
準像位置７に相当する）に光位置検出素子18を配置す
る。(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8A, reference numeral 42 denotes a linearly polarized He-Ne laser.
The point light source 1 is formed by the lens of the beam expander 32 provided on the 42 side. The polarizing beam splitter 14 and the quarter-wave plate 15 are disposed between the point light source 1 and another lens of the beam expander 32, and are positioned conjugate with the point light source 1 with respect to the polarizing beam splitter 14 (ie, a reference position). The light position detecting element 18 is arranged at the position corresponding to the image position 7).
10gおよび10kは絞りであり、10gは点光源１と偏光ビ
ームスプリッタ14の間に挿入される一方、絞り10kは偏
光ビームスプリッタ14と光位置検出素子18の間に挿入さ
れている。43は絞り10gおよび10kの開口部の形状を定め
るのに使用する電源であり、多数の出力端子を有する。
44は電源のどの出力端子から出力電圧が出るかを制御す
るコントローラーである。Reference numerals 10g and 10k denote apertures. The aperture 10k is inserted between the point light source 1 and the polarization beam splitter 14, while the aperture 10k is inserted between the polarization beam splitter 14 and the optical position detecting element 18. Reference numeral 43 denotes a power supply used to determine the shapes of the apertures of the diaphragms 10g and 10k, and has a large number of output terminals.
44 is a controller for controlling which output terminal of the power supply outputs the output voltage.
また、この実施例は第３実施例におけるハーフビーム
スプリッタ32、イメージローテーター34、参照用コリメ
ーターレンズ37およびミラー38からなる参照光学系を省
略し、半導体レーザー12の代わりに直線偏光のHe−Neレ
ーザー42を用いると共に、絞り10g、偏光ビームスプリ
ッタ14,1/4波長板15をビームエキスパンダー32の内部に
配置することにより集光レンズ16を不要とし、さらに対
物レンズ17、テレビカメラ39、画像計測部40を省略し、
直接、光位置検出素子18および増幅器19を配置してい
る。In this embodiment, the reference optical system including the half beam splitter 32, the image rotator 34, the reference collimator lens 37 and the mirror 38 in the third embodiment is omitted, and instead of the semiconductor laser 12, linearly polarized He-Ne is used. By using the laser 42 and arranging the aperture 10g, the polarizing beam splitter 14, and the quarter-wave plate 15 inside the beam expander 32, the condenser lens 16 becomes unnecessary, and the objective lens 17, the television camera 39, the image measurement Omit part 40,
The light position detecting element 18 and the amplifier 19 are directly arranged.
第８図（ｂ）は、本実施例で使用した絞り10gの構造
を断面図で示したもので絞り10kも同一構造となってい
る。10hは、液晶素子であり、電圧無印加部分はπ/2の
施光性を有し、電圧印加部分はその施光性が消失する性
質を有する。10jはこの液晶素子10hに電圧を印加するた
めの透明電極群である。これらの透明電極群のうちの遮
蔽部にする部分の電極に、電源43およびコントローラー
44から電圧を印加してある。10m、10nは、偏光板であ
り、偏光方向が直交するように配置されている。この場
合、絞り10gは偏光板10mが点光源１側を向き、かつ紙面
に垂直な偏光を透過するように配置されており、絞り10
kは、偏光板10mが偏光ビームスプリッタイ４側を向き、
かつ紙面に垂直な偏光を透過するように配置されてい
る。FIG. 8B is a sectional view showing the structure of the stop 10g used in the present embodiment, and the stop 10k has the same structure. Reference numeral 10h denotes a liquid crystal element, and a portion to which no voltage is applied has a light-applying property of π / 2, and a portion to which a voltage is applied has such a property that the light-appearing property disappears. Reference numeral 10j denotes a transparent electrode group for applying a voltage to the liquid crystal element 10h. The power supply 43 and the controller
Voltage is applied from 44. 10m and 10n are polarizing plates, which are arranged so that the polarization directions are orthogonal to each other. In this case, the stop 10g is disposed so that the polarizing plate 10m faces the point light source 1 and transmits polarized light perpendicular to the paper surface.
k indicates that the polarizing plate 10m faces the polarizing beam splitter 4 side,
In addition, they are arranged to transmit polarized light perpendicular to the paper surface.
次に、以上の構成による作用を説明するが紙面に平行
な偏光成分をＰ偏光、紙面に垂直な偏光成分をＳ偏光と
する。Next, the operation of the above configuration will be described. The polarized light component parallel to the paper surface is P-polarized light, and the polarized light component perpendicular to the paper surface is S-polarized light.
He−Neレーザー42から出たＳ偏光は、絞り10gに入射
する。ここで、偏光板10mがＳ偏光を透過する様な方向
に、絞り10gを配置してあるので、入射光は、液晶素子1
0hに入射する。液晶素子10hのうち、透明電極10jに電圧
が印加してある部分においては入射光の偏光状態は変化
せず、すなわちＳ偏光のままで偏光板10nに達する。The S-polarized light emitted from the He-Ne laser 42 enters the stop 10g. Here, the stop 10g is arranged in such a direction that the polarizing plate 10m transmits S-polarized light, so that the incident light is
Incident at 0h. In a portion of the liquid crystal element 10h where a voltage is applied to the transparent electrode 10j, the polarization state of the incident light does not change, that is, reaches the polarizing plate 10n while maintaining S polarization.
これに対して、透明電極10jに電圧が印加されていな
い部分においては、入射光は液晶素子10hの旋光性の影
響をうけて位相がπ/2進んだ光、すなわちＰ偏光の状態
で偏光板10nに達する。偏光板10nは、偏光板10mと偏光
方向が直交するように、すなわちＰ偏光が透過するよう
に配置されているので、透明電極10jによって電圧が印
加されていない部分を透過してきたレーザー光のみが偏
光板10nを透過し、偏光板10nを透過し、偏光ビームスプ
リッタ14を通過し1/4波長板５を透過する際に円偏光と
なる。On the other hand, in a portion where no voltage is applied to the transparent electrode 10j, the incident light is a light whose phase is advanced by π / 2 under the influence of the optical rotation of the liquid crystal element 10h, that is, a polarizing plate in a P-polarized state. Reaches 10n. Since the polarizing plate 10n is arranged so that the polarization direction is orthogonal to the polarizing plate 10m, that is, so that the P-polarized light is transmitted, only the laser light transmitted through the portion where no voltage is applied by the transparent electrode 10j is transmitted. When passing through the polarizing plate 10n, passing through the polarizing plate 10n, passing through the polarizing beam splitter 14, and passing through the quarter-wave plate 5, the light becomes circularly polarized light.
円偏光となったレーザー光は、コリメーターレンズ３
を通過して、被検レンズ群33に入射するが、この光のう
ち、被検面4aで反射した光は、入射光路を逆行し、コリ
メンターレンズ３を通って1/4波長板15を透過する際に
Ｓ偏光となる。この反射光は、偏光ビームスプリッタ14
によって光位置検出素子18の方向に反転され、絞り10k
に入射する。ここで、偏光板10mがＳ偏光を透過するよ
うな方向に、絞り10kを配置してあるので、被検面4aか
らの反射光は絞り10hの偏光板10mを透過し、液晶素子10
hに達する。この絞り10kの透明電極10jに対して、絞り1
0kの開口部が絞り10gの開口部と光学的な共役な関係に
なるように電圧を印加しておく。The circularly polarized laser light is passed through the collimator lens 3
Pass through the lens group 33 and enter the lens group 33 to be inspected. Of this light, the light reflected by the surface 4a to be inspected reverses the incident optical path, passes through the collimator lens 3 and passes through the quarter-wave plate 15. When transmitted, it becomes S-polarized light. This reflected light is transmitted to the polarizing beam splitter 14
Is inverted in the direction of the light position detecting element 18 and the aperture 10k
Incident on. Here, since the stop 10k is arranged in such a direction that the polarizing plate 10m transmits S-polarized light, the reflected light from the test surface 4a passes through the polarizing plate 10m of the stop 10h, and the liquid crystal element 10
reach h. With respect to the transparent electrode 10j of the stop 10k, the stop 1
A voltage is applied so that the opening of 0k has an optically conjugate relationship with the opening of the diaphragm 10g.
反射光は、入射時に光線が絞り10gを通過した場合と
光学的に共役な位置に到達するが、ここは透明電極10j
に電圧が印加されていない場合であるので、反射光は、
液晶表示板の旋光性の影響を受けて位相がπ/2進んだ
光、すなわちＰ偏光となって偏光板10nに入射する。こ
の偏光板10nは、偏光板10mと偏光方向が直交するよう
に、すなわちＰ偏光が透過するように配置されているの
で、反射光は偏光板10nを透過して光位置検出素子18に
達する。The reflected light reaches a position optically conjugate with the case where the light beam passes through the stop 10g at the time of incidence, but here the transparent electrode 10j
Since no voltage is applied to the
The light advances in phase by π / 2 under the influence of the optical rotation of the liquid crystal display panel, that is, becomes P-polarized light and enters the polarizing plate 10n. Since the polarizing plate 10n is arranged so that the polarization direction is orthogonal to the polarizing plate 10m, that is, so that the P-polarized light is transmitted, the reflected light passes through the polarizing plate 10n and reaches the light position detecting element 18.
これに対して、被検面でないレンズ面4cで反射した光
は、コリメーターレンズ３の光軸に関して入射時の光路
と対称な光路をたどってコリメーターレンズ３を通過
し、1/4波長板15を透過する際にＳ偏光となって、偏光
ビームスプリッタ14で光位置検出素子18の方向に反射さ
れ、絞り10kに入射し、その偏光板10mを通過し、液晶素
子10hに達する。この反射光が達する位置は、被検面4a
からの反射光が達した位置と、絞り10kの中心に関して
点対称な位置である。この位置において、透明電極10j
には電圧が印加されているので、反射光はその偏光特性
に変化を与えられずに、すなわちＳ偏光のままで、偏光
板10nに達する。偏光板10nはＰ偏光が透過するような位
置に配置されているので、レンズ面4cからの反射光は偏
光板10nを透過せず、光位置検出素子18には達しないこ
とになる。On the other hand, the light reflected by the lens surface 4c, which is not the surface to be measured, passes through the collimator lens 3 along an optical path symmetric to the optical path at the time of incidence with respect to the optical axis of the collimator lens 3, and passes through the 1/4 wavelength plate. When transmitted through 15, the light becomes S-polarized light, is reflected by the polarizing beam splitter 14 in the direction of the light position detecting element 18, enters the stop 10k, passes through the polarizing plate 10m, and reaches the liquid crystal element 10h. The position where this reflected light reaches is
And the point symmetrical with respect to the center of the stop 10k and the position where the reflected light from the lens reaches. At this position, the transparent electrode 10j
Is applied with a voltage, the reflected light reaches the polarizing plate 10n without changing its polarization characteristics, that is, while maintaining the S-polarized light. Since the polarizing plate 10n is arranged at a position where the P-polarized light is transmitted, the reflected light from the lens surface 4c does not pass through the polarizing plate 10n and does not reach the light position detecting element 18.
このような本実施例では、光束径の小さい部分に絞り
を挿入するために、絞りの外形が小さくなると共に、透
明電極10jへの電圧のかけ方を変化させることによっ
て、開口部の形状を自由に変化させることができる。た
とえば、被検面4aが被検レンズ群の奥に位置し被検レン
ズ群33に入射する光束のうち実際に被検面4aに入射する
光束の径が非常に小さい場合、第１実施例〜第３実施例
で使用した絞りでは、コリメーターレンズ３の光軸近傍
の光束が遮蔽され、被検面4aに入射する光量が極端に減
少するが、本実施例では、第８図（ｃ）のように中心部
を開口部とし、周辺部は開口部と遮蔽部となるような電
圧のかけ方を行うことができるため、被検面4aに入射す
る光量が増加し、被検面4aからの反射光を光位置検出素
子18でとらえることが容易になる。In this embodiment, in order to insert the stop into a portion where the light beam diameter is small, the outer shape of the stop is reduced, and the shape of the opening is freely changed by changing the way of applying a voltage to the transparent electrode 10j. Can be changed to For example, in the case where the test surface 4a is located at the back of the test lens group and the diameter of the light flux actually incident on the test surface 4a among the light fluxes incident on the test lens group 33 is extremely small, In the stop used in the third embodiment, the light flux near the optical axis of the collimator lens 3 is blocked, and the amount of light incident on the test surface 4a is extremely reduced. In the present embodiment, however, FIG. As shown in the figure, the central portion is an opening portion, and the peripheral portion can apply a voltage so as to be an opening portion and a shielding portion, so that the amount of light incident on the surface 4a to be measured increases, and from the surface 4a to be measured. It is easy to catch the reflected light from the light position detecting element 18.
上述したように本発明によれば、レンズの偏心量測定
に有害となる被検レンズの被検面でないレンズ面からの
面頂像を除去することができるため、高精度なレンズの
偏心量測定を行うことができる。As described above, according to the present invention, it is possible to remove the top image from the lens surface that is not the test surface of the test lens, which is harmful to the measurement of the eccentricity of the lens. It can be performed.
第１図（ａ），（ｂ）は本発明のレンズの偏心量測定装
置を例示する基本構造を示す側面図および絞りの正面図
であり、同図（ｃ），（ｄ）は作用を示す側面図、第２
図は本発明の第１実施例の構造を示す側面図、第３図お
よび第４図はその偏心量測定を示す正面図、第５図
（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施例の構造を示す側面
図および絞りの正面図、第６図（ａ）は本発明の第３実
施例の構造を示す側面図、同図（ｂ）および（ｃ）は絞
りの正面図、第７図（ａ），（ｂ），（ｃ）はイメージ
ローテーターの各例を示す斜視図、第８図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明の第４実施例の構造を示す側面
図、絞りの断面図および正面図、第９図は従来装置を示
す側面図、第10図はその問題点を示す側面図である。 １……点光源 ２……ハーフミラー ３……コリメーターレンズ ４……被検レンズ 4a……被検面 4c……被検面でないレンズ面 ５……入射光束 ６……反射光束 ７……基準像位置 ８……被検面の反射による空中像 ９……ビームスプリッター 10,10c,10d,10g,10k……絞り 10a……遮蔽部 10b……開口部 11a……入射光 11b……反射光FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a side view and a front view of a diaphragm showing a basic structure of a lens eccentricity measuring apparatus of the present invention, and FIGS. 1 (c) and 1 (d) show the operation. Side view, second
The drawings are side views showing the structure of the first embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are front views showing the measurement of the amount of eccentricity, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the second embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a side view showing the structure of the third embodiment of the present invention, and FIGS. 6 (b) and (c) are front views of the diaphragm. FIGS. 7 (a), (b) and (c) are perspective views showing examples of the image rotator, and FIGS.
(B) and (c) are a side view showing the structure of the fourth embodiment of the present invention, a cross-sectional view and a front view of the diaphragm, FIG. 9 is a side view showing a conventional device, and FIG. It is a side view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Point light source 2 ... Half mirror 3 ... Collimator lens 4 ... Test lens 4a ... Test surface 4c ... Non-test surface 5 ... Incoming light beam 6 ... Reflection light beam 7 ... Reference image position 8: Aerial image due to reflection on the surface to be inspected 9: Beam splitters 10, 10c, 10d, 10g, 10k ... Stop 10a ... Shield 10b ... Opening 11a ... Incident light 11b ... Reflection light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 G01B 11/00 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 11/00-11/02 G01B 11/00 Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)
Claims (6)
からの反射光の結像位置から被検面の偏心量を測定する
レンズの偏心測定方法において、前記被検面における入
射時の光の光路と反射時の反射光の光路とが一致すると
きにこの反射光を通過させ、前記被検面における入射時
の光の光路が一致しない前記被検面以外のレンズ面から
反射する反射光を遮蔽し、被検面からの反射光の結像位
置から前記被検レンズの被検面の偏心量を測定すること
を特徴とするレンズの偏心量測定方法。1. A lens eccentricity measuring method for irradiating a test surface of a test lens with light and measuring an eccentric amount of the test surface from an image forming position of reflected light from the test surface. When the optical path of the light at the time of incidence coincides with the optical path of the reflected light at the time of reflection, the reflected light is passed, and the optical path of the light at the time of incidence on the surface to be inspected does not coincide with the lens surface other than the surface to be inspected. A method for measuring the amount of eccentricity of a lens to be inspected, wherein the amount of eccentricity of the surface to be inspected of the lens to be inspected is measured from an image forming position of the light reflected from the surface to be inspected.
れた光源と、前記コリメータレンズを介して前記光源か
らの光を照射する被検面を有する被検レンズと、前記被
検面を照射して得られる被検面からの反射光を前記光軸
上から偏向させるビームスプリッターと、前記ビームス
プリッターにより偏向された反射光を反射像として受光
する受光部と、前記被検レンズと前記受光部との光路内
に挿入され、前記被検面における入射時の光の光路と反
射時の反射光の光路とが一致するときにこの反射光を通
過させると共に前記被検面における入射時の光の光路と
光路が一致しない前記被検レンズの被検面以外のレンズ
面から反射する反射光を遮蔽する遮蔽手段と、を備えて
いることを特徴とするレンズの偏心量測定装置。2. A light source disposed on an optical axis defined by a collimator lens, a test lens having a test surface for irradiating light from the light source via the collimator lens, and a light source irradiating the test surface. A beam splitter that deflects the reflected light from the surface to be obtained from the optical axis, a light receiving unit that receives the reflected light deflected by the beam splitter as a reflected image, the test lens and the light receiving unit, When the optical path of light at the time of incidence coincides with the optical path of reflected light at the time of reflection, the reflected light passes through the optical path of the light at the time of incidence at the surface to be inspected. And a shielding means for shielding reflected light reflected from a lens surface other than the test surface of the test lens whose optical path does not coincide with the optical path.
リッターとの光路内に挿入されることを特徴とする請求
項２記載のレンズの偏心量測定装置。3. The lens eccentricity measuring apparatus according to claim 2, wherein said shielding means is inserted into an optical path between the lens to be inspected and the beam splitter.
を遮蔽する遮蔽部とを有する絞りであることを特徴とす
る請求項２記載のレンズの偏心量測定装置。4. The lens eccentricity measuring apparatus according to claim 2, wherein said shielding means is a diaphragm having an opening through which light passes and a shielding portion for blocking light.
を遮蔽する遮蔽部とを有する絞りであり、前記開口部お
よび遮蔽部の形状が中心に対して対称であることを特徴
とする請求項２記載のレンズの偏心量測定装置。5. The shielding means is a diaphragm having an opening through which light passes and a shielding part for shielding light, wherein the shape of the opening and the shielding part is symmetric with respect to the center. The lens eccentricity measuring device according to claim 2.
ることを特徴とする請求項２記載のレンズの偏心量測定
装置。6. An apparatus according to claim 2, wherein said shielding means comprises a polarizing plate and a liquid crystal element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290234A JP3066056B2 (en) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | Method and apparatus for measuring eccentricity of lens |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH04164223A JPH04164223A (en) | 1992-06-09 |
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