(57)【要約】【課題】レンズ、特に小径レンズの偏心を迅速、かつ高精度に測定できるレンズ偏心測定装置等を提供すること。【解決手段】接触子の変位量を検出するレーザ変位計１１２からの出力信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータ２０５と、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１の周波数成分を電圧に変換するＦ／Ｖコンバータ２０６と、Ｆ／Ｖコンバータ２０６からの出力信号Ｓ２と第１の閾値Ｓ３とを比較する第１比較器２０７と、出力信号Ｓ１の直流成分を抽出する直流成分抽出回路２１６と、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ５との差分を算出する減算器２１３と、減算器２１３からの出力信号Ｓ６と第２の閾値Ｓ７とを比較する第２比較器２１５と、第１比較器２０７の出力信号Ｓ４と第２比較器２１５の出力信号Ｓ８とに基づいて、接触子１１１の移動量を制御する制御部２０２とを有する。【選択図】        図１
2006038758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
披検レンズを保持する保持部と、
前記保持部を所定軸の回りに回転する回転機構部と、
前記回転機構部の回転角度位置を測定する回転角測定部と、
前記保持部を回転したときに、前記保持部に保持された前記披検レンズの外周面の振れ量を検出する外周振れ検出部と、
前記回転角測定部による前記回転角度位置の測定結果と、前記外周振れ検出部で検出された前記外周面の振れ量とに基づいて、前記披検レンズの偏心量を算出する演算部とを有し、
前記外周振れ検出部は、
前記披検レンズの前記外周面に接触させる接触子と、
前記接触子を移動させる接触子移動部と、
前記接触子の変位量を検出する変位検出部とを有し、
さらに、前記変位検出部からの出力信号を電気信号に変換する電気信号変換回路と、
前記電気信号変換回路からの前記出力信号に含まれる周波数成分を電圧に変換する周波数／電圧変換回路と、
前記周波数／電圧変換回路からの出力信号と第１の閾値とを比較する第１比較器と、
前記電気信号変換回路からの前記出力信号に含まれる直流成分を抽出する直流成分抽出回路と、
前記電気信号変換回路からの前記出力信号と前記直流成分抽出回路からの出力信号との差分を算出する減算回路と、
前記減算回路からの出力信号と第２の閾値とを比較する第２比較器と、
前記第１比較器の出力結果と前記第２比較器の出力結果とに基づいて、前記接触子の移動量を制御する接触子移動量制御部とを有すること特徴とするレンズ偏心測定装置。
【請求項２】
回転させている披検レンズの外周面の振れ量を接触子により検出する外周振れ検出工程と、
前記外周振れ検出工程で検出された前記外周面の振れ量に基づいて、前記披検レンズの偏心量を算出する演算工程とを有し、
前記外周振れ検出工程は、
前記披検レンズの前記外周面に接触子を接触させる接触子移動工程と、
前記接触子の変位量を検出する変位検出工程とを有し、
さらに、前記変位検出工程の検出結果を電気信号に変換する電気信号変換工程と、
前記電気信号変換工程で得られる出力信号に含まれる周波数成分を電圧に変換する周波数／電圧変換工程と、
前記周波数／電圧変換工程で得られる出力信号と第１の閾値とを比較する第１比較工程と、
前記電気信号変換工程で得られる前記出力信号に含まれる直流成分を抽出する直流成分抽出工程と、
前記電気信号変換工程で得られる前記出力信号と前記直流成分抽出工程で得られる出力信号との差分を算出する減算工程と、
前記減算工程で得られる出力信号と第２の閾値とを比較する第２比較工程と、
前記第１比較工程の出力結果と前記第２比較工程の出力結果とに基づいて、前記接触子の移動量を制御する接触子移動量制御工程とを有すること特徴とするレンズ偏心測定方法。
【請求項３】
さらに、前記第１比較工程の出力結果に基づいて前記接触子の移動速度を減速させる接触子減速工程と、
前記接触子減速工程において前記第１比較工程の出力結果から前記接触子が前記外周面に接触を開始したと判断された後に、前記減算工程で得られる前記出力信号が略一定値のときは、前記接触子の移動速度を減速する前の速度へ復帰させる接触子速度復帰工程とを有し、
前記接触子移動量制御工程では、前記第１比較工程で得られる前記出力信号と、前記減算工程で得られる前記出力信号とに基づいて、前記接触子の移動量を制御することを特徴とする請求項２に記載のレンズ偏心測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法に関し、特に、接触式のプローブを用いて小径レンズの偏心量を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研磨工程、心取り工程を経た後のレンズは、光軸と外径心とが一致せずに、僅かに横ずれしている。ここで、「光軸」とは、レンズの一方の面の曲率中心と、他方の面の曲率中心とを結ぶ直線をいう。また、「外径心」とは、レンズの外周面の中心を通る直線をいう。以下、光軸と外径心との横ずれを、適宜「偏心」と呼ぶ。
【０００３】
近年、レンズを有する光学装置の小型化、高性能化が進んでいる。これに伴い、光学装置に搭載されるレンズにも小型化、高性能化が要求されている。また、レンズの偏心は、光学性能に大きく影響する。このため、製造されたレンズの偏心を高精度に測定することは、極めて重要である。レンズの偏心を測定するために、プローブ等の接触子を用いて、レンズの偏心を測定することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−３９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
接触子を用いる方法では、レンズ偏心測定装置の作業者が、手動による移動機構で接触子を被検レンズの外周面に対して前進または後退させる。また、接触子自身の変位は、変位計により測定される。そして、作業者は、変位計の測定結果に基づいて、接触子が外周面に接触し、かつ適切な接触圧になったと判断した時点で、接触子の移動を停止させる。このように、接触子と被検レンズの外周面との接触開始位置（時期）及び接触終了位置（時期）の判断を、作業者である人間が行なっている。このため、レンズ偏心の測定時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、移動機構により接触子を被検レンズの外周面に対して前進または後退させると、接触子が非接触の状態では機械共振周波数で振動する。このため、接触子が非接触のときは、変位計の出力結果も機械共振周波数で変動している。従って、作業者が接触開始位置を正確に判断することは困難である。特に、作業者の熟練度、経験度により、接触子が外周面に接触したと判断されるタイミング、即ち接触子の位置が異なってしまう。これにより、接触した状態における接触子の位置により、レンズの外周面に対する接触圧が異なってくる。このため、被検レンズに対して、過度な接触圧となってしまうときがある。ここで、被検レンズは、真空吸着によりレンズホルダに保持されている。接触子の被検レンズに対する接触圧が大きいと、被検レンズがレンズホルダ上で動いてしまうことがある。披検レンズが動いてしまうと、精度良く偏心測定を行うことが困難になってしまう。これは、例えば、微小な光学系を有する機器等に搭載される微小軽量な小径レンズを測定するときに顕著である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レンズ、特に小径レンズの偏心を迅速、かつ高精度に測定できるレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、披検レンズを保持する保持部と、保持部を所定軸の回りに回転する回転機構部と、回転機構部の回転角度位置を測定する回転角測定部と、保持部を回転したときに、保持部に保持された披検レンズの外周面の振れ量を検出する外周振れ検出部と、回転角測定部による回転角度位置の測定結果と、外周振れ検出部で検出された外周面の振れ量とに基づいて、披検レンズの偏心量を算出する演算部とを有し、外周振れ検出部は、披検レンズの外周面に接触させる接触子と、接触子を移動させる接触子移動部と、接触子の変位量を検出する変位検出部とを有し、さらに、変位検出部からの出力信号を電気信号に変換する電気信号変換回路と、電気信号変換回路からの出力信号に含まれる周波数成分を電圧に変換する周波数／電圧変換回路と、周波数／電圧変換回路からの出力信号と第１の閾値とを比較する第１比較器と、電気信号変換回路からの出力信号に含まれる直流成分を抽出する直流成分抽出回路と、電気信号変換回路からの出力信号と直流成分抽出回路からの出力信号との差分を算出する減算回路と、減算回路からの出力信号と第２の閾値とを比較する第２比較器と、第１比較器の出力結果と第２比較器の出力結果とに基づいて、接触子の移動量を制御する接触子移動量制御部とを有すること特徴とするレンズ偏心測定装置を提供できる。
【０００９】
また、第２の本発明によれば、回転させている披検レンズの外周面の振れ量を検出する外周振れ検出工程と、外周振れ検出工程で検出された外周面の振れ量に基づいて、披検レンズの偏心量を算出する演算工程とを有し、外周振れ検出工程は、披検レンズの外周面に接触子を接触させる接触子移動工程と、接触子の変位量を検出する変位検出工程とを有し、さらに、変位検出工程の検出結果を電気信号に変換する電気信号変換工程と、電気信号変換工程で得られる出力信号に含まれる周波数成分を電圧に変換する周波数／電圧変換工程と、周波数／電圧変換工程で得られる出力信号と第１の閾値とを比較する第１比較工程と、電気信号変換工程で得られる出力信号に含まれる直流成分を抽出する直流成分抽出工程と、電気信号変換工程で得られる出力信号と直流成分抽出工程で得られる出力信号との差分を算出する減算工程と、減算工程で得られる出力信号と第２の閾値とを比較する第２比較工程と、第１比較工程の出力結果と第２比較工程の出力結果とに基づいて、接触子の移動量を制御する接触子移動量制御工程とを有すること特徴とするレンズ偏心測定方法を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレンズ偏心測定装置によれば、レンズの偏心を迅速、高精度に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るレンズ偏心測定装置及びレンズ偏心測定方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
まず、図４、図５を参照してレンズ偏心測定装置の全体の概略構成について説明する。次に、図１、図２、図３を参照して特徴的な構成の詳細を説明する。図４は、レンズ偏心測定装置１００の斜視構成を示す。図５は、レンズ偏心測定装置１００の断面構成を示す。
【００１３】
被検レンズＬは、レンズ受け部１０２ａに載置される。レンズ受け部１０２ａは、保持部であるレンズホルダ１０２の上端に設けられている。レンズホルダ１０２は、中心部が中空に形成されている。中空部を真空吸着することで、被検レンズＬは、真空吸着によりレンズホルダ１０２に保持される。
【００１４】
回転機構部である回転スピンドル１０３は、レンズホルダ１０２と一体的に配置されている。回転スピンドル１０３とレンズホルダ１０２は、回転スピンドル１０３の回転軸１２１とレンズ受け部１０２ａの回転中心軸線とが一致する、すなわち同軸となるように配置されている。回転スピンドル１０３の中心部は、被検レンズＬを吸着するための空気を導入できるように中空に形成されている。また、回転スピンドル１０３の内筒１０３ｃは、ベアリング１０３ａ、１０３ｂによって、回転軸１２１を中心に回動自在に構成されている。スピンドル支持台１２２ａは、回転スピンドル１０３を支持している。駆動モータ１０５は、回転スピンドル１０３を所定軸である回転軸１２１の回りに回転させる。この回転は、従動側プーリ１０４ａとベルト１０４と駆動側プーリ１０４ｂとを介して行われる。また、従動側プーリ１０４ａ、ベルト１０４及び駆動側プーリ１０４ｂは、回転スピンドル１０３の下部に取り付けられている。
【００１５】
従動側プーリ１０４ａの下側には、回転角測定部であるロータリーエンコーダ１０６が設けられている。ロータリーエンコーダ１０６は、回転スピンドル１０３の回転軸１２１と同軸になるように配置されている。ロータリーエンコーダ１０６は、レンズホルダ１０２に保持されている被検レンズＬの回転角度位置を検出する。
【００１６】
また、光軸測定部１０７が、被検レンズＬの上側に設けられている。光軸測定部１０７は、ハンドル１０７ａを回転操作することにより、案内ガイド１０７ｂに沿って上下方向に移動可能である。ここで、上下方向はＺ軸に沿った方向である。光軸測定部１０７を案内ガイド１０７ｂに沿って移動することで、ピント位置を調整できる。案内ガイド１０７ｂは、スピンドル支持台１２２ａに配置されている台座（不図示）に取り付けられている。光軸測定部１０７は、内蔵されている光源（不図示）から被検レンズ１０１の被検面１０１ａに向かって光を照射する。この光の照射は、回転スピンドル１０３の回転軸１２１に沿って行われる。例えば、光軸測定部１０７は、被検面１０１ａの曲率中心位置へ集光するような収束光を照射する。被検面１０１ａで反射した光は、光軸測定部１０７の方向へ戻る。光軸測定部１０７内の２次元検出部（不図示）は、被検面１０１ａからの反射光によるスポット像の位置を検出する。これにより、被検面１０１ａからの反射光のスポット中心、即ち反射心を測定できる。
【００１７】
また、外周振れ検出部１０８が、逆Ｌ字型の台座１２２ｂの上に設けられている。台座１２２ｂは、スピンドル支持台１２２ａに取り付けられている。外周振れ検出部１０８は、回転スピンドル１０３によりレンズホルダ１０２を回転させた状態で、保持された被検レンズ１０１の外周面１０１ｂの位置、即ち外周面１０１ｂの振れ量を検出する。外周振れ検出部１０８の詳細な構成、及び外周振れを検出する手順は後述する。
【００１８】
例えば、コンピュータを内蔵する中央演算処理部１０９は、駆動モータ１０５を制御する。また、中央演算処理部１０９は、被検レンズＬの偏心、即ち光軸に対する外径心１０１ｃの横ずれを算出する。この算出は、ロータリーエンコーダ１０６で検出されるデータ（回転角度位置を測定した結果）と、外周振れ検出部１０８で検出される被検レンズＬの外周面１０１ｂの振れ量とに基づいて行われる。モニタ１１０は、光軸測定部１０７により測定される被検面１０１ａからの反射光のスポット像を表示する。さらに、モニタ１１０は、中央演算処理部１０９で算出された結果を表示する。
【００１９】
次に、外周振れ検出部１０８について説明する。外周振れ検出部１０８は、被検レンズＬの外周面１０１ｂに接触させるための接触子１１１と、レーザ変位計１１２と、接触子１１１を移動させるステージ駆動モータ２０４とを有している。接触子１１１は平行板ばね１２４によりＸ軸方向に変位可能に構成されている（図１、図５）。接触子１１１は、Ｘ軸に沿って長手方向を有する。そして、接触子１１１は、平行板ばね１２４を介して、マイクロステージ１１３側の取り付け部１３２に固着されている。
【００２０】
また、変位検出部であるレーザ変位計１１２は、接触子１１１の変位量を検出する。レーザ変位計１１２は、レーザ光を射出する光源部１１２ａと、レーザ光を受光する受光部１１２ｂとを有している。光源部１１２ａとしては、例えば半導体レーザや発光ダイオード等を用いることができる。光源部１１２ａからのレーザ光は、接触子１１１の背面、即ち外周面１０１ｂに接触する接触面とは反対側の面に照射される。接触子１１１は、小片の板状部材で構成されている。この板状部材としては、例えばガラス、金属、セラミック等が用いられ、その表面が鏡面仕上げされている。このとき、接触子１１１の接触面と背面とは平行度が高く、かつ反射率が高いことが望ましい。さらに好ましくは、接触子１１１の反射率を向上させる反射膜をコーティングすることが望ましい。そして、受光部１１２ｂは、接触子１１１の背面で反射されたレーザ光を受光する。このように、光源部１１２ａと受光部１１２ｂとは、光源部１１２ａからのレーザ光が、接触子１１１で反射して、受光部１１２ｂへ入射するように配置されている。
【００２１】
また、平行板ばね１２４を構成する材料は、ばね鋼やその他の金属からなり、弾性的に変形可能な部材が用いられる。板片の形状としては、厚み方向（Ｘ軸に沿った方向）には弾性的な変位が容易であり、かつ厚み方向とは異なる方向には変形し難く、特にねじれ難い形状であることが望ましい。本実施例では、一対の板ばねからなる平行板ばね１２４を用いている。このため、１つの板ばねにより接触子１１１を支持する構成、いわゆるカンチレバー状の構成に比較して、ねじれ方向等の変形が低減された構成となっている。加えて、平行板ばね１２４の材料を上述のようにすることで、さらに、ねじれ等の不要な変形を低減できる。また、平行板ばね１２４の一部に、軽量化や変形特性を調整するための切り欠き、開口、または溝部を形成してもよい。
【００２２】
本実施例では、接触子１１１として厚さ略０．５ｍｍの平面ミラーを用いている。接触子１１１の接触面は、鏡面研磨されている。また、接触子１１１の背面は鏡面研磨した後に、さらにアルミ蒸着コートが施されている。平行板ばね１２４を構成する板ばねは、ステンレス製の金属片（例えば厚さは０．１ｍｍ）で構成されている。
【００２３】
次に、上述の構成により、被検レンズＬの偏心を測定するさらに詳しい構成及び手順を図１、図２、図３に基づいて説明する。図１は、レンズ偏心測定装置１００をＺ軸方向、すなわち光軸測定部１０７の方向から見たときの、被検レンズＬと外周振れ検出部１０８との近傍の構成を示す。
【００２４】
まず、作業者は、保持部であるレンズホルダ１０２のレンズ受け部１０２ａ上に、被検面１０１ａが上側となるように被検レンズＬを載置する。被検レンズＬとして、例えば、外形寸法が３ｍｍ以下の小径レンズを測定する。載置した被検レンズＬの曲率半径と肉厚とにより、被検面１０１ａの高さが異なる。このため、作業者は、ハンドル１０７ａを回転させて光軸測定部１０７を回転スピンドル１０３の回転軸１２１に沿って上下動させる。これにより、作業者は、光軸測定部１０７から照射された光の反射光のスポット中心、即ち反射心をモニタ１１０で観察できる高さへ光軸測定部１０７を調整する。
【００２５】
調整後、モニタ１１０上で反射心を観察しながら、回転スピンドル１０３を回転させる。回転軸１２１と、被検レンズＬの光軸とが一致しているときは、回転スピンドル１０３を回転させても、反射心の位置は一定である。これに対して、回転軸１２１と、被検レンズＬの光軸とが不一致のときは、回転スピンドル１０３を回転させると、反射心の位置は所定の形状、例えば円形形状の軌跡を描く。作業者は、モニタ１１０で、反射心の軌跡を観察しながら、回転スピンドル１０３の回転軸１２１と、被検レンズＬの光軸とが一致するように、レンズ受け部１０２ａ上での被検レンズＬの位置を調整する。なお、被検レンズＬの反射心を調整するとき、反射心の軌跡を基に、被検レンズＬの移動方向と移動量とを中央演算処理部１０９により演算処理して求めても良い。
【００２６】
次に、マイクロステージ１１３のマイクロメータを操作して、レーザ変位計１１２と接触子１１１とを一体的に、Ｚ軸に沿った方向の位置を調整する。マイクロステージ１１３により接触子１１１をＺ軸に沿った方向に移動することで、接触子１１１の外周面１０１ｂ（被検レンズＬの外周面）の厚さ（肉厚）に対する接触高さを調整できる。
【００２７】
ステージ駆動モータ２０４により、外周振れ検出部１０８を、図１における矢印方向（左側方向）へ移動させる。外周振れ検出部１０８のレーザ変位計１１２からの出力信号は、接触量検出回路２０１へ入力される。接触量検出回路２０１の詳細な構成は図２を用いて後述する。制御部２０２は、接触量検出回路２０１からの出力信号に基づいて、接触子１１１と被検レンズＬの外周面１０１ｂとの接触状態及び加圧量を算出する。ステージ駆動モータ制御回路２０３は、制御部２０２の算出結果に基づいて、ステージ駆動モータ２０４を駆動する速度及び駆動方向を制御する。これにより、接触子１１１を外周面１０１ｂに対して移動する方向、速度を制御できる。
【００２８】
図２は、接触量検出回路２０１の詳細な構成を示す。また、図３は、接触量検出回路２０１内における各出力信号を示すタイミングチャートである。図２、図３を参照して、接触子１１１の適切な接触量を算出する構成及び手順を説明する。上述したように、ステージ駆動モータ２０４は、接触子１１１とレーザ変位計１１２とを一体的にＸ軸に沿った方向へ移動する。接触子１１１と被検レンズＬの外周面１０１ｂとが非接触の状態では、ステージ駆動モータ２０４は等速度で接触子１１１を移動させる。ここで、接触子１１１を保持している平行板ばね１２４の剛性は小さい。従って、平行板ばね１２４は、Ｘ軸に沿った方向に撓み易い。このため、接触子１１１を等速度で移動させると、機械共振周波数で接触子１１１が振動する。レーザ変位計１１２は、機械共振周波数で振動している接触子１１１の変位を検出して、図２で示すＤ／Ａコンバータ２０５へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ２０５は、レーザ変位計１１２の変位出力信号を電気信号、例えば電圧に変換して出力する。
【００２９】
図３の（ａ）は、Ｄ／Ａコンバータ２０５の出力信号Ｓ１を示す。なお、図３に示す（ａ）から（ｆ）までのすべてのタイミングチャートにおいて、横軸は時間、縦軸は電圧をそれぞれ示す。また、時刻Ｔ０から時刻Ｔａまでの期間ＰＡは、接触子１１１が外周面１０１ｂに接触するまでの非接触の状態である。この期間ＰＡでは、ステージ駆動モータ２０４によって、接触子１１１が移動している状態になっている。上述のように接触子１１１が非接触の状態では、接触子１１１は機械共振周波数で振動している。このため、図３の（ａ）において、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１は、期間ＰＡにおいて正弦波状に変化する。なお、接触子１１１に加圧がなく、かつ外周面１０１ｂに接触した状態の出力信号Ｓ１の電圧を接地電位ＧＮＤ（例えば０Ｖ）とする。このように、期間ＰＡにおいてレーザ変位計１１２の出力信号Ｓ１は、接地電位ＧＮＤを中心にして機械共振周波数で振動する。
【００３０】
図３の（ａ）において、時刻Ｔａから時刻Ｔｂまでの期間ＰＢは、接触子１１１が外周面１０１ｂに接触した時点から所定の接触加圧値に至るまでの期間である。接触子１１１が外周面１０１ｂに接触すると、接触子１１１の振動は急激に減衰する。
【００３１】
次に、出力信号Ｓ１は、周波数／電圧変換回路であるＦ／Ｖ変換回路２０６に入力される。Ｆ／Ｖ変換回路２０６は、出力信号Ｓ１に含まれる周波数成分を電圧に変換して出力する。Ｆ／Ｖ変換回路２０６からの出力信号Ｓ２を図３の（ｂ）に示す。図３の（ｂ）において、期間ＰＡでは、出力信号Ｓ１の周波数成分に対応した電圧の出力信号Ｓ２となる。非接触時における接触子１１１の振動周波数が一定のとき、期間ＰＡにおいて出力信号Ｓ２は略一定値となる。
【００３２】
Ｆ／Ｖ変換回路２０６からの出力信号Ｓ２は、オペアンプで構成される第１比較器２０７へ入力される。第１比較器２０７は、出力信号Ｓ２と、第１の閾値Ｓ３とを比較する。例えば、第１の閾値Ｓ３は電圧Ｖ１とする。第１比較器２０７は、出力信号Ｓ２が第１の閾値Ｓ３よりも小さいとき、出力信号Ｓ４をＧＮＤ（０Ｖ）とする。これに対して、第１比較器２０７は、出力信号Ｓ２が第１の閾値Ｓ３よりも大きいとき、出力信号Ｓ４をアクティブなＯＮ信号（電圧Ｖ２）とする。接触子１１１が外周面１０１ｂに接触しはじめると、出力信号Ｓ１の周波数成分が減衰する。そして、減衰した周波数成分が、第１の閾値Ｓ３を下回ったときに、時刻Ｔａにおいて接触開始と判断される。第１の閾値Ｓ３は、以下に述べる手順で決めることができる。まず、接触子１１１と被検レンズＬと間を非接触状態から、遅い速度で接触子１１１を被検レンズＬの方向へ移動させる。次に、接触加圧量とＤ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１との関係を求める。例えば、接触加圧量とＤ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１との関係は、テーブルとしてメモリー（不図示）に記憶しておく。テーブルを参照することで、接触子１１１の機械共振周波数の振幅が所望の大きさに減衰したときの第１の閾値Ｓ３を求める。
【００３３】
第１比較器２０７からの出力信号Ｓ４は、制御部２０２に入力される。制御部２０２は、時刻Ｔａにおいて出力信号２０２がＧＮＤレベルからＯＮレベルに変化したことを検出する。次に、制御部２０２は、ステージ駆動モータ回路制御２０３へ駆動速度を減速する信号を出力する。ステージ駆動モータ２０４は、ステージ駆動モータ制御回路２０３からの信号に応じて減速する。これにより、接触子１１１は、非接触時に比較して減速した状態で被検レンズＬの外周面１０１ｂに接触する。このため、図３の（ａ）において、期間ＰＢで示すように、Ｄ／Ａコンバータ２０５の出力信号Ｓ１は、一定の割合で増加する。なお、期間ＰＣにおける出力信号Ｓ１については後述する。
【００３４】
また、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１は、直流成分抽出回路２１６に入力される。直流成分抽出回路２１６は、コンデンサ２１０と、抵抗２１１と、直列に接続されている２つのオペアンプ２０９、２１２とで構成されている。コンデンサ２１０は、出力信号Ｓ１に含まれる直流成分をカットして交流成分のみを抽出する。抵抗２１１は、コンデンサ２１０を放電させるために設けられている。コンデンサ２１０と抵抗２１１との時定数は、２〜３Ｈｚ程度で良い。図３の（ｄ）は、直流成分抽出回路２１６からの出力信号Ｓ５を示す。出力信号Ｓ５は、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１のうち直流成分を除去した信号である。
【００３５】
直流成分抽出回路２１６からの出力信号Ｓ５は、オペアンプからなる減算器２１３に入力される。減算器２１３は、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１と、出力信号Ｓ５との差分を出力する。これにより、減算器２１３は、Ｄ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１のうち直流成分のみを示す出力信号Ｓ６を出力する。図３の（ｅ）は、出力信号Ｓ６を示す。図３の（ｅ）において、接触子１１１が非接触状態の期間ＰＡでは、接触子１１１は単に機械共振周波数で振動しているだけである。このため、期間ＰＡでは、出力信号Ｓ６はＧＮＤレベルの一定値である。そして、時刻Ｔａにおいて接触子１１１が外周面１０１ｂに接触を開始すると、接触子１１１はレーザ変位計１１２に接近する方向へ移動する。このため、出力信号Ｓ６は、時刻Ｔａから直線状に増加または減少する。
【００３６】
出力信号Ｓ６は、第２比較器２１５に入力される。第２比較器２１５は、出力信号Ｓ６と、第２の閾値Ｓ７とを比較する。例えば、第２の閾値Ｓ７を電圧Ｖ３に設定する。図３の（ｆ）に示すように、第２比較器２１５からの出力信号Ｓ８は、出力信号Ｓ６が第２の閾値Ｓ７よりも小さいとき、ＧＮＤ（０Ｖ）である。これに対して、第２比較器２１５からの出力信号Ｓ８は、出力信号Ｓ６が第２の閾値Ｓ７よりも大きいとき、アクティブなＯＮ信号（電圧Ｖ４）となる。接触子１１１が外周面１０１ｂに接触しはじめると、期間ＰＢにおいて、出力信号Ｓ６はステージ駆動モータ２０４の駆動速度に比例した割合で増加する。そして、時刻Ｔｂにおいて、出力信号Ｓ６と第２の閾値Ｓ７とが一致する。出力信号Ｓ６と第２の閾値Ｓ７とが一致したときに、図３の（ｆ）に示すように、出力信号Ｓ８がＯＮ信号となる。
【００３７】
制御部２０２は、第２比較器２１５からの出力信号Ｓ８がＯＮ信号となったとき（時刻Ｔｂ）、ステージ駆動モータ２０４の駆動を停止する。第２の閾値Ｓ７は、予め設定されており、接触子１１１の移動を停止させるときの基準値である。第２の閾値Ｓ７は、第１の閾値Ｓ３と同様に、以下に述べる手順で決めることができる。まず、接触子１１１と被検レンズＬとの間を非接触状態から、遅い速度で接触子１１１を被検レンズＬの方向へ移動させる。次に、接触加圧量とＤ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１との関係を求める。例えば、接触加圧量とＤ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１との関係は、テーブルとして不図示のメモリーに記憶しておく。テーブルを参照することで、所望の接触加圧量を得るための第２の閾値Ｓ７を求める。
【００３８】
図３の（ａ）〜（ｆ）において、時刻Ｔｂから時刻Ｔｃまでの期間ＰＣは、接触子１１１が停止している。期間Ｔｃでは、接触子１１１を停止した状態で、披検レンズＬを回転スピンドル１０３により回転させて、上述の被検レンズＬの偏心測定が行なわれている。このように、期間ＰＡは、接触子１１１が被検レンズＬに非接触の状態である。期間ＰＢは、接触子１１１が被検レンズＬの外周面１０１ｂに接触しはじめてから所望の接触加圧量となるまでの状態である。そして、期間ＰＣは、出力信号Ｓ１は一定であり、所望の接触加圧量に到達し、接触子１１１が停止している状態である。
【００３９】
出力信号Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８は、制御部２０２へ入力される。接触子移動量制御部の機能を有する制御部２０２は、第１比較器２０７からの出力結果である出力信号Ｓ４に基づいて、ＯＮ信号になったときの接触子１１１の接触開始位置（時刻）を検出する。また、制御部２０２は、第２比較器２１５からの出力結果である出力信号Ｓ８に基づいて、ＯＮ信号になったときの接触子１１１の接触終了位置（時刻）を検出する。これにより、制御部２０２は、接触子１１１の被検レンズＬに対する移動量、即ち接触加圧量を制御する。この結果、レンズ偏心測定装置１００は、作業者の判断を介さずに、接触子１１１の接触開始位置及び接触終了位置を検出できる。このため、作業者の判断が介在するときに比較して、測定時間を大幅に短縮して迅速に測定できる。また、作業者の熟練度、経験度に依存せずに、接触子１１１の位置調整を繰り返すことなく、接触子１１１が外周面１０１ｂに接触している接触子の位置を正確に検出できる。このため、被検レンズＬに対して、過度な接触圧となってしまう事態を防止でき、適切な接触加圧量を得られる。従って、例えば、微小な光学系を有する機器等に搭載される微小軽量な小径レンズのように、小さな吸着保持力で保持されているレンズでも、その測定時に接触子１１１の接触加圧により動いてしまうことがない。これにより、小径レンズの偏心量を高精度に測定できる。
【実施例２】
【００４０】
図６は、本発明の実施例２に係るレンズ偏心測定方法の手順を示す図である。本実施例は、実施例１で説明した手順において、さらに重畳ノイズの影響を低減できる方法である。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を用い、重複する手順の説明は省略する。
【００４１】
ステップＳ６０１において、接触子１１１であるプローブが被検レンズＬの外周面１０１ｂに接触したか、否かが判断される。接触開始の判断は、制御部２０２が図３の（ｃ）で示すように第１比較器２０７からの出力信号Ｓ４がＯＮ信号になったか否かにより判断する。判断結果が真（Ｙｅｓ）のときは、ステップＳ６０２へ進む。また、判断結果が偽（Ｎｏ）のときは、再びステップＳ６０１へ戻り、接触子１１１であるプローブが接触したと判断されるまで、接触子１１１を披検レンズＬの方向へ移動させて同じサイクルを繰り返す。
【００４２】
ステップＳ６０２の接触子減速工程において、第１比較器の出力信号Ｓ４に基づいて接触子１１１の移動速度を減速させる。具体的には、制御部２０２は、ステージ駆動モータ制御回路２０３を介して、ステージ駆動モータ２０４の駆動速度を減速する。ステップＳ６０３において、制御部２０２は、減算器２１３からの出力信号Ｓ６が変化、例えば増加しているか、否かを判断する。図３の（ｅ）に示すように、ステージ駆動モータ２０４により接触子１１１を駆動したとき、期間ＰＡにおいて出力信号Ｓ６が変化していない状態は、接触子１１１が非接触の状態である。例えば、スパイクノイズがＤ／Ａコンバータ２０５からの出力信号Ｓ１に重畳した場合を考える。スパイクノイズの影響で、接触子１１１が非接触の状態において、誤って接触開始と判断されてしまうことがある。このように、ステップＳ６０１においてノイズの影響で誤って接触開始と判断されたときでも、ステップＳ６０３において出力信号Ｓ６に変化が無ければ、実際は接触子１１１は非接触の状態であることがわかる。
【００４３】
ステップＳ６０３の判断結果が偽のときは、ステップＳ６０４へ進む。前述のように、接触子１１１が外周面１０１ｂに接触を開始したという判断が、ノイズによってなされたとしても、減算器２１４で得られる出力信号Ｓ６は略一定値となる。このようなときは、ステップＳ６０４の接触子速度復帰工程において、接触子１１１の移動速度を減速する前の速度へ復帰するように増加させる。具体的には、制御部２０２は、ステージ駆動モータ制御回路２０３を介して、ステージ駆動モータ２０４の駆動速度を減速する前の速度へ復帰するように制御する。そして、ステップＳ６０１へ戻る。
【００４４】
ステップＳ６０３の判断結果が真のときは、接触子１１１は接触を開始している状態であるので、ステップＳ６０５へ進む。ステップＳ６０５において、制御部２０２は、出力信号Ｓ６が所定電圧である第２の閾値Ｓ７に一致したか、否かを判断する。ステップＳ６０５の判断結果が真のときは、制御部２０２は、予め設定された接触加圧量になったことを検出して、ステージ駆動モータ２０４を停止する。ステップＳ６０５の判断結果が偽のときは、出力信号Ｓ６が第２の閾値Ｓ７になるまで、即ち所望の接触加圧量になるまで、同じサイクルを繰り返す。
【００４５】
本実施例の測定手順によれば、制御部２０２は、接触子移動量制御工程において、第１比較器２０７からの出力信号Ｓ４と、減算器２１３からの出力信号Ｓ６との２つの信号に基づいて接触子１１１が接触したか、否かを判断している。この結果、スパイクノイズ等が出力信号に重畳したときでも、誤動作を防止して高精度な測定を行なうことができる。
【００４６】
なお、上述した実施例１、実施例２における装置構成及び測定方法は、ハードウエアで実現すること、またはソフトウエアで実現することのいずれでも良い。また、上記実施例は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、レンズの偏心測定に有用であり、特に小径レンズの偏心測定に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１の外周振れ検出部の近傍の構成を示す図である。
【図２】実施例１の接触量検出回路の構成を示す図である。
【図３】各出力信号を示すタイミングチャートである。
【図４】実施例１のレンズ偏心測定装置の斜視図である。
【図５】実施例１のレンズ偏心測定装置の断面構成図である。
【図６】実施例２のレンズ偏心測定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１００  レンズ偏心測定装置
１０１ａ  披検レンズ
１０１ｂ  外周面
１０１ｃ  外径心
１０２  レンズホルダ
１０２ａ  レンズ受け部
１０３  回転スピンドル
１０３ａ、１０３ｂ  ベアリング
１０３ｃ  内筒
１０４  ベルト
１０４ａ  従動側プーリ
１０４ｂ  駆動側プーリ
１０５  駆動モータ
１０６  ロータリーエンコーダ
１０７  光軸測定部
１０８  外周振れ検出部
１０９  中央演算処理部
１１０  モニタ
１１１  接触子
１１２  レーザ変位計
１１２ａ  光源部
１１２ｂ  受光素子
１１３  マイクロステージ
１２１  回転軸
１２２ａ  スピンドル支持台
１２２ｂ  台座
１２４  平行板ばね
２０１  接触量検出回路
２０２  制御部
２０３  ステージ駆動モータ制御回路
２０４  ステージ駆動モータ
２０５  Ｄ／Ａコンバータ
２０６  Ｆ／Ｖ変換回路
２０７  第１比較器
２０８  第１の閾値
２０９  、２１２  オペアンプ
２１０  コンデンサ
２１１  抵抗
２１３  減算器
２１４  第２の閾値
２１５  第２比較器
２１６  直流成分抽出回路
Ｓ１〜Ｓ６  出力信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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