JPH09170964A - レンズ偏心測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、内部に移動レンズ部を有するレン
ズ系においてもそのレンズ系の偏心量を測定することが
可能なレンズ偏心測定装置を提供する。 【解決手段】 光源４と、この光源４からの光束の収束
度を可変可能な光学系３と、前記光束を被検レンズ系５
に投射し反射した光束の光像位置を検出する光像位置検
出器２と、この光像位置検出器２が検出した光像位置を
表示する表示器１とを有するレンズ偏心測定装置であっ
て、被検レンズ系５中のレンズ移動量を検出するレンズ
移動検出器７と、このレンズ移動検出器７の出力により
前記光学系３の収束度を変化させる光束制御器６とを具
備するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、例えば内部に移
動レンズ部を有するズームレンズ等の偏心を測定するレ
ンズ偏心測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレンズ偏心測定装置として、例
えば特開平４−２８９４２６号公報に開示されているも
の知られており、図４を参照して同公報のレンズ偏心測
定装置について概説する。

【０００３】このレンズ偏心測定装置は、被測定レンズ
１０５の偏心を測定するレンズ偏心測定器１００を備え
ている。このレンズ偏心測定器１００は、ランダム偏光
レーザを発振するレーザ発振器１０１と、ビームスプリ
ッタ１０２と、第１結像レンズ１０３と、第２結像レン
ズ１０４と、第３結像レンズ１０８と、２次元点像位置
検出センサ１０９とを具備している。

【０００４】前記レーザ発振器１０１から出射する平行
ビーム状のレーザ光の光軸は、被測定レンズ１０５の基
準軸１０６に一致しており、ビームスプリッタ１０２、
第１結像レンズ１０３及び第２結像レンズ１０４は、こ
の光軸上に配置される。前記レーザ発振器１０１から出
射するレーザ光は、ビームスプリッタ１０２を通過し、
第１結像レンズ１０３によって収束され、点光源状の照
準光源１０７となる。照準光源１０７から発せられる光
は、第２結像レンズ１０４によって収束され、被測定レ
ンズ１０５に入射する。

【０００５】このようにして、レーザ発振器１０１、ビ
ームスプリッタ１０２、第１結像レンズ１０３及び第２
結像レンズ１０４により、照準光源１０７の光を被測定
レンズ１０５に向けて投影する投光光学系が構成され
る。

【０００６】前記被測定レンズ１０５内の特定の被測定
面においてオートコリメーション状態で反射した光は、
第２結像レンズ１０４及び第１結像レンズ１０３を通
り、ビームスプリッタ１０２において反射され、第３結
像レンズ１０８により収束されて２次元点像位置検出セ
ンサ１０９上に入射する。この結果、照準光源１０７の
点像が２次元点像位置検出センサ１０９上に結像する。

【０００７】２次元点像位置検出センサ１０９は、図示
しない信号処理回路に接続されており、この信号処理回
路は照準光源１０７の点像の位置に応じて２次元点像位
置検出センサ１０９から出力される信号を基にして、被
測定レンズ１０５の偏心量を検出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、投光光学系の投光光束をあらか
じめ計算で求め設定するため、ズームレンズ等にみられ
るような内部に移動レンズ部を有するレンズの偏心量を
測定することが困難であるという課題がある。

【０００９】本発明は、上記課題を解決し、内部に移動
レンズ部を有するレンズ系においてそのレンズ系の偏心
量を測定することが可能なレンズ偏心測定装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源と、この光源からの光束の収束度を可変可能な光学
系と、前記光束を被検レンズ系に投射し反射した光束の
光像位置を検出する光像位置検出手段と、この光像位置
検出手段が検出した光像位置を表示する表示手段とを有
するレンズ偏心測定装置であって、被検レンズ系中のレ
ンズ移動量を検出するレンズ移動検出手段と、このレン
ズ移動検出手段の出力により前記光学系の収束度を変化
させる制御手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、光源と、この光源
からの光束の収束度を可変可能な光学系と、この光束を
被検レンズ系に投射し反射した光束の光像位置を検出す
る光像位置検出手段と、この光像位置検出手段が検出し
た光像位置を表示する表示手段とを有するレンズ偏心測
定装置であって、被検レンズ系中のレンズ移動量を検出
するレンズ移動検出手段と、前記レンズ移動検出手段が
検出した被検レンズ系のレンズ移動量と、前記光像位置
検出手段が検出した前記光像位置とを取り込んで前記表
示手段に表示させるとともに、前記レンズ移動検出手段
の出力により前記光学系の収束度を変化させる制御手段
とを具備したことを特徴とするものである。

【００１２】図１は、本発明の請求項１記載のレンズ偏
心測定装置を説明するための概念図である。図１におい
て、光源４から出射した光束は、光学系３により被検レ
ンズ系５に投光され、被検レンズ系５から反射した光束
を光学系３で光像位置検出器２上に集光させて光像とし
その位置を検出することにより、被検レンズ系５の偏心
を測定する。被検レンズ系５が例えば図１において矢印
方向に移動する場合、そのレンズ移動量に伴い光学系３
から出射される光束の収束度を変化させる必要があるた
め、被検レンズ系５の移動量をレンズ移動検出器７で検
出し、検出結果に基づき制御手段である光束制御器６に
より光学系３の収束度の制御を行う。そして、このとき
の被検レンズ系５の偏心量に基づく光像の振れを表示手
段である表示器１で表示し、この振れにより被検レンズ
系５の偏心量を測定する。

【００１３】請求項２記載のレンズ偏心測定装置では、
上述したレンズ移動検出器７の出力を表示器１の入力と
することにより、被検レンズ系５の移動量に対応した偏
心量を表示できる。これにより、被検レンズ系５の移動
に伴う偏心量の動きを測定できる。

【００１４】

【実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳細に説
明する。

【００１５】［実施の形態１］図２に本発明の実施の形
態１のレンズ偏心測定装置を示す。図２に示すレンズ偏
心測定装置は、光源であるレーザーダイオード１３と、
このレーザーダイオード１３からレンズ１２を経て入射
してくる光束の収束度を変化させて被検レンズ系５に投
射するとともに、被検レンズ系５からの反射光束を収束
して射出する収束度を可変に構成した光学系３０と、被
検レンズ系に投射されて反射し、光学系３０から射出す
る光束の光像位置を検出する光像位置検出手段であるポ
ジションセンサ２０と、このポジションセンサ２０によ
り検出した光束の光像位置を表示する表示手段であるオ
シロスコープ８と、前記被検レンズ系５を移動させるモ
ータ駆動装置１７及びモータ１８と、このモータ１８に
連結され、前記モータ１８の回転に応じた被検レンズ系
５の移動量を検出するレンズ移動検出手段としてのロー
タリーエンコーダ１９とを有している。

【００１６】前記光学系３０は、ビームスプリッタ１０
と、このビームスプリッタ１０よりも被検レンズ系５側
に配置したレンズ１１と、このビームスプリッタ１０よ
りもポジションセンサ２０側に配置したレンズ９とを具
備し、レンズ１１にボールネジを介して連結したステー
ジ１４をレンズ駆動モータ１５により駆動することで、
このレンズ１１を図１に示す矢印方向に移動し、光学系
３０の光の収束度を変えるようにしている。

【００１７】前記レンズ１２、ビームスプリッタ１０、
レンズ１１は、光源であるレーザーダイオード１３から
射出される光束を被検レンズ系５に投射するよう配置す
る。また、レンズ１１は、被検レンズ系５に対向して配
置する。また、レンズ９は、被検レンズ系５からの反射
光をポジションセンサ２０上に投影出来る位置、即ち、
通常ポジションセンサ２０とビームスプリッタ１０の間
に配置する。ポジションセンサ２０は、半導体プロセス
により製造した位置センサである。オシロスコープ８
は、内部メモリを有するストレージ型のオシロスコープ
で構成し、ポジションセンサ２０の出力データを表示す
るようになっている。

【００１８】前記被検レンズ系５は、内部に移動レンズ
を持つ例えばカメラレンズ等のレンズである。前記モー
タ１８により、被検レンズ系５を移動させる図示しない
移動機構に連結し、また、モータ１８の原動軸の一端に
ロータリーエンコーダ１９を配置している。

【００１９】さらに、前記ロータリーエンコーダ１９か
らの出力は、制御手段としてのコンピュータ１６に入力
され位置演算処理されて、その演算処理結果によりモー
タ１５を駆動するようになっている。

【００２０】次に、上述したレンズ偏心測定装置の動作
を説明する。前記レーザーダイオード１３から出射した
光束は、レンズ１２に入射し光束が拡大されてビームス
プリッタ１０に入射する。ビームスプリッタ１０は、こ
の入射した光束と、後述する被検レンズ系５からの反射
光束とを分離する機能を持ち、レーザーダイオード１３
からの光束は、ビームスプリッタ１０で反射されてレン
ズ１１に入射する。そして、レンズ１１により収束され
た光束は、被検レンズ系５の測定面５ａに入射する。

【００２１】このとき、レンズ１１を前記移動モータ１
５、ステージ１４により被検レンズ系５の測定面５ａに
対し垂直に光束が入射するよう移動させることにより、
測定面５ａからの反射光が入射時の光路を逆行するオー
トコリメーションの関係にさせることができる。

【００２２】光学系３０を逆行した光束は、レンズ１１
と、ビームスプリッタ１０を透過しレンズ９で集光さ
れ、ポジションセンサ２で受光され光像となる。ポジシ
ョンセンサ２０は、光像の位置を検出する機能を持ち、
被検レンズ系５の測定面５ａが光軸から偏心していた場
合の光像の位置を求め被検レンズ系５の光軸からのずれ
を検出する。カメラレンズ等のレンズ移動部を有する被
検レンズ系５を測定する場合、前記被検レンズ系５の測
定面５ａが光軸上で移動する為、この測定面５ａの移動
に伴いレンズ１１もまた移動させ前記オートコリメーシ
ョンの関係を保つ。

【００２３】この為、前記モータ駆動装置１７でモータ
１８を回転駆動すると同時にロータリーエンコーダ１９
でモータ１８の回転数を検出（計数）し、前記測定面５
ａの移動距離を測定するとともに、この測定結果に基づ
いてコンピュータ１６により幾何光学的に光線追跡を行
い、上述したオートコリメーションの状態になるよう前
記測定面５ａの移動値を算出し、モータ１５、ステージ
１４を介してレンズ１１の位置を制御する。前記測定面
５ａの移動に伴いオシロスコープ８は、被検レンズ系５
の可動部の移動誤差に起因する偏心量を表示する。

【００２４】本実施の形態１によれば、ポジションセン
サ２０を使用することにより、リアルタイムに被検レン
ズ系５の偏心量を検出でき、被検レンズ系５の移動に伴
う偏心量を正確に測定できる。

【００２５】［実施の形態２］図３に本発明の実施の形
態２のレンズ偏心測定装置を示す。尚、実施の形態２の
レンズ偏心測定装置において、実施の形態１のレンズ偏
心測定装置と同一の機能を有する要素には同一の符号を
付して示す。

【００２６】実施の形態２のレンズ偏心測定装置は、Ｃ
ＣＤカメラ等で構成した光像位置検出手段である撮像カ
メラ２１を、光学系３０のレンズ９の結像位置に配置す
るとともに、コンピュータ２２は、表示手段であるＣＲ
Ｔディスプレイ２３に接続し、さらに、撮像カメラ２１
の撮像信号をフレームメモリ２４を介してコンピュータ
２２に取り込むようにしたことが特徴である。その他の
構成要素は、第１実施の形態と同様であるので説明を省
略する。

【００２７】実施の形態１の場合と同様に、レーザダイ
オード１３から射出された光束は、レンズ１２、ビーム
スプリッタ１０、レンズ１１を介して被検レンズ系５に
投射され、その反射光束は撮像カメラ２１上で集光し光
像となる。

【００２８】コンピュータ２２は、撮像カメラ２１上で
の光像の位置を検出するために、フレームメモリ２４で
一旦ビデオ信号をデジタル信号に変換し画像信号として
記憶させる。前記コンピュータ２２は、フレームメモリ
２４に記憶した画像信号から集光位置を判断するために
２値化処理し、その後、集光した光像の重心を求める。
さらに、コンピュータ２２は、実施の形態１の場合と同
様に、ロータリーエンコーダ１９の出力である被検レン
ズ系５の移動距離信号を取り込み、モータ１５を制御す
るとともに、前記重心から求めた集光位置を縦軸に、前
記移動距離信号を横軸にとり、これらをディスプレー２
３の画面に表示する。この他の作用は、実施の形態１の
の場合と同様である。

【００２９】光像の偏心量と被検レンズ系５の移動レン
ズ部の移動距離とを、ディスプレー２３に対応させ表示
できるため、移動レンズ部の移動精度による偏心の動き
を正確に測定できる。

【００３０】［実施の形態３］本発明の実施の形態３の
構成は、図示しないが実施の形態２におけるロータリー
エンコーダ１９を削除し、撮像カメラ２１の位置を光像
の集光位置に対しディフォーカスさせた位置に配置した
ものである。他の構成は、実施の形態３と同様である。

【００３１】実施の形態３の作用としては、被検レンズ
系５のレンズ移動に対応させるべく撮像カメラ２１上の
集光度をコンピュータ２２で画像処理し、常時前記オー
トコリメーション関係になるようにレンズ１１を制御す
るものである。

【００３２】撮像カメラ２１上の集光度は、被検レンズ
系５の測定面５ａが移動しオートコリメーション関係が
くずれることにより変化する。集光度の検出は、フレー
ムメモリ２４により撮像カメラ２１からの画像信号を取
り込んだ後、２値化処理し、画像信号における光像デー
タの直径又は周囲長を計測することにより得られる。

【００３３】また、通常の集光位置に撮像カメラ２１を
置いたのでは、被検レンズ系５の可動部がどちらの方向
に動いたか分からないため、ある程度前後にデフォーカ
スさせる状態に撮像カメラ２１を配置する。

【００３４】光像のスポット径を常時予め定めた値にな
るようにコンピュータ２２でレンズ１１の移動をフィー
ドバック制御することにより、被検レンズ系５の測定面
５ａが移動しても撮像カメラ２１上のスポット径はいつ
も一定となり、従って、前記オートコリメーション関係
を保つことができる。他の作用は、実施の形態２と同様
である。

【００３５】実施の形態３によれば、ロータリーエンコ
ーダ１９を使用しないため、撮像カメラ２１の本体に光
学系３０を付けたままレンズ移動に伴う偏心量を測定で
きる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、収束度が
可変可能な被検レンズ系においてもレンズ偏心量を測定
できるレンズ偏心測定装置を提供することができる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、被検レンズ
系の移動量と、被検レンズ系の移動による収束度の変化
に伴う偏心量を対応させて表示することで、レンズ偏心
量を正確に測定できるレンズ偏心測定装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ偏心測定装置の構成を示す概念
図である。

【図２】本発明のレンズ偏心測定装置の実施の形態１の
構成を示す光学配置図である。

【図３】本発明のレンズ偏心測定装置の実施の形態２の
構成を示す光学配置図である。

【図４】従来のレンズ偏心測定器を示す光学配置図であ
る。

【符号の説明】

１ 表示器 ２ 光像位置検出器 ３ 光学系 ４ 光源 ５ 被検レンズ系 ６ 光学制御器 ７ レンズ ８ オッツシロスコープ ９ レンズ １０ ビームスプリッタ １１ レンズ １２ レンズ １３ レーザダイオード １４ ステージ １５ モータ １６ コンピュータ １７ モータ駆動装置 １８ モータ １９ ローターリエンコーダ ２４ フレームメモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源からの光束の収束度を
   可変可能な光学系と、前記光束を被検レンズ系に投射し
   反射した光束の光像位置を検出する光像位置検出手段
   と、この光像位置検出手段が検出した光像位置を表示す
   る表示手段とを有するレンズ偏心測定装置であって、 被検レンズ系中のレンズ移動量を検出するレンズ移動検
   出手段と、 このレンズ移動検出手段の出力により前記光学系の収束
   度を変化させる制御手段と、 を具備したことを特徴とするレンズ偏心測定装置。
2. 【請求項２】 光源と、この光源からの光束の収束度を
   可変可能な光学系と、この光束を被検レンズ系に投射し
   反射した光束の光像位置を検出する光像位置検出手段
   と、この光像位置検出手段が検出した光像位置を表示す
   る表示手段とを有するレンズ偏心測定装置であって、 被検レンズ系中のレンズ移動量を検出するレンズ移動検
   出手段と、 前記レンズ移動検出手段が検出した被検レンズ系のレン
   ズ移動量と、前記光像位置検出手段が検出した前記光像
   位置とを取り込んで前記表示手段に表示させるととも
   に、前記レンズ移動検出手段の出力により前記光学系の
   収束度を変化させる制御手段と、 を具備したことを特徴とするレンズ偏心測定装置。