(57)【要約】【課題】  被測定レンズの配置に拘わらず、被測定レンズの偏心量を高精度に測定できるレンズ系の偏心測定装置を提供すること。【解決手段】  偏心測定装置１は、光源部２と、複数の移動レンズを有し、被測定レンズが配された被測定レンズ部１０に係る被測定面の光源部２からの光束の集光位置を調整するズーム光学部１１と、移動レンズの位置を制御するパソコン（制御部）１３と、被測定面からの反射像を観察する観察光学部１５と、観察光学部１５に結像する反射像位置と被測定面の基準位置とのずれ量に基づいて被測定面の偏心量を算出する演算部１６と、被測定レンズ部１０への光源部２からの光束の入射方向を反転可能な被測定レンズ支持部１７とを備えている。【選択図】  図１
2006145387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
集光位置調整用の移動レンズを移動可能に有し、被測定レンズが配された被測定レンズ部に係る被測定面の前記光源部からの光束の集光位置を調整するズーム光学部と、
前記移動レンズの位置を制御する制御部と、
前記被測定面からの反射像を観察する観察光学部と、
前記観察光学部に結像する前記反射像位置と前記被測定面の基準位置とのずれ量に基づいて前記被測定面の偏心量を算出する演算部と、
前記被測定レンズ部への前記光源部からの光束の入射方向を反転可能にして前記被測定レンズ部を支持する被測定レンズ支持部とを備えていることを特徴とするレンズ系の偏心測定装置。
【請求項２】
前記演算部が、前記被測定レンズ部への前記光源部からの光束の入射方向によらずに前記偏心量を測定可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ系の偏心測定装置。
【請求項３】
前記被測定レンズ支持部が、前記被測定レンズ部と前記光源部との最短距離又は最長距離を変えずに前記被測定レンズ部を移動することを特徴とする請求項１に記載の偏心測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等のレンズ系において、各面の偏心量を測定するレンズ系の偏心測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ系の偏心測定では、実使用状態の被測定レンズ部を装置に固定した後、オートコリメーション法と呼ばれる方法によって偏心量を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
オートコリメーション法による測定は、例えば、図１１に示すように、移動レンズ１０１Ａ（移動後の位置のレンズを１０１Ｂとする。）と固定レンズ１０１Ｃを同一の光軸Ｃ上に配したズーム光学部１０２及び被測定レンズ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃを有する被測定レンズ部１０５を光源部１０６の光軸Ｃ上に配した装置を用いて行われる。この際、移動レンズ１０１Ａは、被測定レンズ１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃにおける被測定面１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆに光源部１０６からの測定光を球心入射させる位置に配される。そして、被測定レンズ部１０５を光軸Ｃ回りに回転させたときの点像の回転中心と回転開始時の位置とのずれ量から偏心量を算出する
【０００３】
このとき、被測定面１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆの反射像を精度良く観察するためには、それぞれの反射像を互いに鮮明に分離する必要がある。そのためには、各被測定面１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆの球心位置が、１つの被測定面で得られる反射像と他の面で得られる反射像とが同時に観察されず、分離して観察可能な間隔以上に離れている必要がある。
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、図１１に示すように、被測定面１０７Ｃの球心位置が、他の被測定面１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｄ、１０７Ｅ、１０７Ｆの何れかの被測定面の球心位置と分離して観察可能な間隔以内にまで接近してしまう場合、被測定面１０７Ｃの反射像と他の被測定面の反射像とが接近して同時に観察されてしまい、精度良い観察ができない場合がある。
【特許文献１】特開平５−３１２６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、被測定レンズの配置に拘わらず、被測定レンズの偏心量を高精度に測定できるレンズ系の偏心測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る偏心測定装置は、光源部と、集光位置調整用の移動レンズを移動可能に有し、被測定レンズが配された被測定レンズ部に係る被測定面の前記光源部からの光束の集光位置を調整するズーム光学部と、前記移動レンズの位置を制御する制御部と、前記被測定面からの反射像を観察する観察光学部と、前記観察光学部に結像する前記反射像位置と前記被測定面の基準位置とのずれ量に基づいて前記被測定面の偏心量を算出する演算部と、前記被測定レンズ部への前記光源部からの光束の入射方向を反転可能にして前記被測定レンズ部を支持する被測定レンズ支持部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この偏心測定装置は、被測定レンズへの光源部光束の入射方向を反転することによって、被測定面と光源部との位置を変えて球心位置を移動することができ、これに対応する移動レンズの位置を変えて、被測定面の反射像を他の被測定面の反射像と分離して観察することができる。
【０００８】
また、本発明に係る偏心測定装置は、前記偏心測定装置であって、前記演算部が、前記被測定レンズ部への前記光源部からの光束の入射方向によらずに前記偏心量を測定可能とされていることを特徴とする。
この偏心測定装置は、被測定レンズ支持部によって被測定レンズ部を光源部に対して反転しても、被測定レンズの被測定面の偏心量を好適に測定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る偏心測定装置は、前記偏心測定装置であって、前記被測定レンズ支持部が、前記被測定レンズ部と前記光源部との最短距離又は最長距離を変えずに前記被測定レンズ部を移動することを特徴とする。
【００１０】
この偏心測定装置は、反転前の被測定レンズ部における被測定面の相対位置情報を利用して反転後の被測定面位置を容易に算出することができ、被測定レンズの被測定面の偏心量を好適に測定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被測定面の球心位置に対応する移動レンズの位置を変えることができ、所望の被測定面の球心位置のみを観察光学部に結像させて精度良い偏心量測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
本実施形態に係る偏心測定装置１は、図１及び図２に示すように、光源部２と、後述する固定レンズ２０及びこの固定レンズ２０に対して集光位置調整用に移動するための移動レンズ３（移動後の位置のレンズを５で示す。）を有し、被測定レンズ６、７、８が配された被測定レンズ部１０に係る被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの光源部２からの光束の集光位置を調整するズーム光学部１１と、移動レンズ３を移動する駆動部１２と、移動レンズ３の位置を制御するパソコン（制御部）１３と、被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂからの反射像Ａを観察する観察光学部１５と、観察光学部１５に結像する反射像Ａ位置と被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの基準位置とのずれ量に基づいて被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの偏心量を算出する演算部１６と、被測定レンズ部１０への光源部２からの光束の入射方向を反転可能にして被測定レンズ部１０を支持する被測定レンズ支持部１７とを備えている。
【００１３】
光源部２はレーザーダイオードとされ、光軸Ｃ方向に光束を照射可能とされている。
ズーム光学部１１は、偏光ビームスプリッタ１８を介して光源部２と対向して光軸Ｃ上に配されている。ズーム光学部１１の光源部２側には固定レンズ２０が配されている。
被測定レンズ部１０は、図３に示すように、被測定レンズ６、７、８を収納する円筒状のレンズ収納筒部２１を備えている。
【００１４】
被測定レンズ支持部１７は、略円環状に形成され、レンズ収納筒部２１の外周面に嵌め合わせてレンズ収納筒部２１の一端２１Ａと他端２１Ｂとからの距離が異なるように配される係止部２２と、駆動部１２と接続されて被測定レンズ部１０を光軸Ｃ回りに回転駆動させる図示しない回転部と接続された後述する略円筒状の接続部２３とを備えている。
なお、上記係止部２２がレンズ収納筒部２１の外周面に一体的に形成されている場合、被測定レンズ支持部１７は、接続部２３を備えることになる。
【００１５】
ここで、例えば、図４（ａ）において、レンズ収納筒部２１の一端２１Ａ側を上側とする方向から入射光を入射する方向を順方向入射とし、図４（ｂ）においてレンズ収納筒部２１の他端２１Ｂ側を上側とする方向から入射光を入射する方向を逆方向入射とする。
接続部２３は、レンズ収納筒部２１と嵌合可能とされており、両者が嵌合された状態で接続部２３と係止部２２とが当接可能とされている。そして、回転部と螺合されて回転部からの回転駆動力を被測定レンズ部１０に伝達可能とされている。
【００１６】
接続部２３は、さらに、図５（ａ）に示すように、被測定レンズ部１０を順方向入射とする順方向接続部２５と、図５（ｂ）に示すように、被測定レンズ部１０を逆方向入射とする逆方向接続部２６とを備えており、順方向接続部２５と逆方向接続部２６とは高さが異なって形成されている。逆方向接続部２６の高さは、被測定レンズ部１０と光源部２との最短距離を変えずに被測定レンズ部１０を順方向入射から逆方向入射に反転移動するために、逆方向入射時の、光源部２とレンズ収納筒部２１の他端２１Ｂとの距離が、順方向接続部２５と係止部２２とを当接させた際の光源部２とレンズ収納筒部２１の一端２１Ａとの距離と同一となる高さとされている。
【００１７】
被測定レンズ６、７、８は、順方向入射の際に光源光束の入射方向となる順に被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの順に１から６までの面番号を対応させたとき、それぞれの曲率半径Ｒ、隣接する被測定面との間隔Ｄが表１に記載のように構成及び配設されている。
【００１８】
【表１】
2006145387.tif 000003
【００１９】
この被測定レンズ部１０を逆方向入射とした際、光源光束の入射方向となる被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの順に１から６までの面番号を付する。このときの各被測定面の曲率半径Ｒ、隣接する被測定面との間隔Ｄを表２に示す。
【００２０】
【表２】
2006145387.tif 000004
【００２１】
駆動部１２は、ズーム光学部１１と接続されて移動レンズ３を固定レンズ２０に対して光軸Ｃ方向に移動駆動させる。
観察光学部１５は、偏光ビームスプリッタ１８の反射光の集光位置に配された観察カメラ２７を備えている。
観察光学部１５及び駆動部１２は、共にパソコン１３に電気的に接続されている。
【００２２】
光源部２、偏光ビームスプリッタ１８、ズーム光学部１１、観察カメラ２７は、光学系支持部材２８に取り付けられており、被測定レンズ部１０は、光学系支持部材２８に対してＬ字状に配された装置ベース部材３０に被測定レンズ支持部１７を介して取り付けられている。
【００２３】
演算部１６は、パソコン１３内に配されており、予め入力された被測定レンズ部１０内の各被測定レンズ６、７、８及びズーム光学部１１内の移動レンズ３及び固定レンズ２０の設計式から、被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの順方向入射及び逆方向入射時の球心位置とそれに対応する移動レンズ３の位置を算出するものとされている。
この演算結果に基づき、パソコン１３が駆動部１２に指示して移動レンズ３を移動する。
【００２４】
次に、本実施形態に係る偏心測定装置１による偏心測定方法、及び、作用・効果について説明する。
まず、表１及び表２に示す内容をパソコン１３に入力して球心位置を計算させるとともに、装置ベース部材３０に順方向接続部２５を装着し、レンズ収納筒部２１に係止部２２が配された状態の被測定レンズ部１０を順方向位置として順方向接続部２５と嵌合する。
【００２５】
次に、駆動部１２を駆動して対応する移動レンズ３を被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの計算上の球心位置に集光する位置へ移動する。ここで、最も光源部２に近い被測定面６Ａ以外の被測定面については光源部２との間に他の被測定面をそれぞれ有するため、固定レンズ２０と移動レンズ３とで定まる球心位置の計算の際には、光源部２側にある全ての面の設計式も用いて行われる。得られた計算結果に基づき、移動レンズ３をそれぞれ対応する計算上の被測定面の球心位置に集光する位置に移動させて（例えば、図２において、移動レンズ３を５で示す位置に移動させて）オートコリメート状態とする。
【００２６】
この状態では、例えば、観察カメラ２７より取り込まれた被測定面の反射像Ａは図６（ａ）で示すようにぼけた状態Ａ’か、全く見えない状態となる。そこで、移動レンズ３を光軸Ｃ上にさらに移動して図６（ｂ）に示すように点像となるように調節する。
【００２７】
この際、例えば、被測定面７Ａの球心位置に対応するように移動レンズ３を移動させると、図６（ｃ）に示すように、被測定面７Ａの反射像Ａと他の被測定面の反射像Ｂとが同時に観察される場合がある。
そこで、被測定レンズ部１０と順方向接続部２５とを離間して、順方向接続部２５の代わりに図示しない回転部に逆方向接続部２６を螺合して被測定レンズ部１０を逆方向接続部２６と嵌合し、順方向入射に代えて逆方向入射となるようにする。
【００２８】
この状態では、被測定レンズ６、７、８は、図４（ｂ）に示すような配設位置となる。
そこで、入力された被測定レンズ６、７、８の設計式の面番と対応する設計値とを、順方向入射用のものから逆方向入射用のものに入れ替えて、演算部１６にて改めて球心位置を計算し直す。
この場合、被測定面より面積の小さい各面の曲率半径、隣接する被測定面への間隔と媒質（各レンズ、空気）の屈折率が異なることから、光の入射方向によって各被測定面の球心位置が変化する。この状態で被測定面７Ａの球心位置と図６（ｃ）の反射像Ｂを形成していた被測定面の球心位置とが分離して観察可能に離れると、反射像Ａが図６（ｄ）に示すような点像Ｃとなって、他の被測定面による反射像Ｂが観察されなくなる。
【００２９】
この状態で偏心量を計算する。
即ち、図示しない回転部によって被測定レンズ部１０を光軸Ｃ回りに回転させる。このとき、反射像Ａも図９に示すように回転中心Ｃ１回りに回転する。偏心量を計算する際に１番目の面となるのは最も光源部２に近い被測定面８Ｂであるので、この回転中心Ｃ１を基準位置として、回転開始時の位置との差をｄｘ、ｄｙとして偏心量を算出する。
他の各被測定面に対しても、みかけの曲率半径である球心位置を補正しながら基準位置とのずれ量を求め、同様の操作によって偏心量を算出する。
【００３０】
この偏心量測定装置１によれば、順方向入射では精度良く偏心量を測定できない場合であっても、被測定レンズ支持部１７によって被測定レンズ部１０を反転して被測定レンズ６、７、８への光源部２光束の入射方向を反転することによって、被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂと光源部２との位置を変えて球心位置を移動することができ、他の被測定面による反射像と同時に観察することがなくなる。従って、所望の被測定面の反射像のみを観察光学部１５に結像させて精度良い偏心量測定を行うことができる。
【００３１】
また、被測定レンズ支持部１７によって被測定レンズ部１０を光源部２に対して反転しても、反転前の被測定レンズ部１０における被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの相対位置情報を利用して反転後の被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ位置を容易に算出することができ、被測定レンズ６、７、８の被測定面６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂの偏心量を好適に測定することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について図１０を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る偏心測定装置４０における装置ベース部材４１が光学系支持部材４２よりも図中上側になるように逆Ｌ字状に配され、光源部４３と被測定レンズ部１０との配設位置が、第１の実施形態の場合とは上下逆方向とされて取り付けられている点である。
【００３３】
測定レンズ支持部１７が、被測定レンズ部１０と光源部４３との最長距離を変えずに被測定レンズ部１０を取り付けられるようになっている。即ち、装置ベース部材４１の上部に図示しない回転部と被測定レンズ支持部１７と被測定レンズ部１０が配され、装置ベース部材４１の下側に、光源部４３、偏光ビームスプリッタ１８、ズーム光学部１１、観察カメラ２７が配されている。
これらは光軸Ｃ上に配されており、光源部４３は、半導体レーザとされ、レーザ光が光軸Ｃに沿って照射される。
【００３４】
この偏心測定装置４０を使用する場合、光源部４３から最も離間した被測定レンズ面を１面として面番号を付すことによって、上記第１の実施形態と同様の使用方法にて偏心量を計測することができる。
この際、被測定レンズ部１０の最終面方向から光源光束が入射するので、設計式を入力する際に順入射方向と逆入射方向とを逆にした状態で使用する。
【００３５】
この偏心測定装置４０によれば、上記第１の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
この際、被測定レンズ部１０の上部方向には何も配されない状態となるので、被測定レンズ部１０がどのような大きさ・形状であっても取り付けて測定することができる。
また、測定者がズーム光学部１１や光源部４３等に直接接する機会を減らすことができ、かつ、被測定レンズ部１０の着脱を容易に行うことができる。  
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、移動レンズや被測定レンズの配設数は上記実施形態に限るものではない。
また、被測定レンズの順方向入射又は逆方向入射にかかわらず、両方の方向による偏心量を計測して他の偏心測定装置での測定結果との比較検討を行うことができる。
【００３７】
また、パソコンが、移動レンズの位置を図示しないディスプレー上に表示させて測定者に確認させる機能を有していても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定レンズ部の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定レンズの（ａ）順方向入射時の配設状態、（ｂ）逆方向入射時の配設状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定レンズ部と被測定レンズ支持部とを嵌合させ（ａ）順方向入射時とした状態、（ｂ）逆方向入射時とした状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置による被測定面の集光位置を（ａ）調整する前の光学系、（ｂ）調整した後の光学系、（ｃ）他の被測定面による反射像と同時に観察される場合、（ｄ）逆方向入射時、他の反射像と分離観察可能になった場合、を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定レンズの順方向入射時における観察状態を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定レンズの逆方向入射時における観察状態を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置によって測定される被測定面の球心位置と基準位置とのずれ量を示す説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る偏心測定装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１１】従来の技術による偏心測定装置による被測定面の球心位置を調整する際の光学系を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１、４０  偏心測定装置
２、４３  光源部
３  移動レンズ
６、７、８  被測定レンズ
６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ  被測定面
１０  被測定レンズ部
１１  ズーム光学部
１３  パソコン（制御部）
１５  観察光学部
１６  演算部
１７  被測定レンズ部
Ａ  反射像
Ｂ  球心位置が近い被測定面による反射像
Ｃ  光源光入射方向反転時の反射像
【図１】
2006145387.tif 000005
【図２】
2006145387.tif 000006
【図３】
2006145387.tif 000007
【図４】
2006145387.tif 000008
【図５】
2006145387.tif 000009
【図６】
2006145387.tif 000010
【図７】
2006145387.tif 000011
【図８】
2006145387.tif 000012
【図９】
2006145387.tif 000013
【図１０】
2006145387.tif 000014
【図１１】
2006145387.tif 000015