(57)【要約】【課題】本発明は、目の負担が少なく、簡単でしかも正確に平凸レンズのニュートンリングの観察、測定等を行なえるニュートンリング観察測定装置を提供する。【解決手段】ニュートンリング観察測定装置１０の支柱１４に取り付けられた試料台１６には平凸レンズ１７を載せるガラススケール板１８が載置されている。支柱１４の試料台１６の下にはハーフミラー２４が傾斜して取り付けられ、ハーフミラー２４の下にはＣＣＤカメラ２８が取り付けられている。このＣＣＤカメラ２８の上部にはズームレンズ３０が取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ２８はニュートンリングを観察、測定するためのニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されたパソコン３４に接続されている。また、前記ハーフミラー２４の横にはナトリウムランプ３６が設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色光をハーフミラーで反射させて試料台に載置した平凸レンズに表れるニュートンリングを観察するニュートンリング観察測定装置であって、立設された支柱に突設して取り付けられると共にニュートンリングを観察、測定する平凸レンズが載置される試料台と、この試料台の下方で前記支柱に傾斜状態で取り付けられるハーフミラーと、このハーフミラーの下方で前記支柱に取り付けられるズームレンズを設けたＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラに接続されると共にニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されたコンピュータと、前記ハーフミラーの横に配設されて前記ハーフミラーに単色光を当てるランプと、を有してなることを特徴とするニュートンリング観察測定装置。
【請求項２】
単色光をハーフミラーで反射させて試料台に載置した平凸レンズに表れるニュートンリングを観察するニュートンリング観察測定装置であって、立設された支柱に突設して取り付けられると共にニュートンリングを観察、測定する平凸レンズが載置される試料台と、この試料台の下方で前記支柱に傾斜状態で取り付けられるハーフミラーと、このハーフミラーの下方で前記支柱に取り付けられるズームレンズを設けたＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラに接続されると共にニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されたコンピュータと、前記ハーフミラーの横に配設されて前記ハーフミラーに単色光を当てるランプと、前記試料台の上方で前記支柱に取り付けられる上方用ズームレンズを設けた上方用ＣＣＤカメラと、を有してなることを特徴とするニュートンリング観察測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に平凸レンズのニュートンリングを観察したり、測定したりする場合に使用されるニュートンリング観察測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
教育機関等では科学の授業等で平凸レンズに表れる干渉縞の一つであるニュートンリングの観察、測定を行う場合がある。
この平凸レンズのニュートンリングを観察、測定する場合は、従来、図５に示されるような構造の観察測定装置１を使用している。
この観察測定装置１の支柱２の下部にはレンズ容器支持台３が突設され、レンズ容器支持台３にはレンズ容器４が載置されるようになっている。このレンズ容器４には図示しないが平板ガラスとこの平板ガラスの上に凸面を下にした平凸レンズが重ねられた状態で収容されている。
前記支柱２のレンズ容器支持台３の上には４５°傾斜したハーフミラー５が取り付けられている。従って、このハーフミラー５にナトリウムランプ（図示せず）の単色光を入射させて前記レンズ容器４内の平板ガラスに単色光を当てることにより前記平凸レンズに同心上に多数のリングが形成されたニュートンリングが表れる。
そして、支柱２の上部に設けられたマイクロメーター付き移動顕微鏡６で前記平凸レンズに表れたニュートンリングを観察、測定したり前記平凸レンズの曲率半径を算出等したりしている。
しかし、マイクロメーター付き移動顕微鏡６をのぞきながらの観察、測定は目の負担が大きく、その結果、測定誤差等を生じさせたりしてしまう不具合がある。
また、マイクロメーター付き移動顕微鏡６で見るニュートンリング像は細かい上に僅かな目の位置の移動（視差）で変化してしまい、正確な測定値を読み取るのが難しく、特に初心者（学生等）にとってはより困難となる。
さらに、マイクロメーター付き移動顕微鏡６での観察、測定は視野が限定されると共にマイクロメーター７による測定時間が長くなるので外部からの振動等の影響を受けやすいという不具合がある。
なお、出願人は本願出願の内容に関する公知技術文献を出願時に知りませんので、従来ニュートンリングの観察測定に用いられている観察測定装置を説明致しました。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実に鑑みなされたものであり、平凸レンズのニュートンリングの観察測定時における目の負担を格段に少なくすることができると共に簡単でしかも正確に平凸レンズのニュートンリングの観察、測定等を行うことができるニュートンリング観察測定装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、単色光をハーフミラーで反射させて試料台に載置した平凸レンズに表れるニュートンリングを観察するニュートンリング観察測定装置であって、立設された支柱に突設して取り付けられると共にニュートンリングを観察、測定する平凸レンズが載置される試料台と、この試料台の下方で前記支柱に傾斜状態で取り付けられるハーフミラーと、このハーフミラーの下方で前記支柱に取り付けられるズームレンズを設けたＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラに接続されると共にニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されたコンピュータと、前記ハーフミラーの横に配設されて前記ハーフミラーに単色光を当てるランプと、を有してなることを特徴としている。
請求項２の発明は、単色光をハーフミラーで反射させて試料台に載置した平凸レンズに表れるニュートンリングを観察するニュートンリング観察測定装置であって、立設された支柱に突設して取り付けられると共にニュートンリングを観察、測定する平凸レンズが載置される試料台と、この試料台の下方で前記支柱に傾斜状態で取り付けられるハーフミラーと、このハーフミラーの下方で前記支柱に取り付けられるズームレンズを設けたＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラに接続されると共にニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されたコンピュータと、前記ハーフミラーの横に配設されて前記ハーフミラーに単色光を当てるランプと、前記試料台の上方で前記支柱に取り付けられる上方用ズームレンズを設けた上方用ＣＣＤカメラと、を有してなることを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３には本発明に係る第１実施例のニュートンリング観察測定装置が示されている。
図１に示されるように、このニュートンリング観察測定装置１０の下部には円板状の基台１２が設けられている。この基台１２の外周部には細長い支柱１４が立設固定されている。
この支柱１４には板状の試料台１６が支柱１４の長手方向と直角に突設されている。図１及び図２に示されるように、この試料台１６にはニュートンリングを観察、測定する平凸レンズ１７を載せるガラススケール板１８が載置されるようになっている。図３に示されるように、このガラススケール板１８は校正用の高精度のガラススケールであって上面１８Ａには平面視十字状の目盛２０が付されている。
図１に示されるように、前記支柱１４で試料台１６の下にはミラー保持腕片２２，２２が支柱１４の長手方向と直角に突設されている。このミラー保持腕片２２，２２の先端部にはハーフミラー２４が４５°傾斜して保持されている。
前記支柱１４のハーフミラー２４の下にはカメラ保持腕片２６，２６が支柱１４の長手方向と直角に突設されている。このカメラ保持腕片２６，２６の先端部にはＣＣＤカメラ２８（ここでＣＣＤカメラとはＣｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｍｅｒａ＝電荷結合素子カメラのことをいう）が取り付けられている。このＣＣＤカメラ２８の上部にはズームレンズ３０が取り付けられている。この実施例ではこのズームレンズ３０は市販の３５ｍｍカメラ用ズームレンズが使用されている。
前記ＣＣＤカメラ２８は電源３２と接続されると共にコンピュータとしてのパソコン（パーソナルコンピュータ）３４に接続されている。このパソコン３４にはニュートンリングを観察、測定するためのニュートンリング観察測定用画像解析ソフトが格納されている。このため、パソコン３４の画面３４Ａを通してニュートンリングを観察、測定できるようになっている。
前記ハーフミラー２４の横にはランプとしての単色光光源としてのナトリウムランプ３６が設けられている。このナトリウムランプ３６はハーフミラー２４に単色光を当てるランプであり、ランプ保持体３８によって前記ハーフミラー２４の横に位置するように配設されている。また、前記ナトリウムランプ３６は電源４０に接続されている。
【０００６】
次に、平凸レンズ１７のニュートンリングを観察、測定する場合に基づいて第１実施例のニュートンリング観察測定装置１０の作用を説明する。
ニュートンリング観察測定装置１０の試料台１６にガラススケール板１８の上面１８Ａを上にした状態で載せ、ガラススケール板１８の上に曲面１７Ａを下にした平凸レンズ１７を載せる（図２参照）。
次に、前記ナトリウムランプ３６を点灯する。これにより、ナトリウムランプ３６からの単色光がハーフミラー２４に当たり反射した単色光が前記平凸レンズ１７の曲面１７Ａ（下面）に当たる。
そして、平凸レンズ１７からの単色光によって作られるニュートンリング像を前記ＣＣＤカメラ２８で捉えてパソコン３４の画面３４Ａに映し出す。
ニュートンリング像のピントや位置、拡大率を定めた後、ニュートンリングの静止画像をガラススケール板１８の目盛２０と共に撮影する。
そして、撮影した映像を使用して、パソコン３４の画面３４Ａ上でニュートンリングの位置の測定をパソコン３４に格納されたニュートンリング観察測定用画像解析ソフトによって行う。
最後に、測定値を校正し、平凸レンズ１７の曲率半径等を計算する。
従って、ニュートンリング観察測定装置１０はＣＣＤカメラ２８によるニュートンリング像をパソコン３４に取り込んでから位置座標を読み取ることができるので、パソコン３４の画面３４Ａを見ながらニュートンリングを観察、測定することができ、目に対する負担を格段に少なくすることができると共に視差による読み違い等を確実に防ぐことができる。
また、前記ズームレンズ３０により視野を広げることができ、撮影時間を極めて短くすることができるので外部からの振動等の影響を殆ど受けなくすることができるため、正確にニュートンリングの観察、測定を行なうことができる。なお、このニュートンリング観察測定装置１０を使用して平凸レンズ１７のニュートンリングの観察測定精度は従来の観察測定装置に比べて２倍〜３倍向上していることが出願人の大学で分析した結果判明した。
なお、従来の観察測定装置では平凸レンズの上方に設けたマイクロメーター付き顕微鏡で観察測定していたため、ニュートンリングは平凸レンズの上方からしか観察測定することができなかった。その場合、反射光によるニュートンリングは上に載せた平凸レンズの下面（曲面）上に見えるため、ニュートンリングの内側から外側にわたって全面にピントを合わせることができない（一連の測定中は、誤差を避けるためにピント再調整が行えない）。この問題を解消するためには平凸レンズを下に平板ガラスを上にすれば平板ガラスの下面にニュートンリング像は見えることになるが、これはセッティングが難しい。平凸レンズを上に置いたセッティングのまま反射光のニュートンリングを平面ガラス上で見えるようにするには平凸レンズの下側から見ればよいが前記ニュートンリング観察測定装置１０においてはＣＣＤカメラ２８を使用することにより可能にできた。
また、従来の観察測定装置においてはニュートンリング位置をマイクロメータで測定する場合は、通常ニュートンリングの最も濃い部分である中央付近がどこであるかを顕微鏡像に対する目視によって決めて行なわなければならないが、本発明のようにＣＣＤカメラ２８を使用してパソコン３４に読み込んだ画像を対象とする場合は画像処理等を通じてニュートンリングの最も濃い位置を見やすく表示した上で行なうことができ、ニュートンリング位置のより正確な測定が可能となる。
【０００７】
図４にはニュートンリング観察測定装置の第２実施例が示されている。なお、第１実施例のニュートンリング観察測定装置１０と同一の構成は同一の符合を用いてその説明を省略する。
図４に示されるように、第２実施例のニュートンリング観察測定装置５０は試料台１６の上方にも上方用ＣＣＤカメラ５２が設けられ、この上方用ＣＣＤカメラ５２には上方用ズームレンズ５４が取り付けられている。これら上方用ＣＣＤカメラ５２及び上方用ズームレンズ５４は前記ＣＣＤカメラ２８とズームレンズ３０と同一構造である。また、上方用ＣＣＤカメラ５２にはパソコン３４が接続されている。
従って、前記ニュートンリング観察測定装置５０においては平凸レンズ１７の上方からも平凸レンズ１７の観察、測定も行うことができると共に上方のみ、下方のみ、上方と下方同時に観察、測定できるという利点を有する。
なお、他の構成、作用、効果は第１実施例のニュートンリング観察測定装置１０と同一であるので、その説明は省略する。
【０００８】
なお、実施例では単色光の光源としてナトリウムランプ３６を使用したが、単色光の光源であれば前記ナトリウムランプ３６に限定されるものでないことは勿論である。
また、実施例では試料台１６、ハーフミラー２４、ＣＣＤカメラ２８，ズームレンズ３０、上方用ＣＣＤカメラ５２，上方用ズームレンズ５４を支柱１４に対して固定するタイプを示したが試料台１６、ハーフミラー２４、ＣＣＤカメラ２８，ズームレンズ３０、上方用ＣＣＤカメラ５２，上方用ズームレンズ５４は支柱１４に沿って上下動移動可能に取り付けるようにしてもよいことは勿論である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のニュートンリング観察測定装置は、ＣＣＤカメラによるニュートンリング像をパソコンの画面を見ながら観察、測定することができるので目に対する負担を格段に少なくすることができると共に視差による読み違い等を防ぐことができるため正確にニュートンリングの観察、測定を行なうことができるという優れた効果を有する。
また、本発明のニュートンリング観察測定装置は、ＣＣＤカメラに取り付けたズームレンズにより視野が広がると共に撮影時間が極めて短いので外部からの振動等の影響は受けることなくニュートンリングの観察、測定を行なえることができ、従来に比べてニュートンリングの観測測定精度を２倍〜３倍向上させることができるという優れた効果を有する。
また、従来の観察測定装置においてはニュートンリング位置をマイクロメータで測定する場合は、通常ニュートンリングの最も濃い部分である中央付近がどこであるかを顕微鏡像に対する目視によって決めて行なわなければならないが、本発明のようにＣＣＤカメラを使用してコンピュータに読み込んだ画像を対象とする場合は画像処理等を通じてニュートンリングの最も濃い位置を見やすく表示した上で行なうことができ、ニュートンリング位置のより正確な測定が可能となるという優れた効果を有する。
さらに、本発明の請求項２のニュートンリング観察測定装置は、前記優れた効果のほかに平凸レンズを上方から観察したり上方と下方の両方から観察、測定することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のニュートンリング観察測定装置の全体斜視図である。
【図２】第１実施例のニュートンリング観察測定装置の試料台に載置された平凸レンズ及びガラススケール板の概略縦断面図である。
【図３】第１実施例のニュートンリング観察測定装置の試料台に載置されるガラススケール板の概略平面図である。
【図４】第２実施例のニュートンリング観察測定装置の全体斜視図である。
【図５】従来の観察測定装置の全体斜視図である。
【符号の説明】
１０    ニュートンリング観察測定装置
１４    支柱
１６    試料台
１８    ガラススケール板
２４    ハーフミラー
２８    ＣＣＤカメラ
３０    ズームレンズ
３４    パソコン
３６    ナトリウムランプ
【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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