(57)【要約】【課題】偏心測定装置を簡素化し、測定も簡単に行うことができるレンズ系の偏心測定装置を提供する。【解決手段】被検レンズ系を構成する複数の被検曲率面の見かけ球心のズレをコリメーター光学系にて各々反射像として測定し該被検レンズ系に含まれる偏心量を光学的に求める偏心測定装置において主コリメーターのアフォーカル光延長上任意位置に被検レンズ系の光軸と概同軸に配置された集光又は拡散し個々にＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動調整ができ，且つ分離交換が可能である複数の補助対物レンズを配置できる機構を有することにより、複数の被検面の見かけ上球心からの反射像を同時に同一画面上で測定できるレンズ系の偏心測定装置を構成する。【選択図】　　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズ系を構成する複数の被検曲率面の見かけ球心のズレをコリメーター光学系にて各々反射像として測定し該被検レンズ系に含まれる偏心量を光学的に求める偏心測定装置において主コリメーターのアフォーカル光延長上任意位置に被検レンズ系の光軸と概同軸に配置された集光又は拡散し個々にＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動調整ができ，且つ分離交換が可能である複数の補助対物レンズを配置できる機構を有することにより、複数の被検面の見かけ上球心からの反射像を同時に同一画面上で測定できることを特徴とするレンズ系の偏心測定装置。
【請求項２】
前記補助対物レンズは、単レンズ又は貼り合せレンズを光軸対称に半円ないし扇型に切断した形状、又は同様の効果の期待できる回折格子光学素子である光軸から自身を外しながら光軸上に集光拡散を行うチルト光学素子であ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】
前記補助対物レンズは、レンズ外径が大小異なる単レンズ又は貼り合せレンズを一組光軸上に直列配置し大レンズのみ透過と大小レンズ両方を透過した光線に分離した二焦点結像レンズ光学系及び該レンズ光学系の大レンズを中抜けのリング状とした二焦点結像レンズ光学系であ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４】
前記チルト光学素子群、又は二焦点結像レンズ光学系から成る補助対物レンズ系を、主コリメーターから分離交換可能なユニット構造としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレンズ系の偏心測定装置。
【請求項５】
前記チルト光学素子にそれぞれ独立した円形多孔絞り、着色フィルターを挿入できる構造を有することを特徴とする請求項２に記載のレンズ系の偏心測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ系の偏心測定装置に関し、特に複数のレンズで構成されるレンズ系の各面個体偏心量を該レンズ系を解体することなく測定する光学偏心測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ系の偏心測定装置としては、オートコリメーション法を用いた特開平６−２７３２６７号公報、並びに特開平５−２９６８８０号公報に示されるような装置が知られている。
図１は、オートコリメーション法を用いたレンズ系偏心測定装置を原理的に示す図である。同図において、２のレーザスポット又は目盛り付き白色光源から射出された光線が１のコリメーターレンズにて一旦アフォーカル光に変換された後４の補助対物レンズにより再び被検レンズの見かけ上曲率中心めがけて集光（あるいは拡散）し被検面にて垂直反射し復路を辿り３の検出部へ導かれその位置ズレ量を測定する。これを被検面毎に繰り返し測定することで被検物に含まれる偏心成分を計算処理で求める装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来装置ではつぎのような点に課題がある。
第一の課題として、図１で示した従来装置は被検物の概略光軸と補助対物レンズを含む測定系光軸方向を概略合わせた後、補助対物レンズだけ又は被検物を精度良く直進移動させ被検面の見かけ上曲率中心に合焦し測定を繰り返す方式であるため被検面が多い場合測定誤差が累積する恐れが有ると共に測定が正しく進行しているのか途中検証できず測定後原点に復帰するか否かで類推判断するしかない信頼性の乏しい装置である。
【０００４】
第二課題は原理上、補助対物レンズを含む測定系光軸を概略合わせただけでは相互の向き合い傾きがあった場合には４の補助対物レンズを移動すると偏心量が変化する為、従来装置では被検物のみを回転させて相互の向き合い傾き成分を顕在化し補正しなければならなかった。図３はその課題を示すもので被検物が無偏心で被検物光軸Ｌ２上に被検面見かけ球心Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が並んでいたとしても４の補助対物を含む検査光学系光軸Ｌ１とδ０傾いていたら測定毎にδ１，δ２，δ３へと変化して見える。したがってこの変化が偏心によるものか傾きによるものかＬ２軸を回転してみなければ判別がつかない。
【０００５】
第三の課題として、被検物の鏡筒構造が宙吊り構造等で鏡筒の姿勢差が大きい場合は本来の使用姿勢で測定しなければならないが、被検物を回転したのでは宙吊り部分が連れて動く為に真の偏心量が求められない課題がある。すなわち、第二課題の解決策が第三課題を生じてしまうのである。
また、第四の課題は、従来装置では被検物を精度良く回転させる受け冶具と４の補助対物レンズを精度良く光軸方向に直進スライドさせる保持駆動冶具がセットで必要となるが、それでも被検物の見かけ球心が装置の直進スライド範囲を大きく超える場合があり検査できず測定途中で補助対物レンズを交換するなどしているが精度管理上課題が残る。この様な事態を極力避けるため従来装置は直進スライド幅を大きくするなどの対策の結果、装置が大型化し扱いづらいものになっている。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するために考えられたもので、偏心測定装置を簡素化し、測定も簡単に行うことが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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、つぎの（１）〜（５）のように構成したレンズ系の偏心測定装置を提供するものである。
（１）被検レンズ系を構成する複数の被検曲率面の見かけ球心のズレをコリメーター光学系にて各々反射像として測定し該被検レンズ系に含まれる偏心量を光学的に求める偏心測定装置において主コリメーターのアフォーカル光延長上任意位置に被検レンズ系の光軸と概同軸に配置された集光又は拡散し個々にＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動調整ができ，且つ分離交換が可能である複数の補助対物レンズを配置できる機構を有することにより、複数の被検面の見かけ上球心からの反射像を同時に同一画面上で測定できることを特徴とするレンズ系の偏心測定装置。
（２）前記補助対物レンズは、単レンズ又は貼り合せレンズを光軸対称に半円ないし扇型に切断した形状、又は同様の効果の期待できる回折格子光学素子である光軸から自身を外しながら光軸上に集光拡散を行うチルト光学素子であることを特徴とする上記（１）に記載のレンズ系の偏心測定装置。
（３）前記補助対物レンズは、レンズ外径が大小異なる単レンズ又は貼り合せレンズを一組光軸上に直列配置し大レンズのみ透過と大小レンズ両方を透過した光線に分離した二焦点結像レンズ光学系及び該レンズ光学系の大レンズを中抜けのリング状とした二焦点結像レンズ光学系であることを特徴とする上記（１）に記載のレンズ系の偏心測定装置。
（４）前記チルト光学素子群、又は二焦点結像レンズ光学系から成る補助対物レンズ系を、主コリメーターから分離交換可能なユニット構造としたことを特徴とする上記（２）または上記（３）に記載のレンズ系の偏心測定装置。
（５）前記チルト光学素子にそれぞれ独立した円形多孔絞り、着色フィルターを挿入できる構造を有することを特徴とする上記（２）に記載のレンズ系の偏心測定装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第一課題に対しては、上記構成を適用することにより、補助対物レンズを分割しそれぞれを主コリメーター光軸と概略同軸に平行シフトし且つ任意位置にて保持、且つ補助対物レンズも凹凸パワーを有する任意の物と交換できる構造とすることができるため、補助対物レンズの数だけ被検物の複数被検面見かけ球心に向けて検査光線を分割でき、また、該被検面からの戻り結象を同時に同一画面上で観察できる構造とすることができるため、測定誤差は累積される心配がない。
また、本発明では上述分割補助対物レンズの他に同様の効果の得られる図４に示す大小直列配置の二焦点結像レンズ系を構成している。該レンズ系では大小レンズの相対位置を変化させることで２面の被検面に対応できる構造とし上述分割対物レンズと同様の効果を得ることを可能にした。
【０００９】
本発明では、第二および第三課題の解決策として、従来装置が検査光学系の光軸と被検物光軸との相対傾き成分を分離する方法として測定時に被検物を常に回転しなければならないが本発明では被検物マスター（偏心はあっても良い）を用意すれば該マスターとの相対比較により相対偏心量が測定でき回転する必要はない。また、被検物のみ一体しかない場合でも被検面からの反射像を全て同時同画面で注視しながら被検物をゆっくりと半回転もして行けばガタ付きによる偏心であれば急激に変化するのでどの被検面が動いたのか判別できる。その動いた量からガタ付きの偏心量が分かる。
【００１０】
本発明では、第四課題の解決策として、被検物の見かけ上球心に適した焦点距離の光学素子を選択し組み合わせるユニット構造としている。更に該ユニット全体を交換できる構造とすることで測定までの段取り時間短縮と装置の大幅な小型化を可能としている。
【００１１】
図２は本発明の実施形態として４分割補助対物レンズの概略構成図を示したものである。従来装置と同一部材については同一の番号が付されている。
【００１２】
スポット又は２の目盛り付き光源から出た光線は１の主コリメーターレンズでアフォーカル光へ変換されたのち６の分割多孔絞りと４−１〜４−４の分割補助対物レンズによりそれぞれ違うフォーカル光へ再変換され目的の被検面５の被検面球心（表面以外は見かけ上の球心）に集光するように設定されており該被検面で垂直反射され再び同復路を辿り検出部３に至る。図上では分割数が４個であるため同時に４面の偏心測定が可能となる。
【００１３】
尚、同一観察画面上で同時にいくつもの像が出現することになるため判別しにくい場合には像がそれぞれ離れて結像するように予め補助対物レンズを少し傾けるなどの設定をするか、光源が白色光であれば各系列毎に着色フィルターを挿入するなどの手段が有効である。
【００１４】
また、光源にレーザを用いる場合は補助対物レンズ形状が半円もしくは扇型であるとコマ状の回折が発生しポイントとして見にくくなるので補助対物レンズ毎に円形多孔絞り（図５は４孔絞りの例）を挿入するなどの対策を行うと有効である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のレンズ系の偏心測定装置によれば、補助対物レンズを分割し被検物の被検面それぞれの見かけ上球心反射から偏心情報を同時に同一観察面で見ることが可能となり、従来のコリメーターを用いた装置の課題であった被検物の回転確認、時間のかかる被検面毎の測定、被検面毎にしか見られない観察画面情報、補助対物レンズの高精度広域移動保持機構等の問題をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型コリメーター方式レンズ群偏心測定装置原理図。
【図２】本発明の実施形態における分割補助対物レンズ方式を示す図。
【図３】従来型コリメーター方式の向き合い傾きの影響説明図。
【図４】本発明の実施形態における大小直列配置の二焦点レンズ系方式を示す図。
【図５】結像ポイント改良絞り例を示す図。
【符号の説明】
１：主コリメーター
２：スポット又は目盛り付きチヤート光源
３：検出部
４−１：補助対物レンズ１
４−２：補助対物レンズ２
４−３：補助対物レンズ３
４−４：補助対物レンズ４
４−ａ：大補助対物レンズａ
４−ｂ：大補助対物レンズｂ
４−Ｉ：補助対物レンズ移動軌跡
４−ＩＩ　：　補助対物レンズ移動軌跡
４−ＩＩＩ：補助対物レンズ移動軌跡
５−１：被検面１
５−２：被検面２
５−３：被検面３
５−４：被検面４
５−ａ：被検面１球心
５−ｂ：被検面２見かけ球心
５−ｂ´：被検面２球心
６：ビームスプリッター
７：円形多孔絞り
【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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