JP4537492B2 - Lens gripping device - Google Patents
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Description
本発明は偏芯量測定方法、および偏芯調整装置に関し、組みレンズの組み立て工程におけるレンズの偏芯量の測定、および測定した偏芯量に基づいて行うレンズの偏芯調整に関し、特に、レンズの偏芯調整可能に把持するレンズ把持装置に関する。 The present invention relates to an eccentricity measuring method and an eccentricity adjusting device, and more particularly to measuring the eccentricity of a lens in an assembly process of an assembled lens and adjusting the eccentricity of a lens based on the measured eccentricity. The present invention relates to a lens gripping device that grips the lens so that its eccentricity can be adjusted.
複数のレンズからなる組みレンズにおいて、レンズが光軸に垂直な方向に対してシフトあるいはティルトといった偏芯が発生する場合があり、この偏芯の除去はレンズの光学系の性能を維持する上で重要な要素である。 In a combined lens composed of a plurality of lenses, the lens may be decentered such as shifting or tilting with respect to the direction perpendicular to the optical axis. It is an important element.
ハイビジョン用カメラやコンパクトカメラに代表されるように、近年のレンズ系の高性能化や高画質化には伴って、厳しい偏芯公差が求められている。また、非球面レンズの使用が一般化したことも厳しい偏芯公差が求められる要因となっている。 As represented by high-definition cameras and compact cameras, severe eccentricity tolerances are demanded as lens systems have been improved in performance and image quality in recent years. Also, the general use of aspherical lenses is a factor that requires strict eccentricity tolerance.
上記したレンズ系に厳しい偏芯公差が求められる状況から、レンズの組み立て工程で行う偏芯調整や、特定のレンズに微小な偏芯を積極的に加えることによって、他のレンズの収差を補償するコンペンセーションといった偏芯調整に対する要求が高まっている。 Compensate for the aberrations of other lenses by adjusting the decentration in the lens assembly process or actively adding minute decentration to a specific lens in situations where strict decentering tolerances are required for the lens system described above. There is an increasing demand for eccentricity adjustment such as compensation.
レンズ組み立ての際に用いるレンズ系の偏芯測定において、反射偏芯測定によって被検レンズ面の曲率中心を測定する幾何偏芯測定と、透過偏芯測定によって被検レンズ面自体の屈折率不均一性を含んだ焦点を測定する光学偏芯測定とを同時に測定することが提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1には、軸回転可能な基台に被検光学素子を設置し、被検光学素子の被検面に光を照射し、被検光学素子を回転させながら反射光あるいは透過光により光点の移動軌跡を観察することによって被検面の偏芯量を測定する偏芯量測定方法が示されている。 In the measurement of the eccentricity of the lens system used during lens assembly, geometrical eccentricity measurement that measures the center of curvature of the lens surface to be measured by reflection eccentricity measurement and non-uniform refractive index of the lens surface itself by transmission eccentricity measurement. It has been proposed to simultaneously measure optical decentration measurement for measuring a focal point including the property (see Patent Document 1). In this Patent Document 1, a test optical element is installed on a base that can rotate an axis, a test surface of the test optical element is irradiated with light, and the test optical element is rotated by reflected light or transmitted light. An eccentricity measuring method for measuring the eccentricity of the surface to be measured by observing the movement locus of the light spot is shown.
上記幾何偏芯測定に対応するものとして、レンズ等の光学素子の被検面の偏芯量を測定する偏芯量測定方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、互いに直交する2つの回折格子の透過光を被検レンズに照射するとともに被検レンズを回転させ、被検レンズの集光スポットを撮像することによって偏芯を計測することが示されている。 As a measure corresponding to the geometric eccentricity measurement, there has been proposed an eccentricity measurement method for measuring an eccentricity amount of a test surface of an optical element such as a lens (for example, see Patent Document 2). Patent Document 2 shows that eccentricity is measured by irradiating a test lens with light transmitted through two diffraction gratings that are orthogonal to each other, rotating the test lens, and imaging the focused spot of the test lens. Has been.
また、上記光学偏芯測定に対応するものとして、透過光を用いて光学素子における被検面の偏芯量を測定する偏芯量測定方法も提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, as a measure corresponding to the optical eccentricity measurement, there has also been proposed an eccentricity measurement method for measuring an eccentricity amount of a test surface in an optical element using transmitted light (see, for example, Patent Document 3).
光学系では、種々の原因によって光学系を通った実際の結像は理想的な結像から収差と呼ばれるずれが生じる。この光学系の結像性能を乱す収差は、色の波長の違いによって発生する色収差と、単色光において発生する単色収差に分類される。さらに、単色収差は、最も次数の低い3次収差(ザイデル収差)に限れば、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差に分類される。 In an optical system, actual image formation through the optical system due to various causes causes a shift called aberration from an ideal image formation. Aberrations that disturb the imaging performance of the optical system are classified into chromatic aberrations that occur due to differences in color wavelengths and monochromatic aberrations that occur in monochromatic light. Furthermore, monochromatic aberrations are classified into spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature, and distortion aberration, if limited to the third-order aberration (Seidel aberration) having the lowest order.
この内、コマ収差は軸外物点から出た光線が像面上の一点に集まらず入射瞳に対して斜入射する光線群のうちの中心部を通る光と周辺部を通る光とが結像面上で一点に集まらないという現象である。 Among these, coma aberration is a combination of light passing through the center and light passing through the peripheral part of a group of light rays obliquely incident on the entrance pupil, with the light rays coming from off-axis object points not gathering at one point on the image plane. It is a phenomenon that does not converge on a single point on the image plane.
本出願の発明者は、複数のレンズからなる組みレンズを含むレンズ系において、レンズが光軸に垂直な方向に対してシフトすることによって偏芯した際に、この偏芯をコマ収差として取り扱えることに注目した。 The inventor of the present application can handle this eccentricity as coma aberration when the lens is decentered by shifting with respect to a direction perpendicular to the optical axis in a lens system including a combined lens composed of a plurality of lenses. I paid attention to.
このレンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差を、高精度、短時間で測定することは、組みレンズの軸芯調整の精度および効率を高める上で重要な要素である。 Measuring the coma aberration caused by the decentering of the lens from the optical axis in a short time with high accuracy is an important factor for improving the accuracy and efficiency of adjusting the axis of the assembled lens.
上記特許文献2,3に示される従来の偏芯量測定では、以下のような問題点を有しているため、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差を測定する際に、精度や測定時間の点、さらに偏芯量の調整効率の点で好適なものとは云えない。 The conventional decentration measurement shown in Patent Documents 2 and 3 has the following problems. Therefore, when measuring coma aberration that occurs when the lens is decentered from the optical axis. However, it cannot be said to be preferable in terms of accuracy, measurement time, and efficiency of adjusting the eccentricity.
例えば、上記した特許文献2に示される、幾何偏芯を測定する偏芯量測定方法は以下のような問題を含んでいる。 For example, the eccentricity measuring method for measuring geometric eccentricity disclosed in Patent Document 2 described above includes the following problems.
(a)上記偏芯量測定は、被検面の形状から偏芯量を測定する方法であるため、光学的特性を直接的に測定するものではない。
(b)上記偏芯量測定はレンズの偏芯を一面ずつ測定するため、測定および調整の効率が低いという問題がある。
(c)複数のレンズからなる組みレンズの内部に組み込まれたレンズの偏芯量測定には、光学モデルを想定して途中のレンズの影響を考慮に入れる必要があるため、光学モデルと実際の態様とのずれが測定精度に影響するという問題がある。
(d)上記偏芯量測定において透過光を用いた場合には、単体レンズから発生する球面収差によって高い測定精度が望めないという問題がある。
(A) Since the eccentricity measurement is a method of measuring the eccentricity from the shape of the surface to be measured, the optical characteristics are not directly measured.
(B) Since the eccentricity measurement measures the lens eccentricity one by one, there is a problem that the efficiency of measurement and adjustment is low.
(C) Since it is necessary to take into account the influence of the lens on the assumption of the optical model, the eccentricity measurement of the lens incorporated in the assembled lens composed of a plurality of lenses must be taken into consideration. There is a problem that the deviation from the aspect affects the measurement accuracy.
(D) When transmitted light is used in the eccentricity measurement, there is a problem that high measurement accuracy cannot be expected due to spherical aberration generated from a single lens.
上記した特許文献3に示される、光学偏芯を測定する偏芯量測定によれば、反射光を利用することによる問題点の一部は解消されるものの、この偏芯量測定は、レンズ面の曲率中心とレンズの中心軸とのずれ量という、レンズの幾何学的な形状を測定するものであって、組みレンズのレンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差を測定するものではなく、また、以下のような問題も含んでいる。 According to the eccentric amount measurement for measuring the optical eccentricity shown in Patent Document 3 described above, although some of the problems caused by using the reflected light are eliminated, this eccentric amount measurement is performed on the lens surface. Measures the geometric shape of the lens, which is the amount of deviation between the center of curvature of the lens and the center axis of the lens, and measures the coma aberration that occurs when the lens of the assembled lens is decentered from the optical axis It also includes the following problems.
(e)レンズを回転させる必要があるため、回転軸を高い精度で回転させることが求められる。
(f)トータルな偏芯量を測定する構成であるため、レンズを調整するための具体的な調整量が得られず、調整に時間を要する。
(E) Since it is necessary to rotate the lens, it is required to rotate the rotating shaft with high accuracy.
(F) Since the total amount of eccentricity is measured, a specific adjustment amount for adjusting the lens cannot be obtained, and adjustment takes time.
したがって、従来提案される偏芯量測定では、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差を高精度で測定し、さらに偏芯量を高効率で調整する上で好適であるとは云えず、偏芯量測定では測定精度の点で問題がある。また、測定した偏芯量を用いた偏芯調整では調整効率の点で問題がある。 Therefore, in the conventionally proposed eccentricity measurement, it is preferable to measure coma aberration caused by the eccentricity of the lens from the optical axis with high accuracy and to adjust the eccentricity with high efficiency. Needless to say, the eccentricity measurement has a problem in terms of measurement accuracy. Further, the eccentricity adjustment using the measured eccentricity has a problem in terms of adjustment efficiency.
本発明は、レンズの偏芯調整を行う際に、モータやエアシリンダ等の複雑で大型の駆動機構を用いることなくレンズを保持することができるレンズ把持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 lens gripping device capable of holding a lens without using a complicated and large driving mechanism such as a motor or an air cylinder when adjusting the eccentricity of the lens.
本発明は、組みレンズの少なくとも一つのレンズの偏芯量を測定する偏芯量測定方法、およびレンズの偏芯を調整する偏芯調整装置にかかるものであり、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差から測定した偏芯量に基づいて組みレンズの少なくとも一つのレンズの光軸からの偏芯を調整するものである。 The present invention relates to an eccentricity measuring method for measuring the eccentricity of at least one lens of a combined lens and an eccentricity adjusting device for adjusting the eccentricity of the lens, and the lens is eccentric from the optical axis. The eccentricity from the optical axis of at least one lens of the assembled lens is adjusted on the basis of the amount of eccentricity measured from the coma aberration that occurs.
本発明は、ハルトマン板を通過した光線群を組みレンズに入射し、この組みレンズを射出した光線により得られる像(以下、ハルトマン像という)を利用するものであり、ハルトマン像の複数のスポット位置について、スポット位置の分布からコマ収差に相当する成分を算出することによって、レンズの偏芯量を求める。 The present invention uses an image (hereinafter referred to as a Hartmann image) obtained by a light beam that has passed through a Hartmann plate incident on a combined lens and emitted from the combined lens, and a plurality of spot positions of the Hartmann image. , The amount of decentration of the lens is obtained by calculating a component corresponding to coma from the distribution of spot positions.
ハルトマン像を利用することによって、従来のようにレンズの偏芯を一面ずつ測定するといった多くの工程数を要することなく、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差の偏芯量の測定を、少ない測定回数で求めることができる。さらに、この偏芯量を用いてレンズを移動させることで偏芯量調整を高い効率で行うことができる。 By using a Hartmann image, the amount of decentering of coma aberration that occurs when the lens is decentered from the optical axis without requiring many steps such as measuring the decentering of the lens one surface at a time. Can be obtained with a small number of measurements. Furthermore, the eccentric amount can be adjusted with high efficiency by moving the lens using the eccentric amount.
本発明の偏芯量測定方法では、レンズ系と光源との間にハルトマン板を配置し、光源からの光は、前記ハルトマン板が有する点対称に配置された複数の***を通してレンズ系に入射する。ハルトマン板に入射した光は、***以外の部分は遮蔽され、ハルトマン板の***を通過した光のみが組みレンズに入射し、組みレンズを射出した光線は、組みレンズが有するレンズの偏芯量に応じた軌跡を通る。 In the eccentricity measuring method of the present invention, a Hartmann plate is disposed between the lens system and the light source, and light from the light source enters the lens system through a plurality of small holes arranged symmetrically with the Hartman plate. . The light incident on the Hartmann plate is shielded except for the small holes, and only the light that has passed through the small holes in the Hartmann plate is incident on the assembled lens, and the light emitted from the assembled lens is decentered in the lens of the assembled lens. Follow the corresponding trajectory.
取得したハルトマン画像上のスポット位置は、ハルトマン板の複数の***を通過した複数の光線が撮像面に入射する位置に対応しており、これらの複数のスポット位置からなる各々点対称な***により形成された複数のスポット群間の重心のずれ量は、レンズの偏芯量に依存する。 The spot position on the acquired Hartmann image corresponds to the position where a plurality of light beams that have passed through the plurality of small holes in the Hartmann plate are incident on the imaging surface, and is formed by a point-symmetric small hole made up of each of the plurality of spot positions. The amount of deviation of the center of gravity between the plurality of spot groups thus formed depends on the amount of eccentricity of the lens.
本発明の偏芯量測定方法は、複数のスポットからなるスポット群を複数設定し、これらのスポット群間の重心のずれを求める。 In the eccentricity measuring method of the present invention, a plurality of spot groups composed of a plurality of spots are set, and the deviation of the center of gravity between these spot groups is obtained.
ハルトマン板が有する点対称の複数の***は、これらの複数の***の重心位置がハルトマン板の中心に一致するように配置されると共に、中心に対して内側と外側に配置されて、それぞれ点対称の複数の***からなる内側***群と外側***群とを形成する。 The plurality of point-symmetrical small holes of the Hartmann plate are arranged so that the center of gravity of the plurality of small holes coincides with the center of the Hartmann plate, and are arranged inside and outside the center to be point-symmetric. An inner small hole group and an outer small hole group made of a plurality of small holes are formed.
本発明による偏芯量測定では、取得したハルトマン画像の信号強度から、各***に対応するスポットの位置を算出し、内側***群に対応する内側スポット群の重心位置(以下、内側重心位置という)と、外側***群に対応する外側スポット群の重心位置(以下、外側重心位置という)とを算出する。算出した内側重心位置と外側重心位置間のずれ量からレンズ偏芯量を求める。 In the eccentricity measurement according to the present invention, the position of the spot corresponding to each small hole is calculated from the signal intensity of the acquired Hartmann image, and the centroid position of the inner spot group corresponding to the inner small hole group (hereinafter referred to as the inner centroid position). And the centroid position of the outer spot group corresponding to the outer small hole group (hereinafter referred to as the outer centroid position). The amount of lens eccentricity is obtained from the amount of deviation between the calculated inner centroid position and outer centroid position.
複数のスポットとして最小で3点のスポットからずれを求めることができる。ハルトマン板が有する点対称の複数の***は、ハルトマン板の中心点と、当該中心点を点対称の中心とする2点の3点に配置される。 Deviations can be obtained from a minimum of three spots as a plurality of spots. The plurality of point-symmetrical small holes of the Hartmann plate are arranged at three points: a central point of the Hartmann plate and two points having the center point as a point-symmetrical center.
本発明の偏芯量測定では、点対称なハルトマン板の***に対応するスポットの両端の2点に対応する像位置の中点とハルトマン板の中心***に対応するスポット位置とのずれ量からレンズ偏芯量を求めることができる。 In the eccentricity measurement of the present invention, the lens is determined based on the amount of deviation between the midpoint of the image position corresponding to two points on both ends of the spot corresponding to the small hole of the point-symmetrical Hartmann plate and the spot position corresponding to the central small hole of the Hartmann plate. The amount of eccentricity can be determined.
スポット位置の重心を用いて位置ずれを求める態様では、算出した重心の位置ずれ量とレンズ偏芯量との間には、その偏芯が小さい場合にはレンズ系に依存する所定の比例係数で定まる比例関係があるため、算出した重心の位置ずれ量に所定の比例係数を乗じることによってレンズ偏芯量を求めることができる。 In an aspect in which the position deviation is obtained using the center of gravity of the spot position, a predetermined proportionality coefficient depending on the lens system is used between the calculated position deviation amount of the center of gravity and the lens eccentricity when the eccentricity is small. Since there is a fixed proportional relationship, the lens eccentricity can be obtained by multiplying the calculated displacement amount of the center of gravity by a predetermined proportional coefficient.
本発明の偏芯量測定装置の第1の形態は、点対称に配置された複数の***を有したハルトマン板と、このハルトマン板に光を照射する光源手段と、ハルトマン板の***を通過した後、レンズ系を通過した光を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像したハルトマン画像に基づいて、ハルトマン板の複数の***を通過した複数の光線が形成するスポットの位置を求める画像処理手段と、算出した複数のスポット位置の分布からコマ収差に相当する成分を抽出し、抽出した成分をレンズ偏芯量に換算する演算手段とを備える。 The first embodiment of the eccentricity measuring apparatus of the present invention has passed through a Hartmann plate having a plurality of small holes arranged symmetrically with point, light source means for irradiating light to the Hartmann plate, and a small hole in the Hartmann plate. An image processing unit that captures light that has passed through the lens system; and an image processing unit that determines the positions of spots formed by the plurality of light beams that have passed through the plurality of small holes in the Hartmann plate based on the Hartmann image captured by the image capturing unit. And a calculating means for extracting a component corresponding to the coma aberration from the calculated distribution of the plurality of spot positions and converting the extracted component into a lens decentering amount.
また、本発明の偏芯量測定装置の第2の形態は、第1の形態と同様に、光源手段と撮像手段と、画像処理手段とを有すると共に、ハルトマン板が有する複数の***は、ハルトマン板の中心に対して点対称に配置され、かつ中心に対して内側と外側に二重に配置され、それぞれ点対称の複数の***からなる内側***群と外側***群とを形成する。第2の形態の演算手段は、内側***群に対応する内側スポット群を形成する複数のスポット位置の内側重心位置と、前記外側***群に対応する外側スポット群を形成する複数のスポット位置の外側重心位置とを算出し、内側重心位置と外側重心位置のずれ量からレンズ系が備える少なくとも一つのレンズが光軸から偏芯することによるコマ収差を求め、求めたコマ収差から偏芯量を算出する。 Further, the second form of the eccentricity measuring device of the present invention has a light source means, an image pickup means, and an image processing means, as well as the first form. An inner small hole group and an outer small hole group each having a plurality of point-symmetrical small holes are formed so as to be point-symmetric with respect to the center of the plate and doubled inside and outside the center. The computing means of the second form includes an inner center-of-gravity position of a plurality of spot positions forming an inner spot group corresponding to the inner small hole group and an outer side of the plurality of spot positions forming an outer spot group corresponding to the outer small hole group. The center of gravity position is calculated, the coma due to the decentering of at least one lens in the lens system from the optical axis is determined from the amount of deviation between the inner center of gravity and the outer center of gravity, and the amount of eccentricity is calculated from the calculated coma. To do.
また、本発明の偏芯量測定装置の第3の形態は、第1の形態と同様に、光源手段と撮像手段と、画像処理手段とを有すると共に、ハルトマン板が有する複数の***は、ハルトマン板の中心点と、当該中心点を点対称の中心とする2点の3点に配置される。第3の形態の演算手段は、点対称の両端の***によって形成する2点スポット間の線分の中点とこの中心点の***によって得られるスポットとのずれ量からレンズ偏芯量を算出する。 Further, the third form of the eccentricity measuring device of the present invention has a light source means, an image pickup means, and an image processing means, as well as the first form, and the Hartmann plate has a plurality of small holes, They are arranged at three points: the center point of the plate and two points with the center point as the center of point symmetry. The computing means of the third form calculates the lens eccentricity from the amount of deviation between the midpoint of the line segment between the two spot spots formed by the small holes at both ends of point symmetry and the spot obtained by the small hole at the center point. .
この構成において、駆動手段で撮像手段を組みレンズの光軸方向に移動することによって、撮像面の位置を調整して異なる撮像面におけるハルトマン画像を取得し、異なる撮像面でのハルトマン画像を用いることで偏芯量演算に用いるデータを取得することができる。 In this configuration, the image pickup means is assembled by the driving means and moved in the optical axis direction of the lens, thereby adjusting the position of the image pickup surface to acquire a Hartmann image on a different image pickup surface, and using a Hartmann image on a different image pickup surface. The data used for the eccentricity calculation can be acquired.
本発明の偏芯調整装置は、点対称に配置された複数の***を有したハルトマン板と、このハルトマン板に光を照射する光源手段と、ハルトマン板の***を通過した後、レンズ系を通過した光の像を撮像する撮像手段と、レンズ系中の少なくとも一つのレンズを光軸方向と直交する方向に移動する偏芯調整用駆動手段と、撮像手段で撮像したハルトマン画像に基づいて、ハルトマン板の複数の***を通過した複数の光線が形成するスポット位置を求める画像処理手段と、スポット位置のずれ量から、レンズ系が備える少なくとも一つのレンズが光軸から偏芯することによって生じるコマ収差に対応するレンズ偏芯量を求める演算を行う演算手段とを備える。 The eccentricity adjusting device of the present invention includes a Hartmann plate having a plurality of small holes arranged symmetrically with point, light source means for irradiating light to the Hartmann plate, and passing through a small hole in the Hartmann plate and then passing through the lens system. Based on the Hartmann image captured by the imaging means for capturing the image of the light, the eccentricity adjustment driving means for moving at least one lens in the lens system in the direction orthogonal to the optical axis direction, and the Hartmann image captured by the imaging means Image processing means for determining a spot position formed by a plurality of light beams that have passed through a plurality of small holes in the plate, and coma aberration caused by decentering of at least one lens provided in the lens system from the optical axis from the amount of deviation of the spot position Calculating means for calculating the lens eccentricity corresponding to.
この構成において、偏芯調整用駆動手段は、演算手段で求めたレンズ偏芯量だけレンズを移動してレンズ系が備えるレンズの偏芯を調整する。 In this configuration, the eccentricity adjusting driving means adjusts the eccentricity of the lens included in the lens system by moving the lens by the lens eccentricity obtained by the computing means.
本発明の偏芯量調整装置は、コマ収差を正確に算出することができるため、少ない偏芯調整回数で偏芯量を調整、もしくは系全体のコマ収差が最小になるようにコンペンセーションすることができる。 Since the decentration adjustment device of the present invention can accurately calculate the coma aberration, the decentration adjustment is performed with a small number of decentering adjustments or compensation is performed so that the coma aberration of the entire system is minimized. Can do.
さらに、本発明の偏芯量測定装置および偏芯調整装置は、レンズの偏芯量の測定あるいは偏芯を調整するために、対象とするレンズを把持する構成を備える。このレンズ把持装置は、レンズ系を収納する開口部の周囲を囲む枠部と、レンズ系が備えるレンズの外周と当接して当該レンズを把持するレンズ押さえ部とを備える。 Furthermore, the eccentricity measuring device and the eccentricity adjusting device of the present invention have a configuration for gripping a target lens in order to measure or adjust the eccentricity of the lens. The lens gripping device includes a frame portion that surrounds the periphery of the opening that houses the lens system, and a lens pressing portion that touches the outer periphery of the lens included in the lens system and grips the lens.
レンズ押さえ部は、レンズと当接する複数の押さえピンと、この複数の押さえピンの少なくとも1つの押さえピンを枠部に対してスライド移動自在に支持する支持部と、支持部を枠部に対して弾性的に支持するバネ部と、バネ部の保持端を枠に保持する保持部とを備える。バネ部は、このバネ部に外部から力が印加されない状態では、バネ部の弾性によって支持部および押さえピンを所定位置に保持し、一方、バネ部に外部から力が印加された状態では、バネ部の弾性変形によって支持部および押さえピンを前記開口部の方向に移動させる。レンズの把持は、複数の押さえピンをレンズの外周と当接させることにより行うことができる。 The lens pressing portion includes a plurality of pressing pins that come into contact with the lens, a support portion that supports at least one pressing pin of the plurality of pressing pins so as to be slidable with respect to the frame portion, and the support portion is elastic with respect to the frame portion. And a holding portion for holding the holding end of the spring portion on the frame. In a state where no external force is applied to the spring portion, the spring portion holds the support portion and the pressing pin in place by the elasticity of the spring portion. On the other hand, in the state where the external force is applied to the spring portion, the spring portion The support part and the pressing pin are moved in the direction of the opening by elastic deformation of the part. The lens can be gripped by bringing a plurality of pressing pins into contact with the outer periphery of the lens.
上記各態様によれば、以下のような作用が得られる。 According to said each aspect, the following effects are acquired.
ハルトマン板を通過した光を撮像面で撮像して得られるスポット位置に基づいて偏芯量を算出する。偏芯量の算出に要する演算量は、ハルトマン像から得られるスポットの個数に依存するため、ハルトマン板が有する***の個数を減らすことによって、偏芯量の算出に要する演算量を低減し、演算時間を短縮することができる。 The amount of eccentricity is calculated based on the spot position obtained by imaging the light that has passed through the Hartmann plate on the imaging surface. The amount of computation required to calculate the amount of eccentricity depends on the number of spots obtained from the Hartmann image, so reducing the number of small holes in the Hartmann plate reduces the amount of computation required to calculate the amount of eccentricity. Time can be shortened.
本発明では、偏芯量の算出は少なくとも3個のスポット位置があれば行うことができ、少ないスポット位置で済むため、スポット位置の分離が容易となると共に測定精度を高めることができる。 In the present invention, the amount of eccentricity can be calculated as long as there are at least three spot positions. Since the number of spot positions is small, the spot positions can be easily separated and the measurement accuracy can be improved.
本発明のレンズ把持装置によれば、レンズを把持して保持する押さえピンの駆動力をバネ部材の弾性力を利用することによって、モータやエアシリンダ等の複雑で大型の駆動機構を用いることなく構成することができる。 According to the lens gripping device of the present invention, by using the elastic force of the spring member as the driving force of the holding pin that grips and holds the lens, a complicated and large driving mechanism such as a motor or an air cylinder is not used. Can be configured.
偏芯調整装置では、レンズとレンズ枠との隙間に接着剤を供給する機構や接着剤を固化する機構をレンズに接近させて設ける必要があり、レンズを把持する機構を設けるスペースは限られている。そのため、本発明の構成のレンズ把持装置を用いることで限られたスペースであっても、レンズを把持することが可能となる。 In the eccentricity adjusting device, it is necessary to provide a mechanism for supplying an adhesive to a gap between the lens and the lens frame and a mechanism for solidifying the adhesive close to the lens, and a space for providing a mechanism for gripping the lens is limited. Yes. Therefore, the lens can be gripped even in a limited space by using the lens gripping device having the configuration of the present invention.
本発明のレンズ把持装置によれば、レンズの偏芯調整をする際に、モータやエアシリンダ等の複雑で大型の駆動機構を用いることなくレンズを確実に把持することができる。 According to the lens gripping device of the present invention, when adjusting the eccentricity of the lens, the lens can be securely gripped without using a complicated and large drive mechanism such as a motor or an air cylinder.
また、本発明の偏芯調整装置によれば、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差とその原因となるレンズ偏芯量を高精度で測定することで、偏芯調整において高い調整効率を得ることができる。 In addition, according to the decentering adjustment device of the present invention, in the decentering adjustment, the coma aberration generated when the lens is decentered from the optical axis and the lens decentering amount that causes the lens are measured with high accuracy. High adjustment efficiency can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
はじめに、本発明のハルトマン画像を用いて、レンズが光軸から偏芯することに伴って生じるコマ収差を測定する概略について図1〜図11を用いて説明し、ハルトマンパターンを撮像したハルトマン画像からレンズの偏芯量を求めるアルゴリズムについて図12〜図17を用いて説明し、本発明の偏芯量測定装置および偏芯調整装置の構成例について図18〜図23を用いて説明し、本発明の実施例について図24〜図26を用いて説明する。 First, an outline of measuring coma aberration generated when the lens is decentered from the optical axis using the Hartmann image of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11, and from the Hartmann image obtained by imaging the Hartmann pattern. An algorithm for obtaining the amount of eccentricity of the lens will be described with reference to FIGS. 12 to 17, and examples of the configuration of the eccentricity measuring device and the eccentricity adjusting device of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment will be described with reference to FIGS.
コマ収差の偏芯量測定の概略について図1〜図11を用いて説明する。組レンズを含むレンズ系20が備えるレンズに偏芯が生じると、そのレンズ系を通る光線に収差が生じる。本発明は、特に偏芯に敏感なコマ収差に着目し、このコマ収差を、***の個数が少ないハルトマン板を用いることで測定を極力簡便化させ、測定精度の向上、偏芯の測定効率および調整効率の向上を図る。 An outline of measurement of the amount of eccentricity of coma aberration will be described with reference to FIGS. When the lens included in the lens system 20 including the combined lens is decentered, aberration occurs in the light beam passing through the lens system. The present invention pays particular attention to coma that is sensitive to decentration, and this coma is simplified by using a Hartmann plate with a small number of small holes as much as possible, improving measurement accuracy, measuring efficiency of decentering, and Improve adjustment efficiency.
[偏芯とコマ収差]
偏芯とコマ収差との関係について説明する。複数のレンズによって構成された組レンズは、カメラやプロジェクタなどの撮像もしくは投影用途では、なるべく像がにじまないように、収差が充分に小さくなるように設計されている。
[Eccentricity and coma]
The relationship between decentration and coma will be described. A combined lens composed of a plurality of lenses is designed so that the aberration is sufficiently small so that the image is not blurred as much as possible in an imaging or projection application such as a camera or a projector.
収差が小さい領域では一般に、その大きさは3次収差の展開式として次の式で表される。
なお、上記式(1)、(2)の詳細は非特許文献1に記載されている。ここでは、光軸の方向をz、光軸方向zと直交する方向をx,yで表している。 The details of the above formulas (1) and (2) are described in Non-Patent Document 1. Here, the direction of the optical axis is represented by z, and the direction orthogonal to the optical axis direction z is represented by x and y.
図1は3次収差展開式のパラメータを示す図であり、レンズ系20の入射側の面を入射瞳面31とし、射出側の面を射出瞳面32としている。上記式(1)、(2)において、式(1)中のIj〜Vjは組レンズのレンズ系20を構成する各レンズのうち、j番目のレンズによるザイデルの収差係数を表し、Σはその各レンズで生じる収差を全レンズについて和をとることを表している。 FIG. 1 is a diagram showing parameters of a third-order aberration expansion formula. The entrance-side surface of the lens system 20 is an entrance pupil plane 31, and the exit-side surface is an exit pupil plane 32. FIG. In the above formulas (1) and (2), I j to V j in the formula (1) represent Seidel aberration coefficients by the j-th lens among the lenses constituting the lens system 20 of the combined lens, and Σ Indicates that the aberrations produced by each lens are summed for all lenses.
ここで、組レンズを含むレンズ系20に光軸と平行な平行光線が入射する場合には、ω=0であるため(N1tanω)=0となる。したがって、式(1)、(2)のΔx、Δyは、第1項目以外は“0”となる。 Here, when parallel rays parallel to the optical axis are incident on the lens system 20 including the combined lens, (N 1 tan ω) = 0 because ω = 0. Therefore, Δx and Δy in equations (1) and (2) are “0” except for the first item.
以下、y方向の収差について示す。図2はy方向収差を説明するための図である。図2に示すように、y方向の収差Δyのみに着目し、入射光線をz−y平面内のみと仮定し、−R≦H≦Rとなる光軸高Hを導入すると、収差は式(1)の第1項目においてΦ=0とすることで表される。 Hereinafter, the aberration in the y direction will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining y-direction aberration. As shown in FIG. 2, focusing only on the aberration Δy in the y direction, assuming that the incident ray is only in the yz plane, and introducing an optical axis height H satisfying −R ≦ H ≦ R, the aberration is expressed by the formula ( It is expressed by setting Φ = 0 in the first item of 1).
ここで、簡易化するために、j=1,2として、図3に示すような2枚の薄肉レンズ21,22から構成される光学系に基づいて説明する。 Here, for simplification, j = 1, 2 will be described based on an optical system composed of two thin lenses 21, 22 as shown in FIG.
1番目のレンズ21および2番目のレンズ22の光線の光軸からの距離を光軸高H1および光軸高H2とし、2枚のレンズ間隔をd、1番目のレンズ21の焦点距離をf1とすると、収差Δyは以下の式(3)で表される。 The distance from the optical axis of the light beam of the first lens 21 and the second lens 22 is the optical axis height H 1 and the optical axis height H 2 , the distance between the two lenses is d, and the focal length of the first lens 21 is Assuming f 1 , the aberration Δy is expressed by the following equation (3).
次に、偏芯が生じた場合について示す。図4は2枚の薄膜レンズ(レンズ21,22)で構成される光学系の偏芯状態を示す図である。 Next, a case where eccentricity occurs will be described. FIG. 4 is a diagram showing an eccentric state of an optical system composed of two thin film lenses (lenses 21 and 22).
上記した光学系の2番目のレンズ22にy方向に沿ったΔHの偏芯が生じた場合の収差Δy′は、式(3)のH2を(H2―ΔH)で置き換えることにより定数κを使って次式(4)で表される。
上記式(4)で示す収差Δy′は、第1項目の収差Δyに、レンズ22にΔHの偏芯が生じることによってH2に比例した第2項目の収差が付加されることを示している。 The aberration Δy ′ expressed by the above equation (4) indicates that the aberration of the second item proportional to H 2 is added to the aberration Δy of the first item by causing the lens 22 to be decentered by ΔH. .
式(4)は光線がy平面内で入射する場合に、レンズのy方向の偏芯によりコマ収差と同様の収差が発生することを示している。 Equation (4) indicates that when a light ray is incident in the y plane, the same aberration as coma aberration occurs due to the eccentricity of the lens in the y direction.
この式(4)を用いて、例えばy方向の収差Δy(H3)=0の光学系において、入射光の光軸高がそれぞれ−H,0,+Hの3本の光線の収差Δy′を計算すると、
上記3個の収差Δy′の内で、入射光線の光軸高が−Hの入射光線の収差Δy′と入射光線の光軸高が+Hの入射光線の収差Δy′は共に同じ値となり、同じ位置に結像する。 Among the above three aberrations Δy ′, the incident light aberration Δy ′ when the incident light optical axis height is −H and the incident light aberration Δy ′ when the incident light optical axis height is + H both have the same value. The image is formed at the position.
このことは、レンズ開口の両端と中心を通る光線を追跡し、結像位置におけるずれ量を評価することによって、偏芯量ΔHを換算で求めることができることを意味している。 This means that the amount of eccentricity ΔH can be obtained by conversion by tracing light rays passing through both ends and the center of the lens aperture and evaluating the amount of deviation at the imaging position.
図4はこの状況を模式的に表し、図5は横収差曲線を表している。図5の横収差曲線において、横軸は光軸からの距離Hを示し、縦軸は収差Δy′を示している。両端の収差Δy′はH2に比例するため、距離Hの正負で同符号の量となる。 FIG. 4 schematically shows this situation, and FIG. 5 shows a lateral aberration curve. In the lateral aberration curve of FIG. 5, the horizontal axis indicates the distance H from the optical axis, and the vertical axis indicates the aberration Δy ′. Since the aberration Δy ′ at both ends is proportional to H 2 , the distance H is positive or negative, and has the same sign.
また、式(4)において、収差Δy(H3)≠0の場合を考えると、第1項目の収差Δy(H3)はH3に比例するため、−H,0,+Hの3本の光線の収差Δy′は次の通りとなり、横収差曲線は図6のようになる。
このときの両端の収差の平均は、
この平均収差は、収差Δy(H3)=0場合の収差と同量である。すなわち、光学系が偏芯していない状態で収差Δy(H3)が残留していても、両端の光線の収差について平均をとることで、収差Δy(H3)の影響は解消できるので、その平均値から偏芯の量を導出することができる。 This average aberration is the same amount as the aberration when the aberration Δy (H 3 ) = 0. That is, even if the aberration Δy (H 3 ) remains in the state where the optical system is not decentered, the influence of the aberration Δy (H 3 ) can be eliminated by averaging the aberrations of the light rays at both ends. The amount of eccentricity can be derived from the average value.
この偏芯量は、図6では、横収差曲線の両端を結ぶ直線と中心との間の収差の差分に相当しており、中心と両端などの光軸に点対称な最低限3本の光線によって偏芯量を推定できることを示している。 In FIG. 6, this decentering amount corresponds to the difference in aberration between the straight line connecting both ends of the lateral aberration curve and the center, and at least three rays that are point-symmetric about the optical axis such as the center and both ends. Indicates that the amount of eccentricity can be estimated.
次に、光線がy平面にない一般の場合について、レンズ偏芯に伴って発生する収差について示す。 Next, in the general case where the light beam is not in the y plane, the aberration that occurs due to lens decentering will be described.
図7は、光線がレンズ偏芯に伴って発生する収差を説明するための図である。なお、図7は2枚構成レンズについて示している。 FIG. 7 is a diagram for explaining the aberration that the light beam is caused by the lens eccentricity. FIG. 7 shows a two-element lens.
式(1),(2)は、入射光線が光軸に対して平行でない場合(ω≠0)を含む一般式を示している。 Expressions (1) and (2) represent general expressions including a case where the incident light beam is not parallel to the optical axis (ω ≠ 0).
入射光線が光軸に対して平行な場合(ω=0)について、光線がy方向に対してφの角度で入射したとき、偏芯が無い場合の収差Δy、Δxは次の(5)、(6)で表される。
2枚目のレンズ22にy方向への偏芯ΔHが生じると、光線がレンズ22に当たる位置は2枚目のレンズの中心を基準にすると−ΔHだけずれる。ここで、ΔHはy方向に限っているが、ここで考えている軸対称系のレンズ構成を前提にする限りにおいては一般性を有し、y方向に限らず適用することができる。 When an eccentricity ΔH in the y direction occurs in the second lens 22, the position where the light ray hits the lens 22 is shifted by −ΔH with reference to the center of the second lens. Here, ΔH is limited to the y direction. However, as long as the axially symmetric lens configuration considered here is used, it has generality and can be applied not only to the y direction.
偏芯がある場合の収差Δy′、Δx′は、式(3)の場合と同様に偏芯ΔHが微小な場合について整理すると以下の式(7)、(8)で表され、偏芯ΔHと入射のzy平面からの角度φに依存したコマ収差の項が加算された形になる。
式(7),(8)で示される収差Δy′、Δx′の各々の第2項は、偏芯ΔHに比例し、
上記したように、φ=0の場合に限らずφ≠0でもコマ収差が生じることから、φ=0の光線によってy平面に入射する場合に限らず、任意の(R,φ)の光線を用いることによって、偏芯の状況を調べることができる。 As described above, coma aberration occurs not only in the case of φ = 0 but also in φ ≠ 0. Therefore, it is not limited to the case of entering the y plane by the light beam of φ = 0, and arbitrary (R, φ) light rays are emitted. By using it, the state of eccentricity can be investigated.
例えば、φ=±90°などの対称位置の光線を使えば、前記したように、両端と中央の3本の光線を用いることで、元々の球面収差Δyの影響を受けることなく、偏芯のみを算出することができる。 For example, when using light beams at symmetrical positions such as φ = ± 90 °, as described above, using the three light beams at both ends and the center, only the decentration is not affected by the original spherical aberration Δy. Can be calculated.
なお、式(3)以降では簡単のために2枚構成のレンズについて示したが、収差Δyを以下の式(9)で表すことで3枚以上の任意のレンズ枚数の光学系に適用可能である。
この場合には、式(7)に示す収差Δy′は次式(10)で表すことができ、レンズ偏芯に伴う収差Δy′はやはりH2に比例する。
なお、ここでζjは入射光軸高Hとその光線のj番目のレンズでの光軸高Hjの比(H/Hj)である。なお、上記式(9)、(10)はy方向について示しているが、x方向についても同様である。 Here, ζ j is the ratio (H / H j ) between the incident optical axis height H and the optical axis height H j of the light beam at the j-th lens. In addition, although said Formula (9), (10) has shown about the y direction, it is the same also about an x direction.
上記式(10)の収差Δy′において、第2項目のレンズ偏芯に伴う収差分はH2に比例する。この収差分はコマ収差と同様の傾向を示す。以下ではこの収差分をレンズ偏芯に伴うコマ収差(或いは単にコマ収差)と呼ぶ。 In the aberration [Delta] y 'of the above formula (10), the aberration amount caused by lens decentering of the second item is proportional to H 2. This aberration component shows the same tendency as coma aberration. Hereinafter, this aberration will be referred to as coma (or simply coma) accompanying lens decentering.
なお、以上の説明では、組みレンズの一箇所に偏芯が生じた場合に、それを調整することを目的としていた。しかしコマ収差の発生箇所が二箇所以上ある場合に、そのうちの一箇所に積極的に偏芯を与えることで、組みレンズ全体としてコマ収差が最小となるように調整することは可能である。即ち組みレンズの一箇所をコンペンセータとして、像が良好となるように調整する目的にも本件の手法はそのまま適用可能である。 In the above description, when an eccentricity occurs in one place of the assembled lens, the purpose is to adjust the eccentricity. However, when there are two or more occurrences of coma aberration, it is possible to adjust so that the coma aberration as a whole is minimized by positively giving eccentricity to one of them. In other words, the method of the present invention can be applied as it is for the purpose of adjusting one portion of the assembled lens as a compensator so as to improve the image.
[ハルトマン検査によるコマ収差の検出]
次に、前記した偏芯とコマ収差との関係に基づいて、ハルトマン検査を用いたコマ収差の検出について説明する。ハルトマン検査は、レンズの開口部あるいは光軸上のレンズと像面との途中に、***が空いたハルトマン板と呼ばれるマスクを置いて光線を遮蔽し、その***を通り抜けた光を“光線”として扱い、光学系中の光線の経路を求めることで光学系の性能を評価する検査方法である。
[Detection of coma aberration by Hartmann inspection]
Next, detection of coma using the Hartmann test will be described based on the relationship between the decentration and coma. In Hartmann inspection, a mask called a Hartmann plate with a small hole is placed in the middle of the lens opening or the lens on the optical axis to block the light beam, and the light passing through the small hole is regarded as a “light beam”. This is an inspection method for evaluating the performance of an optical system by determining the path of light rays in the optical system.
このハルトマン検査によれば、“光線”の経路を求めることによって、結像面上でのスポットダイアグラムや、当該収差を基にして最小錯乱円直径などの光学系の性能の指標となる情報を引き出すことができる。 According to the Hartmann test, by obtaining the path of the “ray”, information that is an index of the performance of the optical system, such as a spot diagram on the image plane and the minimum circle of confusion diameter, is extracted based on the aberration. be able to.
このハルトマン検査は“光線”の経路を求めることができるため、***の位置を適切に設定することによってザイデル収差の状況を調べることができる。例えば、図8に示すように、y方向に***31aが並んでいる遮蔽版31Aをレンズ系20の入射瞳面31の位置に配置し、***31aを通過した後、レンズ系20の射出瞳面32から射出すると、各光線40は撮像面33において収差Δyが現れる。この各光線40の収差Δyを結ぶことによって収差曲線を描くことができる。 Since this Hartmann test can determine the path of the “ray”, the situation of Seidel aberration can be examined by appropriately setting the position of the small hole. For example, as shown in FIG. 8, a shielding plate 31A in which small holes 31a are arranged in the y direction is arranged at the position of the entrance pupil plane 31 of the lens system 20, and after passing through the small holes 31a, the exit pupil plane of the lens system 20 When emitted from 32, each light beam 40 has an aberration Δy on the imaging surface 33. An aberration curve can be drawn by connecting the aberrations Δy of the respective rays 40.
図9は収差Δyを結んで得られる収差曲線を示す図である。コマ収差は前記したようにH2に比例するため、図9(b)に示すように、横軸に入射光線の光軸高Hを採り、縦軸に収差Δyを採ると、その収差曲線(図9(b)中の破線で示す)は上もしくは下に凸の放物線を描く。 FIG. 9 is a diagram showing an aberration curve obtained by connecting the aberration Δy. Since the coma is proportional to H 2 as described above, as shown in FIG. 9B, when the optical axis height H of the incident light is taken on the horizontal axis and the aberration Δy is taken on the vertical axis, the aberration curve ( 9 (b) shows a convex parabola up or down.
したがって、収差Δyを結んで得られる収差曲線の両端と中央の3点を抽出し、この3点の一直線上からのずれを求めることよって、コマ収差の成分を評価することができる。 Therefore, the coma component can be evaluated by extracting the three points at both ends and the center of the aberration curve obtained by connecting the aberration Δy and obtaining the deviation from the straight line of these three points.
そこで、本発明は、ハルトマン板に中心点と点対称の2点の合計3点の***を設け、この***を通過した光によって得られる撮像面上の3点のスポット位置を求め、この3点のスポット位置を収差曲線を定める両端と中央の3点に対応させることによって、コマ収差を求める。 Accordingly, the present invention provides a Hartmann plate with a total of three small holes, two points symmetrical with respect to the center point, and obtains three spot positions on the imaging surface obtained by the light passing through the small holes. The coma aberration is obtained by making the spot positions of the three points correspond to the three points at both ends and the center defining the aberration curve.
図9(a)はハルトマン板の一例を示し、このハルトマン板は、中心点とy方向に点対称に配列した2点の合計3点の***を備えている。 FIG. 9A shows an example of a Hartmann plate. This Hartmann plate is provided with a total of three small holes, two points arranged symmetrically with respect to the center point in the y direction.
図9(b)は、この3点の***を有したハルトマン板によって、得られるスポット位置を光軸高さHに対してプロットしたものである。 FIG. 9B is a plot of spot positions obtained with the Hartmann plate having the three small holes against the optical axis height H. FIG.
この図9(b)の3点のスポット位置は図5に示す収差曲線上の点であるので、3点のスポット位置からコマ収差を求めることができる。 Since the three spot positions in FIG. 9B are points on the aberration curve shown in FIG. 5, the coma aberration can be obtained from the three spot positions.
一般的なハルトマン検査では、収差の状況を詳しく調べるために多数の穴が形成された遮蔽板を使用する。これに対して、本発明のハルトマン板を用いたコマ収差の測定では、収差曲線の両端と中央の最小限3点の収差を抽出することで行うことができる。 In a general Hartmann inspection, a shielding plate in which a large number of holes are formed is used in order to examine the aberration state in detail. In contrast, coma aberration measurement using the Hartmann plate of the present invention can be performed by extracting aberrations at a minimum of three points at both ends and the center of the aberration curve.
上記したように、本発明のハルトマン検査を用いたコマ収差の検出では、ハルトマン板の***の数を最小限の3点に低減させることができるため、撮像面で撮影された画像からハルトマンスポットを抜き出す画像解析や、またそれに基づいた収差量の導出を迅速に行うことができる。また、画像に写ったハルトマンスポットの分離が容易であるため、スポットを誤認するなどの不安定要因が減り、引いては信頼度高い検出が可能となる。 As described above, in the detection of coma using the Hartmann inspection of the present invention, the number of small holes in the Hartmann plate can be reduced to a minimum of three points. The extracted image analysis and the derivation of the amount of aberration based on it can be performed quickly. In addition, since the Hartmann spot in the image can be easily separated, instability factors such as misidentification of the spot are reduced, so that detection with high reliability is possible.
なお、本発明の実施形態による測定では、ハルトマン板の***が少ないことに起因する統計的なエラーを回避して測定精度を向上させるため、3個以上の***を使用することが好ましい。 In the measurement according to the embodiment of the present invention, it is preferable to use three or more small holes in order to avoid statistical errors due to the small number of small holes in the Hartmann plate and improve the measurement accuracy.
この条件を満たすために、例えば、図10のハルトマン板の***の配置例に示すように、縦横に***を並べて9個、あるいはさらに斜め方向に4個の***を配置して計13個の***を設ける構成が好適である。 In order to satisfy this condition, for example, as shown in the arrangement example of the small holes in the Hartmann plate in FIG. 10, nine small holes are arranged in the vertical and horizontal directions, or four small holes are further arranged in an oblique direction, for a total of 13 small holes. A configuration in which is provided is preferable.
図10に示す配置例では、ハルトマン板が備える計13個の***のうち、中心に一個の***を配置すると共に、内側にx,y方向に点対称に4個の***を配置し、外側にx,y方向および45°の方向に点対称に8個の***を配置している。内側に配置した4個の***、および外側に配置した8個の***は、それぞれ同心円上に等角度配置されることになる。 In the arrangement example shown in FIG. 10, out of a total of 13 small holes provided in the Hartmann plate, one small hole is disposed at the center, and four small holes are disposed on the inside in a point symmetry in the x and y directions. Eight small holes are arranged point-symmetrically in the x, y direction and 45 ° direction. The four small holes arranged on the inner side and the eight small holes arranged on the outer side are arranged at equal angles on concentric circles.
図11は、レンズ系20の入射瞳面31の位置に配置する遮蔽板31Aとしてハルトマン板を配置した例を示している。ハルトマン板の***31aを通過した光は、レンズ系20を通過した後、射出瞳面32から射出される。撮像面33上には、13個の***に対応する13本の光線の軌跡点がスポット状に形成される。撮像面33上に形成される13個のスポット33aは、撮像面33上においてレンズ系の偏芯に応じた収差を有して二次元に分布する。 FIG. 11 shows an example in which a Hartmann plate is arranged as the shielding plate 31A arranged at the position of the entrance pupil plane 31 of the lens system 20. The light that has passed through the small hole 31 a of the Hartmann plate is emitted from the exit pupil plane 32 after passing through the lens system 20. On the imaging surface 33, 13 light ray trajectory points corresponding to 13 small holes are formed in a spot shape. The 13 spots 33a formed on the imaging surface 33 are two-dimensionally distributed on the imaging surface 33 with aberrations corresponding to the decentering of the lens system.
なおハルトマン板は必ずしも入射瞳に一致させて設置する必要はなく、設置位置に応じたコマ収差量とレンズ偏芯量の換算係数を用いてレンズ偏芯量を算出できる。 Note that the Hartmann plate does not necessarily have to be installed in alignment with the entrance pupil, and the lens decentering amount can be calculated using a coma aberration amount and a lens decentering amount conversion coefficient corresponding to the installation position.
次に、ハルトマンパターンを撮像したハルトマン画像からレンズの偏芯量を求めるアルゴリズムについて図12〜図17を用いて説明する。 Next, an algorithm for obtaining the lens eccentricity from the Hartmann image obtained by imaging the Hartmann pattern will be described with reference to FIGS.
はじめに、本発明の偏芯量測定において、ハルトマンパターンを撮影した画像からレンズの偏芯量を求める際の光学系での各画像について図12を用いて説明する。 First, in the measurement of the amount of eccentricity according to the present invention, each image in the optical system when the amount of eccentricity of the lens is obtained from an image obtained by photographing a Hartmann pattern will be described with reference to FIG.
本発明の偏芯量測定では、前側ハルトマン画像,後側ハルトマン画像の2種の画像を用いる。 In the eccentricity measurement of the present invention, two types of images, a front Hartmann image and a rear Hartmann image, are used.
図12は、本発明の偏芯量測定における光学像系の概要を説明するための図である。図12に示す光学系では、測定対象であるレンズを含む組レンズを有するレンズ系20に対して光源(図示していない)側にハルトマンパターンのマスクを有したハルトマン板6を配置する。このハルトマン板6には、ハルトマンパターンを形成する複数の***6aが設けられる。ハルトマン板6の***6aを通過した光は、レンズ系20を通過した後方位置においてスポット像を形成する。レンズ系20の射出光は、最良像面35の位置において最小錯乱円を形成する。 FIG. 12 is a view for explaining the outline of the optical image system in the eccentricity measurement of the present invention. In the optical system shown in FIG. 12, a Hartmann plate 6 having a Hartmann pattern mask is disposed on the light source (not shown) side with respect to the lens system 20 having a combined lens including a lens to be measured. The Hartmann plate 6 is provided with a plurality of small holes 6a for forming a Hartmann pattern. The light that has passed through the small hole 6 a of the Hartmann plate 6 forms a spot image at the rear position after passing through the lens system 20. The light emitted from the lens system 20 forms a minimum circle of confusion at the position of the best image plane 35.
光路上において、この最良像面35の前方で形成される像は、最良像面35で形成される錯乱円の径よりも広がったピンボケした像となる。ここでは、この位置で撮像されるハルトマンパターンの画像を前側ハルトマン画像34という。一方、光路上において、最良像面35の後方で形成される像は、最良像面35で形成される錯乱円の径よりも広がったピンボケした像となる。ここでは、この位置で撮像したハルトマンパターンの画像を後側ハルトマン画像36という。 On the optical path, the image formed in front of the best image plane 35 is a defocused image that is wider than the diameter of the circle of confusion formed on the best image plane 35. Here, the Hartmann pattern image captured at this position is referred to as a front Hartmann image 34. On the other hand, an image formed behind the best image plane 35 on the optical path is a blurred image that is wider than the diameter of the circle of confusion formed by the best image plane 35. Here, the image of the Hartmann pattern imaged at this position is referred to as a rear Hartmann image 36.
図13のフローチャートは、本発明のハルトマンパターンを撮像したハルトマン画像からレンズの偏芯量を求め、偏芯調整を行う概略アルゴリズムを示している。 The flowchart of FIG. 13 shows a schematic algorithm for determining the amount of eccentricity of the lens from the Hartmann image obtained by imaging the Hartmann pattern of the present invention and performing the eccentricity adjustment.
はじめに、ハルトマンパターンを撮像して得られたハルトマン画像について、映っているパターンの光量が、以後に行う画像処理に好適な状態にあるか否かを前画像処理によって確認した後(S1)、このハルトマン画像からハルトマンパターンに対応する各スポット位置を求め(S2)、求めたスポット位置に基づいてレンズの偏芯量を導出する(S3)。 First, for the Hartmann image obtained by imaging the Hartmann pattern, after confirming by the previous image processing whether the amount of light of the reflected pattern is in a state suitable for subsequent image processing (S1), Each spot position corresponding to the Hartmann pattern is obtained from the Hartmann image (S2), and the amount of eccentricity of the lens is derived based on the obtained spot position (S3).
導出したレンズの偏芯量が予め定めておいた目標値よりも大きい場合(S4)には、求めたレンズ偏芯量を用いてレンズの偏芯調整を行う(S5)。導出したレンズの偏芯量が目標値よりも小さくなるまで、S3〜S5の工程を繰り返す。 If the derived lens eccentricity is larger than a predetermined target value (S4), the lens eccentricity adjustment is performed using the obtained lens eccentricity (S5). The steps S3 to S5 are repeated until the derived lens eccentricity is smaller than the target value.
なお、S1の前画像処理の工程では、例えば、撮像装置の検出器について、バイアス較正や感度ムラ較正を行う。 In the pre-image processing step of S1, for example, bias calibration and sensitivity unevenness calibration are performed on the detector of the imaging apparatus.
次に、レンズ偏芯量の導出について図14〜図17を用いて説明する。以下、図14のレンズ偏芯量の導出を説明するフローチャートに従って説明する。 Next, derivation of the lens eccentricity will be described with reference to FIGS. In the following, description will be given according to the flowchart for explaining the derivation of the lens eccentricity in FIG.
図15は、最良像面の算出を説明するための図である。図15において、前側ハルトマン画像34のスポット位置と後側ハルトマン画像36のスポット位置において、それぞれ同じハルトマン板の***に対応するスポット位置間を線分で結ぶ。ここでは、13個のスポット位置により、13本の線分が形成される例を示している。ただし、図15では、13本の光線の内の5本のみを示している。 FIG. 15 is a diagram for explaining the calculation of the best image plane. In FIG. 15, at the spot position of the front Hartmann image 34 and the spot position of the rear Hartmann image 36, the spot positions corresponding to the small holes of the same Hartmann plate are connected by line segments. Here, an example in which 13 line segments are formed by 13 spot positions is shown. However, in FIG. 15, only five of the thirteen rays are shown.
前側ハルトマン画像34と後側ハルトマン画像36の互いに対応するスポットを結ぶと、結像面近傍において小径の最小錯乱円を含む面を算出でき、この面が最良像面35となる(S31)。 When spots corresponding to each other in the front Hartmann image 34 and the rear Hartmann image 36 are connected, a plane including the smallest circle of confusion with a small diameter can be calculated in the vicinity of the imaging plane, and this plane becomes the best image plane 35 (S31).
図16はレンズ偏芯とスポット位置の位置ずれとの関係を示している。図16(a)はレンズ偏芯が無い場合のスポット位置を示し、図16(b)はレンズ偏芯が存在する場合のスポット位置を示している。 FIG. 16 shows the relationship between lens decentering and spot position displacement. FIG. 16A shows the spot position when there is no lens eccentricity, and FIG. 16B shows the spot position when there is lens eccentricity.
図16(b)に示すように、レンズ偏芯によって最良像面においてのスポット位置に位置ずれが生じる。レンズの偏芯量は、単にスポット位置の位置ずれ量から求めるよりも、内側スポット群の重心位置と外側スポット群の重心位置のずれ量から求める方が、その相対位置を最良像面上で計測するだけで済むために精度を向上しやすい。 As shown in FIG. 16B, the position of the spot on the best image plane is displaced due to lens decentering. Relative position of the lens is measured on the best image plane by calculating from the amount of deviation between the center of gravity of the inner spot group and the center of gravity of the outer spot group rather than simply calculating from the amount of deviation of the spot position. It is easy to improve accuracy because it only needs to be done.
図17のハルトマン画像のスポット像は、図11に示したハルトマン板による取得画像例であり、ハルトマン画像37上には合計13点のスポットが分布している。13点のスポットの内、中心のスポットを除く残りの12点のスポットは、中心に対してほぼ点対称に分布し、内側の4点および中央を合わせた計5点から成る内側スポット群38と、外側の8点から成る外側スポット群39とを形成している。 The spot image of the Hartmann image in FIG. 17 is an example of an acquired image by the Hartmann plate shown in FIG. 11, and a total of 13 spots are distributed on the Hartmann image 37. Among the 13 spots, the remaining 12 spots excluding the center spot are distributed almost symmetrically with respect to the center, and the inner spot group 38 is composed of a total of 5 points including the inner four points and the center. And an outer spot group 39 consisting of eight outer points.
これら内側スポット群38および外側スポット群39とは、それぞれ点対称に配置されたハルトマン板の***に対応している。光学系に偏芯がある場合には、各スポット群間の重心位置にずれが生じる。 The inner spot group 38 and the outer spot group 39 respectively correspond to small holes in the Hartmann plate arranged symmetrically with respect to the point. When the optical system has eccentricity, a shift occurs in the position of the center of gravity between each spot group.
本発明は、内側スポット群から得られる重心と、外側スポット群から得られる重心を求める(S32)。 The present invention obtains the center of gravity obtained from the inner spot group and the center of gravity obtained from the outer spot group (S32).
S32で算出した内側のスポット群の重心位置と外側のスポット群の重心位置の位置ずれを算出する(S33)。 The positional deviation between the centroid position of the inner spot group calculated in S32 and the centroid position of the outer spot group is calculated (S33).
内側のスポット群の重心位置と外側のスポット群の重心位置との重心ずれ量はコマ収差の量、すなわち調整対象のレンズの偏芯残留量を表している。S33で算出した内側のスポット位置の重心位置と外側のスポット位置の重心位置の位置ずれからレンズ偏芯量を算出する。 The center-of-gravity shift amount between the center of gravity of the inner spot group and the center of gravity of the outer spot group represents the amount of coma aberration, that is, the amount of residual eccentricity of the lens to be adjusted. The amount of lens eccentricity is calculated from the positional deviation between the centroid position of the inner spot position and the centroid position of the outer spot position calculated in S33.
ずれ量が小さい場合には、前記式(7)、(8)からずれ量と偏芯量との間には比例関係がなりたつため、ずれ量に所定の比例係数を乗ずることによって、重心から求めたずれ量をレンズ偏芯量に換算することができる(S34)。 When the amount of deviation is small, a proportional relationship is established between the amount of deviation and the amount of eccentricity based on the equations (7) and (8). Therefore, the amount of deviation is obtained from the center of gravity by multiplying the amount of deviation by a predetermined proportional coefficient. The amount of deviation can be converted into the amount of lens eccentricity (S34).
次に、本発明の偏芯量測定装置および偏芯調整装置の構成例について図18〜図23を用いて説明する。 Next, configuration examples of the eccentricity measuring device and the eccentricity adjusting device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図18は本発明の偏芯量測定装置および偏芯調整装置の概略構成図である。偏芯測定装置1は、ワーク2の組みレンズを保持するワーク保持具5、ハルトマン板6、レンズの偏芯量を調整する調整手段7、ワーク2に組み込まれたレンズを把持するレンズ把持手段8、ワーク2に光を照射する光源手段9と、ワーク2を通過した光線を撮像する撮像手段3、制御手段、画像処理手段、および演算手段を含むPC11等の構成を備え、撮像手段3が撮像する撮像画像に基づいてレンズの偏芯量を測定する。 FIG. 18 is a schematic configuration diagram of the eccentricity measuring device and the eccentricity adjusting device of the present invention. The eccentricity measuring apparatus 1 includes a workpiece holder 5 that holds the assembled lens of the workpiece 2, a Hartmann plate 6, an adjustment unit 7 that adjusts the amount of eccentricity of the lens, and a lens gripping unit 8 that grips the lens incorporated in the workpiece 2. A light source means 9 for irradiating the work 2 with light, an image pickup means 3 for picking up a light beam that has passed through the work 2, a control means, an image processing means, and a PC 11 including a calculation means. The eccentric amount of the lens is measured based on the captured image.
ワーク2は、複数のレンズを組み合わせてなる組みレンズであり、レンズ枠2c内に組み込まれる。ここでは、レンズ枠2c内に固定されたレンズ2aと、偏芯調整を行うレンズ2bとを備える構成を示している。 The workpiece 2 is a combined lens formed by combining a plurality of lenses, and is incorporated in the lens frame 2c. Here, a configuration including a lens 2a fixed in the lens frame 2c and a lens 2b for performing eccentricity adjustment is shown.
光源手段9は、ワーク2のレンズに対して光を照射する手段である。平行光を照射する場合には、光源手段9は、例えば点光源9aとコリメータ9bとから構成することができる。 The light source means 9 is means for irradiating light to the lens of the work 2. In the case of irradiating parallel light, the light source means 9 can be constituted by a point light source 9a and a collimator 9b, for example.
なお、光源手段9は、平行光を照射する光源に限らず、対象とするレンズ系に応じて、発散光を照射する光源や集光を照射する光源を用いることができる。 The light source means 9 is not limited to a light source that irradiates parallel light, and a light source that irradiates divergent light or a light source that irradiates light may be used depending on a target lens system.
また、光源手段9は、光源と補正レンズとの組み合わせによって構成することができ、補正レンズを組み合わせることによって、焦点位置の調整や、収差補正を行ってアプラナートとすることができる。 The light source means 9 can be constituted by a combination of a light source and a correction lens. By combining the correction lens, the focal position can be adjusted and aberration can be corrected to be an aplanato.
以上の説明では、組レンズの一部に偏芯が生じることによりコマ収差が発生することを前提としていた。一方で、組レンズの一部に偏芯が生じる場合に、コマ収差ではなく非点収差や像面湾曲の変化などの他の収差を有意に引き起こす場合がある。これらの場合であっても、非特許文献1に記されている「瞳の収差」のように、適切な補正レンズを組み合わせることで、補正レンズも含めた全体の光学系としてコマ収差が有意な光学系にすることが可能である。このような補正レンズを使用することで、非点収差や像面湾曲を調整したい光学系に適用することも可能である。 In the above description, it has been assumed that coma aberration occurs due to decentering of a part of the combined lens. On the other hand, when decentering occurs in a part of the combined lens, other aberrations such as astigmatism and a change in field curvature may be caused significantly instead of coma. Even in these cases, coma aberration is significant in the entire optical system including the correction lens by combining an appropriate correction lens like “pupil aberration” described in Non-Patent Document 1. It is possible to make an optical system. By using such a correction lens, it can be applied to an optical system in which astigmatism and curvature of field are desired to be adjusted.
ワーク保持具5は、ワーク2を保持する部材であり、組みレンズ2a、2bを組み込んだレンズ枠2cを保持するワーク保持部5aと、このワーク保持部5aを支持するベース部5bとを備える。また、保持部5a内には、ハルトマン板6が設けられる。 The workpiece holder 5 is a member that holds the workpiece 2, and includes a workpiece holder 5a that holds a lens frame 2c incorporating the assembled lenses 2a and 2b, and a base portion 5b that supports the workpiece holder 5a. A Hartmann plate 6 is provided in the holding portion 5a.
また、レンズ把持手段8は、中央の開口部分を周囲で囲み、この開口部にワーク保持具5に保持させたワーク2を配置させる枠部8aと、この枠部8a内に配置したワーク2が備える偏芯調整対象のレンズ2bの外周の側部を複数箇所で押すことによって把持して保持する複数のレンズ押さえ部8bとを備える。 In addition, the lens gripping means 8 includes a frame portion 8a that surrounds the central opening portion around the periphery and places the workpiece 2 held by the workpiece holder 5 in the opening portion, and the workpiece 2 arranged in the frame portion 8a. And a plurality of lens pressing portions 8b that hold and hold the outer peripheral side portion of the lens 2b to be adjusted by pressing at a plurality of positions.
複数のレンズ押さえ部8bの内の少なくも一つは、後述する駆動手段8cによって移動自在としている。複数のレンズ押さえ部8bは、押さえ部の一部を駆動手段8cによって移動自在とし他の押さえ部を保持状態とする構成の他、全ての押さえ部分を移動自在とする構成としてもよい。 At least one of the plurality of lens pressing portions 8b is movable by a driving means 8c described later. The plurality of lens pressing portions 8b may be configured such that a part of the pressing portion is movable by the driving means 8c and the other pressing portions are held, and all the pressing portions are movable.
駆動手段8cは、レンズ押さえ部8bをワーク2の方向に押し、レンズ押さえ部8bの先端部分をレンズ2bの外周側部に当接させる。これによって、複数のレンズ押さえ部8bは、レンズ2bの外周をレンズ枠2c内で把持する。駆動手段8cは、把持ドライバ17bによって駆動制御される。 The driving means 8c pushes the lens pressing portion 8b in the direction of the work 2, and brings the tip portion of the lens pressing portion 8b into contact with the outer peripheral side portion of the lens 2b. Accordingly, the plurality of lens pressing portions 8b grip the outer periphery of the lens 2b within the lens frame 2c. The drive means 8c is driven and controlled by the grip driver 17b.
ベース部5b上には、レンズの偏芯量を調整する調整手段7が設けられる。調整手段7は、X軸駆動手段7aおよびY軸駆動手段7bを有し、枠部8aをベース部5bに対してXY方向の位置を調整自在としている。枠部8aは複数のレンズ押さえ部8bによって偏芯調整対象のレンズ2bを把持して保持しているため、調整手段7によって枠部8aのXY方向の位置を調整すると、レンズ2bのXY方向の位置が調整される。一方、ワーク2のレンズ枠2cはワーク保持部5aを介してベース部5bに固定されているため、レンズ2bのXY方向の位置調整によって、レンズ枠2cに対する偏芯調整対象のレンズ2bの位置調整が行われることになる。 On the base portion 5b, an adjusting means 7 for adjusting the eccentric amount of the lens is provided. The adjusting means 7 includes an X-axis driving means 7a and a Y-axis driving means 7b, and the position of the frame portion 8a in the XY direction can be adjusted with respect to the base portion 5b. Since the frame portion 8a holds and holds the lens 2b subject to eccentricity adjustment by the plurality of lens pressing portions 8b, adjusting the position of the frame portion 8a in the XY direction by the adjusting means 7 causes the lens 2b to move in the XY direction. The position is adjusted. On the other hand, since the lens frame 2c of the work 2 is fixed to the base portion 5b via the work holding portion 5a, the position adjustment of the lens 2b to be adjusted with respect to the lens frame 2c is adjusted by adjusting the position of the lens 2b in the XY direction. Will be done.
調整手段7が備えるX軸駆動手段7aおよびY軸駆動手段7bは、XY軸駆動ドライバ17cによって駆動制御される。 The X-axis drive means 7a and Y-axis drive means 7b provided in the adjusting means 7 are driven and controlled by an XY-axis drive driver 17c.
撮像手段3は、ワーク2のレンズを射出した光線が作る像を撮像し、撮像画像はPC11に送られ偏芯測定および偏芯調整に用いられる。撮像手段3は、例えばCCDカメラ等を用いることができ、Z軸駆動手段4が取り付けられている。Z軸駆動手段4はZ軸駆動ドライバ17aによって駆動制御される。撮像手段3が撮像した画像は、画像処理手段13によって画像処理される。 The imaging means 3 captures an image formed by the light beam emitted from the lens of the work 2 and the captured image is sent to the PC 11 and used for eccentricity measurement and eccentricity adjustment. For example, a CCD camera or the like can be used as the imaging unit 3 and a Z-axis driving unit 4 is attached. The Z-axis drive unit 4 is driven and controlled by a Z-axis drive driver 17a. The image picked up by the image pickup means 3 is subjected to image processing by the image processing means 13.
光源手段9とワーク保持具5と調整手段7と撮像手段3は1つの光軸に合わせて配置される。光源手段9から射出した光はワーク保持具5に保持されたハルトマン板6を通過した後、ワーク2のレンズに入射する。撮像手段3は、レンズを通過した通過光のハルトマンパターンを撮像して撮像画像の画像信号を出力する。撮像手段3は、Z軸駆動手段4によって光軸方向に移動自在であり、撮像手段3が撮像する位置を光軸方向で移動自在としている。 The light source means 9, the work holder 5, the adjusting means 7, and the imaging means 3 are arranged in accordance with one optical axis. The light emitted from the light source means 9 passes through the Hartmann plate 6 held by the workpiece holder 5 and then enters the lens of the workpiece 2. The imaging means 3 images the Hartmann pattern of the passing light that has passed through the lens and outputs an image signal of the captured image. The imaging unit 3 is movable in the optical axis direction by the Z-axis driving unit 4, and a position where the imaging unit 3 captures an image is movable in the optical axis direction.
Z軸駆動ドライバ17a、レンズ把持ドライバ17b、およびXY軸駆動ドライバ17cは、PC11が備える制御手段12によって制御される。また、PC11は、撮像手段3で撮像した撮像画像の画像信号を画像処理手段13で信号処理して、偏芯量を算出する演算手段14を備える。 The Z-axis drive driver 17a, the lens gripping driver 17b, and the XY-axis drive driver 17c are controlled by the control unit 12 provided in the PC 11. Further, the PC 11 includes a calculation unit 14 that performs signal processing on the image signal of the captured image captured by the imaging unit 3 by the image processing unit 13 and calculates an eccentricity amount.
偏芯調整装置10は、上記した偏芯測定装置1の構成と共に、算出した偏芯量に基づいてワーク2のレンズの位置を移動して偏芯を調整する機構、および偏芯調整したレンズをレンズ枠に固定するための機構を備える。 The eccentricity adjusting device 10 includes a mechanism for adjusting the eccentricity by moving the lens position of the work 2 based on the calculated eccentricity amount, and a lens having the eccentricity adjusted, together with the configuration of the eccentricity measuring device 1 described above. A mechanism for fixing to the lens frame is provided.
レンズ位置を調整する機構は、X軸駆動手段7aおよびY軸駆動手段7bを含む調整手段7、および、この調整手段7を駆動制御するXY軸駆動ドライバ17cを備える。前記したように、レンズ把持手段8は、レンズ2bをレンズ枠2c内において、レンズ枠2cに対してxy方向に移動自在に保持する機構として、レンズ2bの外周側部と当接して押さえるレンズ押さえ部8b、およびこのレンズ押さえ部8bの先端をレンズ2bの外周側部に当接させて把持する駆動手段8c、駆動手段8cを駆動制御するレンズ把持ドライバ17bを備えている。また、調整手段7は、枠部8aをXY方向に移動させることによって、レンズ押さえ部8bが把持しているレンズ2bをレンズ枠2cに対してXY方向に微動させ、これによって偏芯調整を行う。 The mechanism for adjusting the lens position includes an adjusting means 7 including an X-axis driving means 7a and a Y-axis driving means 7b, and an XY-axis driving driver 17c for driving and controlling the adjusting means 7. As described above, the lens gripping means 8 is a lens holding member that presses the lens 2b in contact with the outer peripheral side of the lens 2b as a mechanism for holding the lens 2b in the lens frame 2c so as to be movable in the xy direction with respect to the lens frame 2c. A driving unit 8c that holds the tip of the lens holding unit 8b in contact with the outer peripheral side of the lens 2b, and a lens holding driver 17b that controls the driving of the driving unit 8c. Further, the adjusting means 7 moves the frame portion 8a in the XY direction to finely move the lens 2b held by the lens pressing portion 8b in the XY direction with respect to the lens frame 2c, thereby performing eccentricity adjustment. .
PC11の制御手段12は、演算手段14で算出した偏芯量に基づいて、XY軸駆動ドライバ17cを介して調整手段7のXY軸駆動手段7a,7bに調整量を指示し、枠8aをXY方向に移動して位置調整を行う。この位置調整によって偏芯調整を行う。 The control means 12 of the PC 11 instructs the adjustment amount to the XY axis drive means 7a, 7b of the adjustment means 7 via the XY axis drive driver 17c based on the eccentricity calculated by the calculation means 14, and the frame 8a is set to XY. Move in the direction to adjust the position. The eccentricity is adjusted by this position adjustment.
なお、この位置調整に先だって、レンズ把持ドライバ17bを介して駆動手段8cに駆動を指示して、レンズ押さえ部8bをレンズ2bの方向に押し、その先端をレンズ2bの外周の側部に当接させて把持しておく。これによって、レンズ2bはレンズ枠2cに対して自由な状態で保持され、枠8aに保持したレンズ2bの位置をレンズ枠2cに対して調整することによって、レンズ2bのレンズ枠2cに対する位置を調整することができる。 Prior to this position adjustment, the driving means 8c is instructed to drive via the lens gripping driver 17b, the lens pressing portion 8b is pushed in the direction of the lens 2b, and the tip is brought into contact with the outer peripheral side portion of the lens 2b. And hold it. Thereby, the lens 2b is held in a free state with respect to the lens frame 2c, and the position of the lens 2b with respect to the lens frame 2c is adjusted by adjusting the position of the lens 2b held in the frame 8a with respect to the lens frame 2c. can do.
位置調整して偏芯調整したレンズ2bをレンズ枠2cに固定するための機構は、接着剤をレンズ2bおよびレンズ枠2cの内側縁部との接触部分に供給する接着剤ディスペンサシリンジ15、接着剤ディスペンサシリンジ15を移動するディスペンサシリンジ移動手段19、接着剤ディスペンサシリンジ15によって付着された接着剤を固化させる接着剤固化手段16を備える。接着剤ディスペンサシリンジ15から紫外線によって硬化する接着剤を供給する場合には、この接着剤固化手段16として紫外線照射装置を用いることができる。 The mechanism for fixing the lens 2b whose position is adjusted and eccentrically adjusted to the lens frame 2c includes an adhesive dispenser syringe 15 for supplying an adhesive to a contact portion between the lens 2b and the inner edge of the lens frame 2c, an adhesive A dispenser syringe moving means 19 for moving the dispenser syringe 15 and an adhesive solidifying means 16 for solidifying the adhesive adhered by the adhesive dispenser syringe 15 are provided. When an adhesive that is cured by ultraviolet rays is supplied from the adhesive dispenser syringe 15, an ultraviolet irradiation device can be used as the adhesive solidifying means 16.
接着剤ディスペンサシリンジ15は、シリンジ駆動部17eによって接着剤を射出する。シリンジ駆動部17eは主に電磁弁等により構成されており、電磁弁の開閉制御によって供給する圧力を制御し、接着剤ディスペンサシリンジ15からの接着剤の射出を制御する。 The adhesive dispenser syringe 15 injects the adhesive by the syringe drive unit 17e. The syringe drive unit 17e is mainly composed of an electromagnetic valve or the like, and controls the pressure supplied by opening / closing control of the electromagnetic valve, and controls the injection of the adhesive from the adhesive dispenser syringe 15.
また、ディスペンサシリンジ移動手段19はエアシリンダ等で構成され、接着剤ディスペンサシリンジ15を射出位置と待機位置との間で移動する。 The dispenser syringe moving means 19 is composed of an air cylinder or the like, and moves the adhesive dispenser syringe 15 between the injection position and the standby position.
PC11の制御手段12は、ディスペンサシリンジ移動ドライバ17dを介してディスペンサシリンジ移動手段19を制御し、接着剤ディスペンサシリンジ15を射出位置と待機位置との間で移動させる。また、PC11の制御手段12は、シリンジ駆動部17eを制御して接着剤ディスペンサシリンジ15からの接着剤の射出を制御する。 The control means 12 of the PC 11 controls the dispenser syringe moving means 19 via the dispenser syringe movement driver 17d to move the adhesive dispenser syringe 15 between the injection position and the standby position. Further, the control means 12 of the PC 11 controls the syringe drive unit 17 e to control the injection of the adhesive from the adhesive dispenser syringe 15.
レンズの光軸調整を行っている間は、ディスペンサシリンジ移動手段19は接着剤ディスペンサシリンジ15を斜め上方位置の待機位置に移動させて待機させておく。光軸調整が終了した後には、ディスペンサシリンジ移動手段19は接着剤ディスペンサシリンジ15を斜め下方に移動させて、接着剤ディスペンサシリンジ15のニードルを接着部に移動させる。その後、接着剤ディスペンサシリンジ15はシリンジ駆動部17dからの駆動により接着剤を射出する。 While the optical axis of the lens is being adjusted, the dispenser syringe moving means 19 moves the adhesive dispenser syringe 15 to a standby position at an obliquely upper position and keeps it waiting. After the optical axis adjustment is completed, the dispenser syringe moving means 19 moves the adhesive dispenser syringe 15 diagonally downward to move the needle of the adhesive dispenser syringe 15 to the bonding portion. Thereafter, the adhesive dispenser syringe 15 injects the adhesive by driving from the syringe drive unit 17d.
また、接着剤固化手段16は、PC11の制御手段12からの制御信号を受けた固化ドライバ17fによって駆動される。 The adhesive solidifying means 16 is driven by a solidification driver 17f that receives a control signal from the control means 12 of the PC 11.
なお、レンズ2bをレンズ枠2cに固定するための機構は、上記した紫外線を利用する構成に限らず、他の構成を適用してもよい。また、図18において、光源手段9は偏芯測定装置1に対して下方位置に配置する構成を示しているが、光源手段9を偏芯測定装置1に対して上方位置に配置する構成としてもよい。 The mechanism for fixing the lens 2b to the lens frame 2c is not limited to the above-described configuration using ultraviolet rays, and other configurations may be applied. Further, in FIG. 18, the light source means 9 is shown as being arranged at a lower position with respect to the eccentricity measuring apparatus 1, but the light source means 9 may be arranged at an upper position with respect to the eccentricity measuring apparatus 1. Good.
図19、図20はワーク2を取り付けたワーク保持具5のワーク保持部5aの設置状態を説明するための図である。組みレンズの偏芯測定、および測定した偏芯量に基づくレンズの偏芯調整は、組みレンズのワーク2をワーク保持具5のワーク保持部5aに取り付けることによって行う。 19 and 20 are diagrams for explaining the installation state of the workpiece holding portion 5a of the workpiece holder 5 to which the workpiece 2 is attached. The eccentricity measurement of the assembled lens and the eccentricity adjustment of the lens based on the measured eccentricity amount are performed by attaching the workpiece 2 of the assembled lens to the workpiece holding part 5a of the workpiece holder 5.
偏芯測定および偏芯調整を行う組みレンズの焦点距離等の光学特性によっては、撮像手段3の撮像面に結像させることが難しくなるため、内部に焦点距離を調節する補正レンズ5cを組み込んだワーク保持具5を用いる。図20は、補正レンズ5cを組み込んだワーク保持具5を用いた例を示している。 Depending on the optical characteristics such as the focal length of the assembled lens that performs eccentricity measurement and eccentricity adjustment, it is difficult to form an image on the imaging surface of the imaging means 3, and therefore a correction lens 5c that adjusts the focal length is incorporated inside. A work holder 5 is used. FIG. 20 shows an example using the workpiece holder 5 incorporating the correction lens 5c.
また、光源手段9には、フィルタ等の測定波長を選択できる測定波長可変部18を設けてもよく、これによって、例えば色収差の影響を除去して単色におけるコマ収差を測定し、これに基づいた偏芯調整を行うことができる。 Further, the light source means 9 may be provided with a measurement wavelength variable section 18 that can select a measurement wavelength such as a filter, thereby measuring, for example, the coma aberration in a single color by removing the influence of chromatic aberration, and based on this Eccentricity adjustment can be performed.
また、ワーク2はワーク保持具5のワーク保持部5aに対して着脱自在とすることで、複数のワーク2の偏芯測定および偏芯調整を連続的に行うことができる。図21は、ワーク2をワーク保持部5aに対して着脱する状態を説明するための図である。 Further, by making the workpiece 2 detachable with respect to the workpiece holding portion 5a of the workpiece holder 5, the eccentricity measurement and eccentricity adjustment of the plurality of workpieces 2 can be performed continuously. FIG. 21 is a diagram for explaining a state in which the workpiece 2 is attached to and detached from the workpiece holding portion 5a.
図21において、図示していないワーク交換機構によって、ワーク2のレンズ枠2cをワーク保持部5aに対して入れ替えることによって交換する。偏芯調整が完了したワーク2をワーク保持部5aから取り出し、次に、偏芯未調整のワーク2をワーク保持部5aに取り付ける。 In FIG. 21, the workpiece is exchanged by replacing the lens frame 2c of the workpiece 2 with respect to the workpiece holding portion 5a by a workpiece exchange mechanism (not shown). The workpiece 2 whose eccentricity adjustment has been completed is taken out from the workpiece holding portion 5a, and then the workpiece 2 whose eccentricity has not been adjusted is attached to the workpiece holding portion 5a.
このワーク交換機構を偏芯調整装置に併設させることで、レンズ調整をライン工程中に組み込むことが容易となる。 By adding this work exchange mechanism to the eccentricity adjusting device, it becomes easy to incorporate lens adjustment into the line process.
次に、レンズ把持手段8の一構成例および動作例について図22〜図25を用いて説明する。 Next, a configuration example and an operation example of the lens holding means 8 will be described with reference to FIGS.
図22(a)において、レンズ把持手段8は、中央の開口部を囲む枠部8aと、この枠部8aに設けられた複数のレンズ押さえ部8bとを備える。図22,23では、枠部8aの4つの各辺にレンズ押さえ部8bA〜8bDを設けた構成例を示している。 In FIG. 22A, the lens gripping means 8 includes a frame portion 8a surrounding the central opening, and a plurality of lens pressing portions 8b provided on the frame portion 8a. 22 and 23 show a configuration example in which lens holding portions 8bA to 8bD are provided on each of the four sides of the frame portion 8a.
枠部8aの中央の開口部内にはレンズ枠2cが配置され、調整対象であるレンズ2bの外周側部が、レンズ押さえ部8bA〜8bDと同じ高さレベルとなるように配置される。 The lens frame 2c is disposed in the central opening of the frame portion 8a, and the outer peripheral side portion of the lens 2b to be adjusted is disposed at the same height level as the lens pressing portions 8bA to 8bD.
レンズ押さえ部8bA〜8bDは、枠部8aに対して中央の開口部の方向に移動自在とする機構とすることができる。図22,23では、レンズ押さえ部8bA〜8bDの内で、レンズ押さえ部8bA、8bBは枠部8aに対して移動自在であり、レンズ押さえ部8bC、8bDは枠部8aに対して固定した構成を示している。 The lens pressing portions 8bA to 8bD can be configured to be movable in the direction of the central opening with respect to the frame portion 8a. 22 and 23, among the lens pressing portions 8bA to 8bD, the lens pressing portions 8bA and 8bB are movable with respect to the frame portion 8a, and the lens pressing portions 8bC and 8bD are fixed to the frame portion 8a. Is shown.
レンズ押さえ部8bA〜8bDは、枠部8aの開口部に配置されたレンズ枠2c内のレンズ2bの外周側部を把持することによって、レンズ2bを保持する。 The lens pressing portions 8bA to 8bD hold the lens 2b by gripping the outer peripheral side portion of the lens 2b in the lens frame 2c disposed at the opening of the frame portion 8a.
図22,23では、移動自在のレンズ押さえ部8bAと固定されたレンズ押さえ部8bCとを同一直線上で対向して配置し、移動自在のレンズ押さえ部8bBと固定されたレンズ押さえ部8bDとを、前記直線と直交する直線上で対向して配置する構成を示している。 22 and 23, the movable lens pressing portion 8bA and the fixed lens pressing portion 8bC are arranged to face each other on the same straight line, and the movable lens pressing portion 8bB and the fixed lens pressing portion 8bD are arranged. 1 shows a configuration in which they are arranged to face each other on a straight line orthogonal to the straight line.
レンズ押さえ部8bAとレンズ押さえ部8bBとを移動自在とすることによって、レンズ枠2cを枠部8a内に配置する際に、レンズ押さえ部8の押さえピン8b1の先端とレンズ2bとの間に隙間を設け、配置動作を容易とすることができる。 By making the lens pressing portion 8bA and the lens pressing portion 8bB movable, a gap is provided between the tip of the pressing pin 8b1 of the lens pressing portion 8 and the lens 2b when the lens frame 2c is disposed in the frame portion 8a. The arrangement operation can be facilitated.
レンズ2bの上端がレンズ枠2cの端部よりも下側に配置されている場合には、図22(b)に示すように、レンズ枠2cの一部に溝2dを形成し、この溝2dの隙間を通して押さえピン8b1の先端をレンズ2bの外周側部に当接させる。 When the upper end of the lens 2b is arranged below the end of the lens frame 2c, as shown in FIG. 22B, a groove 2d is formed in a part of the lens frame 2c, and the groove 2d. The tip of the pressing pin 8b1 is brought into contact with the outer peripheral side portion of the lens 2b through the gap.
また、レンズ2bの上端がレンズ枠2cの端部よりも上側に配置され、レンズ2bの一部がレンズ枠2cから露出している場合には、図22(c)に示すように、レンズ枠2cに溝2dを形成する必要はなく、レンズ枠2cに上端で露出するレンズ2bの外周側部にレンズ押さえ部8bの先端を当接させる。 Further, when the upper end of the lens 2b is disposed above the end of the lens frame 2c and a part of the lens 2b is exposed from the lens frame 2c, as shown in FIG. It is not necessary to form the groove 2d in 2c, and the tip of the lens pressing portion 8b is brought into contact with the outer peripheral side portion of the lens 2b exposed at the upper end of the lens frame 2c.
また、ワーク保持具5のワーク保持部5aの筒体内に、ハルトマン板6が取り付けられ、必要に応じて補正レンズ5cが設けられている。 Further, the Hartmann plate 6 is attached in the cylinder of the workpiece holding portion 5a of the workpiece holder 5, and a correction lens 5c is provided as necessary.
次に、レンズ押さえ部8bの一構成例について、図24,図25を用いて説明する。図24,25は、枠部8aに対して移動自在とする機構を備えるレンズ押さえ部8の構成例を示している。 Next, a configuration example of the lens pressing portion 8b will be described with reference to FIGS. 24 and 25 show a configuration example of the lens pressing portion 8 having a mechanism that is movable with respect to the frame portion 8a.
この構成例は、バネ材の弾性力を利用する構成であり、バネ材に外力を印加し変形させることで押さえピン8b1の先端をレンズの外周側部に当接させ、バネ材に加える外力の印加を解除することによるバネ材の復元によってレンズ押さえ部8の先端をレンズの外周側部から離す機構であり、モータやエアシリンダ等のアクチュエータ機構やコイルスプリング等、戻すためだけの要素を不要とすることができる。 In this configuration example, the elastic force of the spring material is used.By applying an external force to the spring material and deforming, the tip of the holding pin 8b1 is brought into contact with the outer peripheral side of the lens, and the external force applied to the spring material is This is a mechanism that separates the tip of the lens pressing portion 8 from the outer peripheral side of the lens by restoring the spring material by releasing the application, and an element for returning such as an actuator mechanism such as a motor or an air cylinder or a coil spring is unnecessary. can do.
図24の斜視図はレンズ押さえ部8の一部を示している。また、図24(a)は各部を取り付けた状態を示し、図24(b)は各部を分離した状態を示している。 The perspective view of FIG. 24 shows a part of the lens pressing portion 8. FIG. 24A shows a state in which each part is attached, and FIG. 24B shows a state in which each part is separated.
レンズ押さえ部8は、レンズ外周側部と当接する押さえピン8b1と、この押さえピン8b1を支持する支持部8b2と、支持部8b2を弾性的に支持するバネ部8b3と、バネ部8b3の保持端の弾性変形による移動を阻害しないようにしながら枠部8aに保持するための保持部8b4とを備える。 The lens pressing portion 8 includes a pressing pin 8b1 that comes into contact with the outer peripheral side portion of the lens, a support portion 8b2 that supports the pressing pin 8b1, a spring portion 8b3 that elastically supports the support portion 8b2, and a holding end of the spring portion 8b3. And a holding portion 8b4 for holding the frame portion 8a while preventing movement due to elastic deformation of the frame.
バネ部8b3は弾性材からなる片部材で形成することができ、片部材が弾性で変形する。支持部8b2に押さえピン8b1の一端を取り付けることによって、押さえピン8b1を移動自在としている。支持部8b2とバネ部8b3とは一体で構成することができる。図24および図25では、支持部8b2とバネ部8b3とを一体で構成した例を示している。 The spring portion 8b3 can be formed of a single member made of an elastic material, and the single member is elastically deformed. By attaching one end of the pressing pin 8b1 to the support portion 8b2, the pressing pin 8b1 is movable. The support portion 8b2 and the spring portion 8b3 can be integrally formed. 24 and 25 show an example in which the support portion 8b2 and the spring portion 8b3 are integrally formed.
枠部8aは、支持部8b2の入る溝8a2を備え、この溝8a2内に支持部8b2が入ることで、支持部8b2が横方向にずれることなくスライド自在することができる。 The frame portion 8a includes a groove 8a2 into which the support portion 8b2 is inserted. By inserting the support portion 8b2 into the groove 8a2, the support portion 8b2 can be slid without being laterally displaced.
バネ部8b3は保持部8b4と枠部8aに隙間を開けて保持されているだけであるため、支持部8b2が枠部8aに対して横方向に動くことを抑制する機能は有していない。枠部8aに形成した溝8a2内に支持部8b2を嵌め込むことによって、支持部8b2がレンズ方向に対して前後にスライドすることを許容すると共に、支持部8b2が横方向に移動してずれることを抑制することができる。 Since the spring portion 8b3 is only held between the holding portion 8b4 and the frame portion 8a with a gap, the spring portion 8b3 does not have a function of suppressing the movement of the support portion 8b2 in the lateral direction with respect to the frame portion 8a. By inserting the support portion 8b2 into the groove 8a2 formed in the frame portion 8a, the support portion 8b2 is allowed to slide back and forth with respect to the lens direction, and the support portion 8b2 moves laterally and is displaced. Can be suppressed.
また、支持部8b2は、枠部8aに取り付けられる左右2個ずつのワッシャとネジによって前後方向のスライドを許容しながら上下方向で保持し、支持部8b2が溝8a2から外れないようにしている。 Further, the support portion 8b2 is held in the vertical direction while allowing the slide in the front-rear direction by two right and left washers and screws attached to the frame portion 8a so that the support portion 8b2 is not detached from the groove 8a2.
図24に示す例では、支持部8b2とバネ部8b3とを金属材等の弾性材で一体に構成し、支持部8b2に対してバネ部8b3を90度折り曲げている。また、バネ部8b3を構成する片材の両端は枠部8aに保持するための保持端とし、保持端に挟まれる中間部分はたわみによって変位するようになっている。バネ部8b3に外力を印加してバネ部をたわませることによって、支持部8b2を移動させ、支持部8b2に取り付けた押さえピン8b1を移動させる。 In the example shown in FIG. 24, the support portion 8b2 and the spring portion 8b3 are integrally formed of an elastic material such as a metal material, and the spring portion 8b3 is bent 90 degrees with respect to the support portion 8b2. Further, both ends of the piece constituting the spring portion 8b3 are holding ends for holding the frame portion 8a, and an intermediate portion sandwiched between the holding ends is displaced by deflection. By applying an external force to the spring portion 8b3 to bend the spring portion, the support portion 8b2 is moved, and the pressing pin 8b1 attached to the support portion 8b2 is moved.
バネ部8b3に印加する外力が解除された場合には、バネ部8b3はバネ部材の弾性による復元力によって元の位置に戻され、レンズ押さえ部8の先端はレンズの外周側部から離れる。 When the external force applied to the spring portion 8b3 is released, the spring portion 8b3 is returned to its original position by the restoring force due to the elasticity of the spring member, and the tip of the lens pressing portion 8 is separated from the outer peripheral side portion of the lens.
なお、枠部8aにおいて、バネ部8b3に外力が印加された際にバネ部8b3の変位に支障がないように、バネ部8b3が変形する部分に凹部8a1が形成されている。 In the frame portion 8a, a concave portion 8a1 is formed in a portion where the spring portion 8b3 is deformed so as not to hinder the displacement of the spring portion 8b3 when an external force is applied to the spring portion 8b3.
バネ部8b3は、たわみを容易とするために、保持端に挟まれる中間部分の内で、支持部8b2との連結部分を除く部分の厚さを薄くしている。これによって、バネ部8b3の変形において、より小さな力で変形させることができる。 In order to facilitate the bending of the spring portion 8b3, the thickness of the portion excluding the connecting portion with the support portion 8b2 is reduced in the intermediate portion sandwiched between the holding ends. As a result, the spring portion 8b3 can be deformed with a smaller force.
保持部8b4は、一部を枠部8aにネジ等で固定すると共に、この固定によってバネ部8b3の保持端を枠部8aとの間で隙間を設けて挟んでバネ部8b3の弾性変形による保持端の移動を阻害しないようにしながら保持している。 A part of the holding part 8b4 is fixed to the frame part 8a with a screw or the like, and by this fixing, the holding end of the spring part 8b3 is sandwiched between the frame part 8a with a gap and held by elastic deformation of the spring part 8b3. It is held while not disturbing the movement of the edge.
図25は、レンズ押さえ部の断面を示し、図25(a)は外力を印加していない状態を示し、図25(b)は外力を印加した状態を示している。 FIG. 25 shows a cross section of the lens pressing portion, FIG. 25 (a) shows a state where no external force is applied, and FIG. 25 (b) shows a state where an external force is applied.
図25(a)において、バネ部8b3はバネ部材の弾性力によって、支持部8b2および押さえピン8b1は、レンズ(図示していない)から離れた位置に保持される。図25(b)において、バネ部8b3に外力が印加されるとバネ部8b3は変形し、支持部8b2および押さえピン8b1を、レンズ(図示していない)方向に移動する。 In FIG. 25 (a), the spring portion 8b3 is held at a position away from the lens (not shown) by the elastic force of the spring member, and the support portion 8b2 and the pressing pin 8b1. In FIG. 25B, when an external force is applied to the spring portion 8b3, the spring portion 8b3 is deformed, and the support portion 8b2 and the pressing pin 8b1 are moved in the lens (not shown) direction.
図25(b)に示す状態から外力の印加を解除すると、バネ部8b3はバネ部材が復元することによって、支持部8b2および押さえピン8b1は、レンズ(図示していない)から離れる方向に移動して図25(a)の状態に戻る。 When the application of external force is canceled from the state shown in FIG. 25B, the spring portion 8b3 is restored by the spring member, so that the support portion 8b2 and the pressing pin 8b1 move away from the lens (not shown). Returning to the state of FIG.
次に、本発明の実施例について図26〜図28を用いて説明する。
図26は、本発明の偏芯調整の実施例に用いた組みレンズの構成例であり、図27はこの構成例における横収差の例を示している。組みレンズの基礎光学データを以下の表1に示す。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 26 is a configuration example of a combined lens used in the decentering adjustment example of the present invention, and FIG. 27 shows an example of lateral aberration in this configuration example. The basic optical data of the assembled lens is shown in Table 1 below.
この構成において、光学系の視野中心について、図27(a)は偏芯が無い場合の横収差曲線を示し、図27(b)は10μmの偏芯がある場合の横収差曲線を示し、図27(c)は偏芯が有る場合と無い場合の横収差の差分曲線を示している。 In this configuration, with respect to the center of the visual field of the optical system, FIG. 27A shows a lateral aberration curve when there is no eccentricity, and FIG. 27B shows a lateral aberration curve when there is an eccentricity of 10 μm. 27 (c) shows a difference curve of lateral aberration with and without decentration.
図27(a)に示す偏芯が無い状態では、高次の球面収差が残留しているが、H2に比例する成分は見られない。しかし、後群に10μmの偏芯を与えると、図27(b)に示すようにH2に比例する収差が加わる。図27(c)の差分は、H2に比例する収差を表している。 In the state where there is no eccentricity shown in FIG. 27A, high-order spherical aberration remains, but no component proportional to H 2 is observed. However, when an eccentricity of 10 μm is given to the rear group, an aberration proportional to H 2 is added as shown in FIG. Difference in FIG. 27 (c) represents the aberration is proportional to H 2.
このレンズに図11に示したハルトマン板のハルトマンマスクを、レンズ系の入射瞳の位置に配置して、ハルトマン画像を撮像する。このハルトマンマスクを通過する光線の内、内側5点の各***と外側8点の***を通過した光線が、最良像面の照射する位置の重心を求める。 A Hartmann mask of the Hartmann plate shown in FIG. 11 is placed on this lens at the position of the entrance pupil of the lens system, and a Hartmann image is captured. Out of the light rays that pass through the Hartmann mask, the center of gravity of the position on which the best image plane is irradiated is obtained by the light rays that have passed through the small holes at the five inner points and the small holes at the eight outer points.
図28は、偏芯による重心位置の変位の例を示している。図28(a)において、レンズに偏芯が無い場合には、内側5点による重心と外側8点による重心とも零の位置となって中央となる。一方、後群に10μmの偏芯が加わると、図28(b)に示すように、コマ収差の影響を受けて重心位置が変位する。内側5点による重心は−12.4μmの位置に照射され、外側8点による重心は−14.3μmの位置に照射される。その差は1.8μmとなる。 FIG. 28 shows an example of displacement of the center of gravity position due to eccentricity. In FIG. 28 (a), when the lens is not decentered, the center of gravity by the inner five points and the center of gravity by the outer eight points are zero and become the center. On the other hand, when an eccentricity of 10 μm is added to the rear group, the position of the center of gravity is displaced under the influence of coma aberration as shown in FIG. The center of gravity by the inner five points is irradiated to the position of −12.4 μm, and the center of gravity by the outer eight points is irradiated to the position of −14.3 μm. The difference is 1.8 μm.
ここで、偏芯量と内側重心位置と外側重心位置の差分との比率は10μm/1.8μm=5.6であり、この比率を比例係数として、内側重心位置と外側重心位置の差分に乗ずることによって偏芯量を算出することができる。 Here, the ratio of the amount of eccentricity and the difference between the inner centroid position and the outer centroid position is 10 μm / 1.8 μm = 5.6, and the ratio is multiplied by the difference between the inner centroid position and the outer centroid position. Thus, the amount of eccentricity can be calculated.
なお、より詳細には、外側の***を入射瞳の端部に設けた場合には、外側の***は入射瞳の端部で光線がかげる。この光線かげりによる影響を避けるための構成として、外側の***の重心位置は演算で求めた位置よりもやや内側として求める他、外側の***を入射瞳の端ではなく、例えば、80〜90%程度内側の位置とする構成とすることができる。 In more detail, when the outer small hole is provided at the end of the entrance pupil, the outer small hole causes light rays to be generated at the end of the entrance pupil. As a configuration for avoiding the influence of this beam reflection, the center of gravity position of the outer small hole is obtained as slightly inside the position obtained by the calculation, and the outer small hole is not the end of the entrance pupil, for example, about 80 to 90%. It can be set as the inside position.
尚、本発明の偏芯量測定方法、および偏芯調整装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The eccentricity measuring method and the eccentricity adjusting device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.
本発明の偏芯量測定、および偏芯調整は、組みレンズを用いた光学装置の製造において、製造ライン内において組みレンズが備えるレンズの偏芯量測定や偏芯調整に適用することができる。 The decentering amount measurement and decentering adjustment of the present invention can be applied to the decentering amount measurement and decentering adjustment of a lens included in the assembled lens in the production line in the manufacture of an optical device using the assembled lens.
1 偏芯測定装置
2 ワーク
2a レンズ
2b レンズ
2c レンズ枠
2d 溝
3 撮像手段
4 軸駆動手段
5 ワーク保持具
5a ワーク保持部
5b ベース部
5c 補正レンズ
5d 筒体
6 ハルトマン板
6a ***
7 調整手段
7a X軸駆動手段
7b Y軸駆動手段
8 レンズ把持手段
8a 枠部
8a1 凹部
8a2 溝
8b、8bA〜8bD レンズ押さえ部
8b1 押さえピン
8b2 支持部
8b3 バネ部
8b4 保持部
8c 駆動手段
9 光源手段
9a 点光源
9b コリメータ
10 偏芯調整装置
11 PC
12 制御手段
13 画像処理手段
14 演算手段
15 接着剤ディスペンサシリンジ
16 接着剤固化手段
17a 駆動ドライバ
17b レンズ把持ドライバ
17c 軸駆動ドライバ
17d ディスペンサ移動ドライバ
17e シリンジ駆動部
17f 固化ドライバ
18 測定波長可変部
19 ディスペンサ移動手段
20 レンズ系
21,22 レンズ
31 入射瞳面
31A 遮蔽板
31a ***
32 射出瞳面
33 像面
33a スポット位置
34 前側ハルトマン画像
35 最良像面
36 後側ハルトマン画像
37 ハルトマン画像
38 内側スポット群
39 外側スポット群
40 光線
ΔH 偏芯量
Δy 収差
κ 定数
σ 分散
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Eccentricity measuring apparatus 2 Workpiece 2a Lens 2b Lens 2c Lens frame 2d Groove 3 Imaging means 4 Axis drive means 5 Work holder 5a Work holding part 5b Base part 5c Correction lens 5d Cylindrical body 6 Hartmann plate 6a Small hole 7 Adjustment means 7a X Axis driving means 7b Y axis driving means 8 Lens gripping means 8a Frame portion 8a1 Recessed portion 8a2 Groove 8b, 8bA to 8bD Lens pressing portion 8b1 Holding pin 8b2 Support portion 8b3 Spring portion 8b4 Holding portion 8c Driving means 9 Light source means 9a Point light source 9a Point light source 9a 10 Eccentricity adjustment device 11 PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Control means 13 Image processing means 14 Calculation means 15 Adhesive dispenser syringe 16 Adhesive solidification means 17a Drive driver 17b Lens holding driver 17c Axis drive driver 17d Dispenser movement driver 17e Syringe drive part 17f Solidification driver 18 Measurement wavelength variable part 19 Dispenser movement Means 20 Lens system 21, 22 Lens 31 Entrance pupil plane 31A Shield plate 31a Eyelet 32 Exit pupil plane 33 Image plane 33a Spot position 34 Front Hartmann image 35 Best image plane 36 Rear Hartmann image 37 Hartmann image 38 Inner spot group 39 Outer spot Group 40 rays ΔH eccentricity Δy aberration κ constant σ dispersion
Claims (1)
前記レンズ系が備えるレンズの外周と当接して当該レンズを把持するレンズ押さえ部とを備え、
前記レンズ押さえ部は、
レンズと当接する複数の押さえピンと、
当該複数の押さえピンの少なくとも1つの押さえピンを前記枠部に対してスライド移動自在に支持する支持部と、
前記支持部を前記枠部に対して弾性的に支持するバネ部と、
前記バネ部の保持端を前記枠部に保持する保持部とを備え、
前記枠部は、
前記支持部のレンズ方向に対するスライドを許容すると共に横方向のずれを抑制する溝を備え、
前記保持部は、一部を前記枠部に固定し、前記バネ部の保持端を前記枠部との間で隙間を有して挟むことで、バネ部の弾性変形による保持端の移動を阻害することなく保持し、
前記支持部とバネ部とは、弾性材により一体に構成すると共に、前記支持部に対して前記バネ部を90度折り曲げ、前記バネ部を構成する片材の両端を保持端とし、当該保持端間に挟まれる中間部において、支持部との連結部分を除く部分の厚さを薄くしてたわみ変形自在とし、当該たわみ変形により前記支持部および前記押さえピンを移動させ、
前記バネ部に外部から力が印加されない状態では、バネ部の弾性によって前記支持部および前記押さえピンを所定位置に保持し、
前記バネ部に外部から力が印加された状態では、バネ部のたわみによる弾性変形によって前記支持部および前記押さえピンを前記開口部の方向に移動させ、
複数の押さえピンをレンズの外周と当接させることによりレンズを把持することを特徴とする、レンズ把持装置。 A frame that surrounds the periphery of the opening that houses the lens system;
A lens pressing portion that holds the lens in contact with the outer periphery of the lens provided in the lens system;
The lens holding part is
A plurality of pressing pins that contact the lens;
A support portion that slidably supports at least one pressing pin of the plurality of pressing pins with respect to the frame portion;
A spring unit for elastically supporting the support part with respect to the frame portion,
A holding part for holding the holding end of the spring part on the frame part ,
The frame is
Including a groove that allows the support portion to slide in the lens direction and suppresses lateral displacement,
The holding portion is partially fixed to the frame portion, and the holding end of the spring portion is sandwiched with a gap between the frame portion, thereby preventing movement of the holding end due to elastic deformation of the spring portion. Hold without
The support portion and the spring portion are integrally formed of an elastic material, the spring portion is bent by 90 degrees with respect to the support portion, and both ends of the piece material constituting the spring portion are used as holding ends, and the holding end In the intermediate part sandwiched between them, the thickness of the part excluding the connecting part with the support part is made thin and can be freely deformed, and the support part and the pressing pin are moved by the deformation,
In a state where external force is not applied to the spring unit, to hold the support portion and the pressing pin by the elasticity of the spring portion in a predetermined position,
In a state where an external force to the spring section is applied, the support portion and the pressing pin by elastic deformation due to deflection of the spring portion is moved in the direction of the opening,
A lens gripping device that grips a lens by bringing a plurality of pressing pins into contact with the outer periphery of the lens.
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