(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸調整部に保持された２つの球面を有するワークレンズの各球面の曲率中心を算出する工程と、算出された各球面の曲率中心に向けて計測光を集光し、各球面から逆進する反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させ、前記２つの球面の曲率中心の結像位置を検出する工程と、検出された２つの球面の曲率中心の結像位置に基づいてワークレンズの光軸ずれを検知する工程と、前記光軸ずれに基づいてワークレンズの光軸調整をする工程とを有するレンズ系組立方法。
【請求項２】
前記光軸調整は、検知されたワークレンズの光軸の傾きを修正するあおり調整を行なったうえで、平行偏芯量を補正することを特徴とする請求項１記載のレンズ系組立方法。
【請求項３】
前記光軸調整部は、複数のワークレンズを保持しており、各ワークレンズの球面から逆進する反射光に基づいて前記球面の位置を検出し、各レンズ間隔を調整する工程を有することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ系組立方法。
【請求項４】
前記光軸調整後のワークレンズを接着によって鏡筒部材に固定することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のレンズ系組立方法。
【請求項５】
前記計測光としてレーザ光を用いることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のレンズ系組立方法。
【請求項６】
２つの球面を有するワークレンズを保持する光軸調整部と、前記ワークレンズの２つの球面のそれぞれの曲率中心に計測光を集光させるための対物レンズを有する結像光学系と、前記結像光学系を経て前記ワークレンズの各球面に照射された前記計測光の反射光を前記結像光学系を逆進させてＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させるＰ・Ｓ・Ｄ光学系と、前記Ｐ・Ｓ・Ｄ素子に結像された前記２つの曲率中心の結像位置に基づいて前記ワークレンズの光軸ずれを算出する演算手段とを有し、前記演算手段の出力に基づいて前記ワークレンズの光軸の傾きと偏芯とを、前記光軸調整部により補正することを特徴とするレンズ系組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ用レンズあるいはビデオカメラ用レンズ等の、複数枚のレンズで構成されるレンズ系の組立時に用いられるレンズ系組立方法およびレンズ系組立装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、カメラ用レンズや８ミリビデオ用レンズ等の光学エレメントのコンパクト化の要求が高まるとともに、非球面レンズが多用されるようになっている。このようなレンズ系では、１枚のレンズに許容される偏芯量は数ミクロン以内であり、部品（鏡筒、レンズ）の加工精度だけではこのような光学性能の保証は不可能であるため、レンズ系の組立時に光軸調整が必要となっている。
【０００３】
従来のレンズ系組立方法としては、予めレンズの間隔および位置が出るように設計されたレンズ鏡筒に、芯取りされたレンズを外径基準で入れてゆくいわゆる投げ込み式のレンズ組立方法や、レンズの光軸が旋盤の回転軸に合うように鏡筒を取り付け、芯取りしたレンズの外径に合うように鏡筒を削り、レンズの反射光が揺れないような位置であることを確かめて組み立ててゆく玉押し法と呼ばれるレンズ系組立方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、玉押し法等は熟練の技能が要求され、しかも組立作業では光軸を直接見ていないので、どれほどの精度で組み立てられているか判らず、また精度にも限界がある。
【０００５】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、レンズの２つの球面の曲率中心を基準に光軸を求めて、光軸の傾きおよび偏芯を修正することで、極めて高い組立精度を得ることのできるレンズ系組立方法およびレンズ系組立装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のレンズ系組立方法は、光軸調整部に保持された２つの球面を有するワークレンズの各球面の曲率中心を算出する工程と、算出された各球面の曲率中心に向けて計測光を集光し、各球面から逆進する反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させ、前記２つの球面の曲率中心の結像位置を検出する工程と、検出された２つの球面の曲率中心の結像位置に基づいてワークレンズの光軸ずれを検知する工程と、前記光軸ずれに基づいてワークレンズの光軸調整をする工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
前記光軸調整は、検知されたワークレンズの光軸の傾きを修正するあおり調整を行なったうえで、平行偏芯量を補正するとよい。
【０００８】
前記光軸調整部は、複数のワークレンズを保持しており、各ワークレンズの球面から逆進する反射光に基づいて前記球面の位置を検出し、各レンズ間隔を調整する工程を有するとよい。
【０００９】
前記光軸調整後のワークレンズを接着によって鏡筒部材に固定するとよい。
【００１０】
前記計測光としてレーザ光を用いるとよい。
【００１１】
本発明のレンズ系組立装置は、２つの球面を有するワークレンズを保持する光軸調整部と、前記ワークレンズの２つの球面のそれぞれの曲率中心に計測光を集光させるための対物レンズを有する結像光学系と、前記結像光学系を経て前記ワークレンズの各球面に照射された前記計測光の反射光を前記結像光学系を逆進させてＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させるＰ・Ｓ・Ｄ光学系と、前記Ｐ・Ｓ・Ｄ素子に結像された前記２つの曲率中心の結像位置に基づいて前記ワークレンズの光軸ずれを算出する演算手段とを有し、前記演算手段の出力に基づいて前記ワークレンズの光軸の傾きと偏芯とを、前記光軸調整部により補正することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
レンズは一般的に２つの球面をもち、各球面の曲率中心に集光する光は各球面に垂直に当たり、一部は反射されて同じ光路を逆進する。これを利用して、反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子に導き結像させれば、２つの球面のそれぞれの曲率中心の位置を検出することができる。
【００１４】
そこで、レンズ系組立工程において、ワークレンズの２つの球面のそれぞれの曲率中心を、各球面の曲率半径、ワークレンズの肉厚および屈折率等の設計値から求めて、計測光を対物レンズによって各球面の曲率中心に集光し、前記対物レンズを含む結像光学系を逆進する反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させて、結像位置を読み取り、対物レンズの位置（繰り出し量）から倍率を求めて、各曲率中心の位置を算出する。
【００１５】
このようにして検知された２つの曲率中心を結ぶ直線がワークレンズの光軸位置を表わしており、その傾きを調整するあおり調整によって、ワークレンズの光軸を前記結像光学系の光軸に対して平行にしたうえで、平行偏芯量を求めてこれを補正する。
【００１６】
光軸調整終了後、ワークレンズを鏡筒部材に接着等の公知の方法で固定する。
【００１７】
レンズ系を構成する複数のワークレンズのそれぞれについて上記の工程を繰り返し、レンズ系の組立を完了する。
【００１８】
このように、ワークレンズの光軸の傾きと偏芯量を求めて光軸調整を行なうものであるため、従来の玉押し法のように熟練した技能を必要とせず、しかも組立精度を大幅に改善できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は一実施の形態によるレンズ系組立装置を示す。これは、図示しない固定台に立設された支持枠１と、その上部に支持された光軸監視部２と、光軸調整を終えて鏡筒部材に接着された組立済みレンズＲ０  を保持する保持台３と、光軸監視部２と保持台３の間に支持された光軸調整部４を有する。
【００２１】
光軸監視部２は、波長７８０ｎｍの半導体レーザである光源５、テレビカメラ６、ハーフミラー７、８、対物レンズ９、フォトダイオードの表面抵抗を利用して光スポットの位置を測定するＰ・Ｓ・Ｄ素子（ポジション・センシング・ディテクタ）１０を備えており、これらは、光源５から発生された計測光であるレーザ光を、レンズ５ａを経て対物レンズ９の焦点に集光したうえで光軸調整部４に保持されたワークレンズＲ１  に照射する結像光学系と、ワークレンズＲ１  によって反射されて前記結像光学系を逆進する反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子１０に結像させるＰ・Ｓ・Ｄ光学系を構成する。
【００２２】
調整手段である光軸調整部４は、前述のように、光軸調整を行なうワークレンズＲ１  を保持し、その傾きを調整するためのいわゆるあおり調整部と、あおり調整後にワークレンズＲ１  を平行移動して光軸の平行偏芯量をゼロにするための偏芯修正部を備えている。
【００２３】
一般的にレンズは２つの球面をもち、各球面の曲率中心はレンズの光軸上にある。各曲率中心に集光する光の一部は、球面に当って垂直に反射され、反射光は入射光と同じ光路を戻るため、反射光をＰ・Ｓ・Ｄ素子に結像させれば曲率中心の位置を検知できる。
【００２４】
そこで、図２に示すように、ワークレンズＲ１  の２つの球面Ｓ１  、Ｓ２  のそれぞれの曲率中心の位置を、各球面Ｓ１  、Ｓ２  の曲率、レンズの肉厚および屈折率から予め求めておき、対物レンズ９を移動させて、まず一方の球面Ｓ１  の曲率中心Ｏ１  にレーザ光を結像させ、球面Ｓ１  の反射光をハーフミラー７、８を経てＰ・Ｓ・Ｄ素子１０に導き、光スポットの位置（結像位置）を読み取り、演算手段である演算部１１において、このときの対物レンズ９の繰り出し量Ｄ１  から倍率Ｍ１  を求めて、図３に示すように、球面Ｓ１  の曲率中心Ｏ１  の偏芯位置（Ｍ１  Ｘ１  、Ｍ１  Ｙ１  ）を算出する。
【００２５】
同様に、対物レンズ９を移動させて、他方の球面Ｓ２  の曲率中心Ｏ２  にレーザ光を結像させ、球面Ｓ２  の反射光をハーフミラー７、８を経てＰ・Ｓ・Ｄ素子１０に導き、光スポットの位置を読み取り、演算部１１において、このときの対物レンズ９の繰り出し量Ｄ２  から倍率Ｍ２  を求めて、球面Ｓ２  の曲率中心Ｏ２  の偏芯位置（Ｍ２  Ｘ２  、Ｍ２  Ｙ２  ）を算出する。
【００２６】
このように、２つの球面Ｓ１  Ｓ２  の曲率中心Ｏ１  、Ｏ２  をＰ・Ｓ・Ｄ素子１０上で計測し、曲率中心Ｏ１  、Ｏ２  の間隔Ｌから、ワークレンズＲ１  の光軸ずれを求めることができる。すなわち、
【００２７】
球面Ｓ１  の曲率中心Ｏ１  のＰ・Ｓ・Ｄ素子出力座標（Ｘ１  、Ｙ１  ）
球面Ｓ２  の曲率中心Ｏ２  のＰ・Ｓ・Ｄ素子出力座標（Ｘ２  、Ｙ２  ）
倍率Ｍ１  ＝ｆ／Ｄ１  、Ｍ２  ＝ｆ／Ｄ２  とすると、
光軸の傾きは以下の式で表わされる。
【００２８】
【数１】
0003599671.tif 000002
【００２９】
まずこの光軸の傾きを光軸調整部４であおり調整し、ワークレンズＲ１  の光軸の傾きを０としたうえで、光軸偏芯量を平行移動によって修正する。
【００３０】
これによりワークレンズの光軸は対物レンズの光軸と一致する。この状態で接着剤を用いてワークレンズを鏡筒部材に固定する。
【００３１】
レンズ系のすべてのレンズについて同様に簡単かつ高精度に光軸調整を行なうことができる。
【００３２】
この装置の光源５として半導体レーザのようなコヒーレンスの良い光源を使用した場合は、図４に示すようにシャッタ１２を開け、ワークレンズＲ1 を通して組立済みのワークレンズＲ0 の後面にフォーカスを合わせると、オプチカルフラット１３からの平行光束と干渉してテレビカメラ６に図５の（ａ）に示すような干渉縞が現れる。この干渉縞を見て図５の（ｂ）に示すようにフォーカス調整し、光軸監視部２を所定の間隔上下方向にずらしワークレンズＲ1 を移動し同時に干渉縞によってフォーカスを調整する。これによりレンズ間隔をだすことができる。
【００３３】
従って、部品であるレンズが設計値どおりにできれば、いままでレンズの外径基準で組立工（作業者）の熟練の技術により組み立てていたレンズ系の組立作業を、誰でも簡単に行なうことができるようになる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３５】
レンズ系の各レンズの光軸をＰ・Ｓ・Ｄ素子上で検知し、演算によって得られた光軸の傾きや偏芯を補正して各レンズの組立を行なうものであるため、熟練した技能を必要とせず、組立精度も大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態によるレンズ系組立装置を示す図である。
【図２】光軸調整の工程を説明する図である。
【図３】光軸の傾きと偏芯量を算出する方法を説明する図である。
【図４】干渉縞によってレンズ間隔を調整する方法を説明する図である。
【図５】干渉縞を示す図である。
【符号の説明】
１    支持枠
２    光軸監視部
３    保持台
４    光軸調整部
５    光源
６    テレビカメラ
９    対物レンズ
１０    Ｐ・Ｓ・Ｄ素子
１１    演算部
１２    シャッタ
１３    オプチカルフラット
【図１】
0003599671.tif 000003
【図２】
0003599671.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003599671.tif 000006
【図５】
0003599671.tif 000007