JP3174318B2 - レンズ偏心測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、心取り誤差や接合誤差などによって発生す
る光学レンズの偏心を測定するためのレンズ偏心測定器
に関する。

〔従来の技術〕

一般にレンズ偏心測定器は、結像レンズにより照準光
源を被測定レンズに向けて投影して投影像を形成し、被
測定レンズによる投影像の反射像を同じ結像レンズによ
ってスクリーン上に観測像として結像させる。

そして、スクリーンに結像された観測像がスクリーン
のレチクルの基準位置からどれぐらいずれているか（振
れ量）を観測することによって、被測定レンズの偏心量
を測定する。

スクリーン上の観測像の振れ量を拡大して観測する場
合に、従来は、スクリーンを観測像の本来の結像位置か
ら後方にずらし、観測像の結像位置とスクリーンとの間
に拡大レンズを配置して、観測像の振れ量をスクリーン
上に拡大して観測していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来のものでは、観測像の結像位置
とスクリーンとの間に拡大レンズを配置するので、観測
像の振れ量が拡大するだけでなく、観測像自体が全く同
じ倍率で拡大されるために、観測像の大きさに対する振
れ量の比率は変わらず、結果的に目視による観測像の振
れの検出分解能はほとんど変化しない。

また観測像自体が拡大されるので、スクリーン上での
明るさが暗くなってしまい観測像の緻密な位置測定が困
難となる。

したがって、従来のレンズ偏心測定器は、被測定レン
ズの偏心量を高精度に測定することができない欠点があ
った。さらに、拡大レンズを用いることにより、全体の
光路が長くなるため、装置自体が大型化してしまった
り、光路を曲げるために部品点数が増えてしまうという
欠点もあった。

本発明は、そのような従来の欠点を解消し、観測像自
体の大きさを照準光源と略同一に保って、装置を大型化
させることなく観測像の振れ量の倍率を高めることがで
きるレンズ偏心測定器を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のレンズ偏心測定器
は、照準光源を被測定レンズに向けて投影する結像レン
ズ系を有するレンズ偏心測定器において、上記結像レン
ズ系による上記照準光源の投影像の結像位置を変えず
に、上記結像レンズ系の焦点距離を変化させる焦点距離
可変手段を設けたことを特徴とする。

〔実施例〕

図面を参照して実施例を説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す。

１は、光源ランプであり、この光源ランプ１と、そこ
からの光線を収束するためのコンデンサレンズ２と、コ
ンデンサレンズ２による収束光によって照準光源50を形
成するためのチャート３と、照準光源50からの光線を透
過するビームスプリッタ４とが保持体32のハウジング33
内に固定されて、光軸10上に順次配設されている。

11は、第１の投影像51を常に照準光源50から距離Ｍに
結像させるための交換レンズ（結像レンズ系）である。

交換レンズ11としては、焦点距離の異なる各種の交換
レンズ11a〜11cが用意されている（第2A図ないし第2C図
参照）。

13（13a〜13c）は、筒状のレンズホルダであり、この
レンズホルダ13（13a〜13c）の上端には、リング状のス
トッパ14と筒状の雄ネジ部15とが互いの内孔（図示省
略）を連通させた状態で取り付けられている。

一方、保持体32には、下面16b（基準位置）が照準光
源50から距離Ｐだけ下方に位置するように支持体16が固
定されている。

この支持体16には、交換レンズ11の雄ネジ部15に合う
雌ネジ部16aが形成されており、この雌ネジ部16aに雄ネ
ジ部15を螺入又は取り外すことによって交換レンズ11a
〜11cを交換することができるようになっている。

第2A図ないし第2C図において、交換レンズ11a〜11cの
レンズ12a〜12cの焦点距離は各々異なっているが、各レ
ンズ12a〜12cは第１の投影像51を常に一定の位置に結像
するようにレンズホルダ13a〜13c内に装着されている。
つまり、交換レンズ11a〜11cを支持体16に取り付けてス
トッパ14を下面16bに当接すると、第１の投影像51が、
基準位置である下面16bから距離Ｑだけ下方位置に常に
結像されるように調整されている。

したがって、いずれの交換レンズ11a〜11cを用いて
も、第１の投影像51は照準光源50から距離Ｍのところに
結像されるが、各交換レンズ11a〜11cの焦点距離は各々
異なっているので、照準光源50に対する第１の投影像51
の倍率は、各交換レンズ11a〜11cによって異なる。

20は、第１の投影像51に基づく第２の投影像52を被測
定レンズ30の被測定面30aの曲率中心近傍に結像させる
ための結像レンズであり、保持体32に取り付けられた支
持体21によって光軸10方向に移動自在に支持されてい
る。尚、31は、被測定レンズ30を保持するためのホルダ
である。

40は、被測定レンズ30の被測定面30aで反射されて第
２の投影像52の近傍に再結像した反射像53を、結像レン
ズ20、交換レンズ11、及びビームスプリッタ４の反射面
を介して再結像させた観測像54を映すための、スクリー
ンであり、ビームスプリッタ４の反射面について、チャ
ート３の鏡像位置にあるようにハウジング33に取り付け
られている。41は、観測像54を観測するための接眼レン
ズである。

次に、本実施例の動作について説明する。

光源ランプ１からの光はコンデンサレンズ２で収束さ
れて、チャート３で照準光源50が形成される。この照準
光源50は、交換レンズ11によって第１の投影像51として
投影され、第１の投影像51は結像レンズ20によって第２
の投影像52として光軸10上に投影される。このとき、第
２の投影像52が被測定レンズ30の被測定面30aの曲率中
心近傍に結像するように、結像レンズ20が光軸10方向に
沿って移動調節されている。

そして、被測定レンズ30の被測定面30aによって第２
の投影像52の反射像53が第２の投影像52の近傍に形成さ
れ、この反射像53からの光線は、結像レンズ20、交換レ
ンズ11を通り、ビームスプリッタ４によってスクリーン
40の方向に曲げられ、観察像54としてスクリーン40に投
影される。

このとき、交換レンズ11及び結像レンズ20の順で構成
される光学系の倍率（即ち、照準光源50に対する第２の
投影像52の結像倍率；例えば３分の１倍）と、逆に、結
像レンズ20及び交換レンズ11の順で構成される光学系の
倍率（即ち、反射像53に対する観測像54の結像倍率；例
えば３倍）とは、互いに逆数の関係にあるので、照準光
源50と常に同じ大きさの観測像54がスクリーン40上に観
測されることとなる。

また、被測定レンズ30の被測定面30aの曲率中心が光
軸10に対して、例えば１ミクロンだけ偏心しているとき
には、反射像53が光軸10から略２ミクロンだけずれる。

この反射像53の光軸10からのずれ量は、交換レンズ11
と結像レンズ20で構成される光学系の倍率とは無関係に
決まる。

そして、この反射像53のずれは、結像レンズ20及び交
換レンズ11の順で構成される光学系によって例えば３倍
に拡大され、レチクル（図示省略）の基準位置から６ミ
クロンだけ振れた観測像54がスクリーン40上に結像され
る。なお、ここでレチクルの基準位置とは被測定レンズ
30の被測定面30aの曲率中心が光軸10上にあるときにス
クリーン40上で観測像54が結像される位置を意味する。

したがって、被測定レンズ30の偏心量は、スクリーン
40上で６倍に拡大された振れ量として観測される。

この偏心量に対する振れ量の倍率は交換レンズ11によ
る照準光源50に対する第１の投影像51の倍率が変わると
変化する。

即ち、既に取り付けられている交換レンズ11（例えば
交換レンズ11b）を取り外して、他の交換レンズ11（例
えば交換レンズ11a）を雄ネジ部15と雌ネジ部16aとの螺
合によって支持体16に取り付け、ストッパ14を下面16b
に当接すると、交換レンズ11aは照準光源50の下方Ｐの
距離のところに自動的に位置決めされる。したがって、
交換レンズ11aは、交換レンズ11bと同様に基準位置とし
ての下面16bから下方Ｑの距離のところに第１の投影像5
1を形成する。

しかし、レンズ12aの焦点距離がレンズ12bの焦点距離
と異なるので、交換レンズ11aの倍率は交換レンズ11bの
倍率と異なる。この結果、反射像53の光軸10からのずれ
量に対する観測像54の振れ量の倍率は、交換レンズ11b
を交換レンズ11aに付け換えることによって異なること
となる。

したがって、被測定レンズ30の偏心量の大小に応じて
交換レンズ11a〜11cの中から必要な交換レンズ11a,11b
又は11cを選択することによって、観測像54のスクリー
ン40上での振れ量を被測定レンズ30の偏心量に対して希
望する倍率に拡大又は縮小することができる。

以上説明してきたように、本実施例のレンズ偏心測定
器によれば、照準光源50と同じ大きさの観測像54がスク
リーン40上に結像され、しかも、必要な交換レンズ11を
交換レンズ11a〜11cの中から選択することにより、観測
像54の振れ量が所望の倍率で拡大又は縮小される。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す。

この実施例は、交換レンズの支持構造だけが第１の実
施例と異なる。

即ち、ストッパ63を支持体65に当接させて交換レンズ
60の筒状の頭部64を嵌め込み部66に嵌め込み、ボルト69
を孔67に挿入し、ネジ穴68に螺入することによって、交
換レンズ60の頭部64が支持体65によって挟持されるよう
になっている。

したがって、支持体65への交換レンズ60の取り付け及
び取り外しは、ボルト69を操作することによって行う。
尚、61はレンズ62が装着されたレンズホルダである。

第４図は、第３の実施例を示す。

この実施例は、交換レンズの交換構造だけが第１の実
施例と異なる。

70は、例えば顕微鏡のターレットのようなもの（以下
「顕微鏡ターレット」という）であり、光軸10に対して
回動できるように支持体71に取り付けられている。

顕微鏡ターレット70の下部には焦点距離の異なる交換
レンズ72が複数交換可能に装着されている。

このような構成にすることで、顕微鏡ターレット70を
回転させ、必要な交換レンズ72を光軸10上に位置させる
ことにより、交換レンズ72の倍率を変えることができ
る。

第５図は、第４の実施例を示す。

この実施例は、交換レンズをズームレンズにした点だ
けが第１の実施例と異なる。

即ち、保持体32に固定された支持体81にズームレンズ
80を取り付け、第１の投影像51が常に照準光源50から距
離Ｍの位置に結像されるように、ズームレンズ80の焦点
距離を調整することによって、第１の実施例と同様の動
作を行わせることができる。

尚、以上の実施例では、交換レンズ（例えば11）の焦
点距離を変えるものであったが、例えば結像レンズ20を
ズームレンズで形成し、第２の投影像52の結像位置を変
えずに結像レンズ20の焦点距離を変えるようにしてもよ
い。

また、チャート３により照準光源50を形成し、それに
基づいて交換レンズ11により第１の投影像51を結像する
構成にしたが、例えば、第６図に示されるように、レー
ザ発振器91で発振されたレーザ光に基づいて交換レンズ
11により第１の投影像51を結像するようにしてもよい。
この場合、レーザ発振器91から発振されるレーザ光が平
行光であるならば、照準光源50は光軸10上のレーザ発振
器91の上方無限遠方にある点光源と等価となる。92は、
被測定レンズ30で反射されたレーザ光をスクリーン40上
に収束させるためのコリメータレンズである。

なお、以上の説明は、結像レンズ系を収斂系として、
一度第２の投影像を実像として結像させた後に、凹面で
ある被測定レンズの被測定面で反射させて反射像を形成
し、その反射像を結像レンズ系でスクリーン上に再結像
させる例において説明したが、凸面である被測定レンズ
の被測定面を測定する場合は第２の投影像より結像レン
ズ側に被測定面を配置する。この場合は反射像は被測定
面の裏側に形成される。また、結像レンズ系を発散系と
して、凹面である被測定レンズの被測定面を測定する場
合は、第２の投影像及び反射像はともに虚像として結像
する。

以上は反射式のレンズ偏心測定器について説明した
が、第７図に示されるような、透過式のレンズ偏心測定
器に本発明を適用してもよい。

ただし、透過式のレンズ偏心測定器では、第２の投影
像52から被測定レンズ94を通過した光が反射鏡95に垂直
に入射し、反射鏡95で反射された光によって被測定レン
ズ94の焦点上に像53が結像される。

〔発明の効果〕

本発明のレンズ偏心測定器によれば、観測像の照準光
源に対する大きさを変化させずに、焦点距離可変手段に
よって、観測像の振れ量の倍率を変化させることができ
るので、観測像の振れ量だけを拡大して観測することが
でき、観測像の緻密な位置測定が可能となり、その結
果、被測定物の偏心量の検出分解能が向上し高精度な測
定を行うことができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の一部を破断して示す
概略正面図、 第2A図ないし第2C図は、各交換レンズの結像位置の関係
を示す概略正面図、 第３図は、第２の実施例の交換レンズの取り付け方法を
示す分解斜視図、 第４図は、第３の実施例の顕微鏡ターレットを示す概略
正面図、 第５図は、第４の実施例のズームレンズ取り付け状態を
示す概略正面図、 第６図は、照準光源をレーザ発振器で形成するレンズ偏
心測定器の概略正面図、 第７図は、透過式のレンズ偏心測定器を示す概略正面図
である。 11,11a,11b,11c,60,72……交換レンズ（焦点距離可変手
段）、30……被測定レンズ（被測定物）、40……スクリ
ーン、50……照準光源、51……第１の投影像（投影
像）、53……反射像、54……観測像、80……ズームレン
ズ（焦点距離可変手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照準光源を被測定レンズに向けて投影する
   結像光学系中に、逆方向の光線を上記結像光学系外に導
   く光路変換手段を有し、上記結像光学系による上記照準
   光源の結像位置にある像が、上記結像光学系により上記
   光路変換手段に対し上記照準光源と等価の位置に結像し
   て、その位置で観察されるようにしたレンズ偏心測定器
   において、 上記結像光学系中に、上記照準光源の像を上記結像光学
   系の途中で一旦結像させる第１の結像レンズ系と、上記
   第１の結像レンズ系によって結像した上記照準光源の像
   を上記被測定レンズの曲率中心近傍に結像させるための
   第２の結像レンズ系とが配置され、上記第１の結像レン
   ズ系が、上記照準光源の結像位置を変えることなく上記
   結像光学系の焦点距離を変化させて、基準位置に対する
   上記観察像の振れ量を任意に拡大させることができるよ
   うに設けられ、上記第２の結像レンズ系が光軸方向に移
   動調整可能に設けられていることを特徴とするレンズ偏
   心測定器。