(57)【要約】【課題】被検レンズ系の鏡筒を傾くことなく保持することが困難な場合でも、被検レンズ系の鏡筒の外径の傾きを測定し、これを基準軸として速やかで高精度な偏心測定を行う。【解決手段】被検レンズ系１の鏡筒１ａを保持する保持部材２と、保持部材２を回転させる回転駆動手段３と、保持部材２の回転角度位置を読み取る回転角度検出手段４と、被検レンズ系１の偏心量を測定する偏心測定手段５と、偏心測定手段５における光学系の光軸と直交した位置に配置されており、回転駆動手段３によって保持部材２を回転させたときの被検レンズ系１の鏡筒１ａの振れ量を測定する鏡筒振れ測定手段６とを備える。偏心測定手段５は、鏡筒振れ測定手段６が測定した鏡筒１ａの振れ量から算出される鏡筒１ａの中心軸がスピンドル３の中心軸３ａに対してなす角度の度合いに基づいて補正を行って被検レンズ系１の偏心量を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズ系の鏡筒を保持する保持部材と、保持部材を回転させる回転駆動手段と、保持部材の回転角度位置を読み取る回転角度検出手段と、前記被検レンズ系の偏心量を測定する偏心測定手段と、該偏心測定手段における光学系の光軸と直交した位置に配置されており、前記回転駆動手段によって保持部材を回転させたときの被検レンズ系の鏡筒の振れ量を測定する鏡筒振れ測定手段とを備え、前記偏心測定手段は、前記鏡筒振れ測定手段が測定した鏡筒の傾きにより算出される鏡筒の中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定することを特徴とする偏心測定装置。
【請求項２】
前記鏡筒振れ測定手段は、被検レンズ系の鏡筒と非接触状態となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の偏心測定装置。
【請求項３】
被検レンズ系の偏心量を測定する偏心測定手段の光学系の光軸と直交するように鏡筒振れ測定手段を配置し、被検レンズ系を回転させたときの被検レンズ系の鏡筒の振れ量を前記鏡筒振れ測定手段によって検出することにより鏡筒の中心軸の傾きを算出し、算出した鏡筒の中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定することを特徴とする偏心測定方法。
【請求項４】
前記鏡筒振れ測定手段は、被検レンズ系と非接触状態で鏡筒の振れ量を測定することを特徴とする請求項３記載の偏心測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検レンズ系の偏心量を測定する偏心測定装置及び偏心測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、特許文献１に開示された従来の偏心測定装置を示す。この偏心測定装置は、被検レンズ系１０５の偏心を測定するレンズ偏心測定機１００を備えている。
【０００３】
レンズ偏心測定機１００は、ランダム偏光レーザを発振するレーザ発振器１０１と、ビームスブリッタ１０２と、第１結像レンズ１０３と、第２結像レンズ１０４と、第３結像レンズ１０８と、２次元点像位置検出センサ１０９とを具備している。レーザ発振器１０１から出射する平行ビーム状のレーザ光の光軸は、被検レンズ系１０５の基準軸１０６に一致しており、ビームスプリッタ１０２、第１結像レンズ１０３及び第２結像レンズ１０４は、この光軸上に配置される。
【０００４】
レーザ発振器１０１から出射するレーザ光は、ビームスプリッタ１０２を通過し、第１結像レンズ１０３によって収束されて点光源状の照準光源１０７となる。この照準光源１０７から発せられる光は、第２結像レンズ１０４によって収束され、被検レンズ系１０５に入射する。このような構造では、レーザ発振器１０１、ビームスプリッタ１０２、第１結像レンズ１０３及び第２結像レンズ１０４により、照準光線１０７の光を被検レンズ系１０５に向けて投影する投光光学系が構成される。
【０００５】
被検レンズ系１０５内の特定の被測定面においてオートコリメーション状態で反射した光は、第２結像レンズ１０４及び第１結像レンズ１０３を通ってビームスプリッタ１０２により反射される。この反射光は、第３結像レンズ１０８により収束されて２次元点像位置検出センサ１０９上に入射する。その結果、照準光源１０７の点像が２次元点像位置検出センサ１０９上に結像する。
【０００６】
この偏心測定機１００では、基準軸１０６を回転軸として被検レンズ系１０５を回転させた場合に、被検レンズ系１０５の回転に連動して描く円の軌跡を２次元点像位置検出センサ１０９により取込み、図示しない信号処理回路により被検レンズ系１０５の偏心量を検出するものである。
【特許文献１】特開平４−２８９４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の偏心測定装置では、被検レンズ系１０５の保持部材の構造や被検レンズ系１０５の鏡筒の構造などにより、被検レンズ系１０５の基準軸と回転軸とを一致させることが困難である場合が多く、保持された被検レンズ系１０５の鏡筒の傾きが偏心測定結果に影響を及ぼす問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を考慮してなされたものであり、被検レンズ系の鏡筒の構造などにより、鏡筒を傾くことなく保持部材により保持することが困難な場合でも、被検レンズ系の鏡筒の外径の傾きを測定し、これを基準軸として速やかで高精度な偏心測定が可能な偏心測定装置及び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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の偏心測定装置は、被検レンズ系の鏡筒を保持する保持部材と、保持部材を回転させる回転駆動手段と、保持部材の回転角度位置を読み取る回転角度検出手段と、前記被検レンズ系の偏心量を測定する偏心測定手段と、該偏心測定手段における光学系の光軸と直交した位置に配置されており、前記回転駆動手段によって保持部材を回転させたときの被検レンズ系の鏡筒の振れ量を測定する鏡筒振れ測定手段とを備え、前記偏心測定手段は、前記鏡筒振れ測定手段が測定した鏡筒の傾きにより算出される鏡筒の中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定することを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、被検レンズ系が回転駆動手段の駆動により回転したときの鏡筒の振れ量を鏡筒振れ測定手段が測定する。この振れ量に基づいて鏡筒の中心軸の傾きを算出し、算出した中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定するため、被検レンズ系が傾くことに起因した鏡筒の回転軸と中心軸との乖離が偏心量に及ぼす影響をなくすことができる。このため、高精度に測定することができる。また、中心軸の傾きを計算によって補正するため、機械的な修正が不要となり、測定を迅速に行うことができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の偏心測定装置であって、前記鏡筒振れ測定手段は、被検レンズ系の鏡筒と非接触状態となるように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、鏡筒振れ測定手段が被検レンズ系の鏡筒と非接触状態となっているため、振れ量の測定時に鏡筒と接触することがなく、接触に起因した鏡筒の位置ずれがなく、測定を円滑且つ容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３の発明の偏心測定方法は、被検レンズ系の偏心量を測定する偏心測定手段の光学系の光軸と直交するように鏡筒振れ測定手段を配置し、被検レンズ系を回転させたときの被検レンズ系の鏡筒の振れ量を前記鏡筒振れ測定手段によって検出することにより鏡筒の中心軸の傾きを算出し、算出した鏡筒の中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、鏡筒振れ測定手段が測定した鏡筒の振れ量に基づいて鏡筒の中心軸の傾きを算出し、算出した中心軸を基準軸として被検レンズ系の偏心量を測定するため、被検レンズ系が傾くことに起因した鏡筒の回転軸と中心軸との乖離が偏心量に及ぼす影響をなくすことができ、高精度に測定することができる。しかも、中心軸の傾きを計算によって補正するため、機械的な修正が不要となり、測定を迅速に行うことができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３記載の偏心測定方法であって、前記鏡筒振れ測定手段は、被検レンズ系と非接触状態で鏡筒の振れ量を測定することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明では、鏡筒振れ測定手段が被検レンズ系の鏡筒と非接触の状態で振れ量を測定するため、鏡筒と接触することがなく、接触に起因した鏡筒の位置ずれがなく、測定を円滑且つ容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の偏心測定装置によれば、鏡筒振れ測定手段が測定した被検レンズ系の振れ量に基づいて鏡筒の中心軸の傾きを算出し、算出した中心軸を基準軸として偏心測定手段が被検レンズ系の偏心量を測定するため、鏡筒の回転軸と中心軸との乖離が偏心量に及ぼす影響をなくすことができ、高精度且つ迅速に偏心量を測定することができる。従って、交換した保持部材の中心軸を回転軸に対して合致させるために同軸加工等を行う必要がなく、レンズ系の鏡筒の構造などによりレンズ系の鏡筒を傾きなく保持部材で保持することが困難な場合でも迅速に偏心量を測定することができる。
【００１８】
本発明の偏心測定方法によれば、保持部材の中心軸を回転軸に対して同軸加工などにより合致させる必要がなく、レンズ系の鏡筒の構造などによりレンズ系の鏡筒を傾きなく保持部材で保持することが困難な場合でも、レンズ系の鏡筒の外径の傾きを測定して速やかで高精度な偏心測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１を示し、図１は全体構成の斜視図、図２はその断面図、図３及び図４は、偏心を測定する手順を示す説明図である。
【００２１】
この実施の形態の偏心測定装置は、被検レンズ系１の鏡筒１ａを保持する保持部材としてのホルダ２と、ホルダ２を回転させる回転駆動手段としてのスピンドル３と、スピンドル３を回転させることによるホルダ２の回転角度位置を読み取る回転角度検出手段としてのエンコーダ４と、被検レンズ系１の偏心量を測定する偏心測定手段５と、スピンドル３を回転させたときの被検レンズ系１の鏡筒１ａの振れ量を測定する鏡筒振れ測定手段とを有している。
【００２２】
偏心測定手段５は、被検レンズ系１の光軸方向の上方に配置されている。また、鏡筒振れ測定手段は偏心測定手段５の光学系（図２参照）の光軸と直交した位置に配置された高性能のＣＣＤカメラ６及び光源７を備えており、ＣＣＤカメラ６と光源７は対向した位置となっている。ＣＣＤカメラ６は、結像倍率β、画素サイズｐが既知となっており、ＣＣＤカメラ６に対しては、光源７により被検レンズ系１を照射するようになっている。
【００２３】
偏心測定手段５は、図２に示すように、測定用光源２０を備え、測定用光源２０によって照射されたターゲット２１の像を採光レンズ２２に入射し、さらにハーフプリズム２３に入射する。そして、ハーフプリズム２３で反射した光を被検レンズ系１の任意の被検面で反射させ、結像したターゲット像位置に偏心測定手段５の物点位置を合わせるように偏心測定手段５を上下させる。被検レンズ系１の任意の被検面で反射した光は再びハーフプリズム２３に入射して結像レンズ系２４を通り結像する。結像したターゲット像は拡大レンズ２５により拡大される。拡大レンズ２５からの射出光は拡大像の中心位置を検出するための光位置検出素子２６上に集光される。
【００２４】
次に、実施の形態の偏心測定装置による偏心の測定を説明する。被検レンズ系１を交換した際には、図１の矢印Ｇで示すように、スピンドル３の回転軸３ａ回りにホルダ２を回転しながら、エンコーダ４でホルダ２の回転角度θを読み取り、ＣＣＤカメラ６によりＣＣＤカメラ端から鏡筒１ａまでの距離Ｌを測定する。図３は、このときのＣＣＤカメラ６の画像を示す。距離Ｌと回転角度θとの間には、数１で示す式が成立する（図４参照）。
【００２５】
【数１】
2005274510.tif 000003
【００２６】
上記式を図４を用いて説明する。図４は鏡筒１ａを上側から見た図である。２７はＣＣＤカメラ６のカメラ端である。２８はスピンドル３を回転したときの鏡筒１ａの端面が描く軌跡である。ｒはスピンドル３を回転したときの鏡筒１ａが描く軌跡の半径、θ０はスピンドル３によって回転されるホルダ２の回転角度θが０°のときの鏡筒１ａの端面のＸ軸に対する角度である。ａは大きさ（半径）ｒ、傾きθ０のベクトルのＸ方向成分、ｂは大きさ（半径）ｒ、傾きθ０のベクトルＹ方向成分である。ｃはＣＣＤカメラ端２７から鏡筒１ａの回転中心までの距離である。θ、Ｌを少なくとも３点以上で測定した後、数学的手段を用いてａ，ｂ，ｃを算出する。これにより、ｒとθ０は数２の式及び数３の式のように導き出される。
【００２７】
【数２】
2005274510.tif 000004
【００２８】
【数３】
2005274510.tif 000005
【００２９】
上記手順により、ｒ及びθ０を高さが異なった任意の鏡筒位置Ｐ１、Ｐ２で算出する。この操作により算出されたｒ、θ０をそれぞれＰ１（ｒ１，θ０１）、Ｐ２（ｒ２，θ０２）とする。
【００３０】
また測定した２点の鏡筒位置の間隔Ｄは、鏡筒位置Ｐ１及びＰ２の間のＣＣＤカメラ６上での画素間隔をｄ、ＣＣＤカメラ６の画素サイズをｐ、結像倍率をβとすると、（ｄ×ｐ）／βで表される。さらに、被検レンズ系１の最上部とＰｌの間隔Ｄ０は、ＣＣＤカメラ６上での画素間隔をｄ０とすると（ｄ０×ｐ）／βで表される。
【００３１】
これにより、被検レンズ系１の鏡筒１ａの中心軸がスピンドル３の中心軸３ａに対してなす傾きの度合い（傾きε及び偏りδ）が数４の式及び数５の式のように計算される。
【００３２】
【数４】
2005274510.tif 000006
【００３３】
【数５】
2005274510.tif 000007
【００３４】
次に、偏心測定手段５を光軸方向に調整して、被検レンズ系１の任意の被検面で反射したターゲット像が光位置検出素子２６上に結像するようにした後、スピンドル３を回転駆動して光位置検出素子２６上のターゲット像の移動量から、任意の被検面での偏心を求める。この操作を繰り返し、被検レンズ系１の各面での偏心量を算出する。その後、鏡筒１ａの傾き軸Ａが基準軸となるように、算出された被検レンズ系１の各面の偏心量に対して補正を行う。
【００３５】
なお、上述した式に基づく計算及び鏡筒１ａの中心軸の補正は、偏心測定手段に設けた演算手段（図示省略）によって行うものである。
【００３６】
このような実施の形態では、ＣＣＤカメラ６を用いて測定した鏡筒１ａの振れ量に基づいて鏡筒１ａの中心軸がスピンドル３の中心軸３ａに対してなす傾きの度合いを算出する。この傾きの度合いに基づいて補正を行って被検レンズ系１の偏心量を測定するため、被検レンズ系１が傾くことに起因した鏡筒１ａの中心軸とスピンドル３の中心軸３ａとの乖離が偏心量に及ぼす影響をなくすことができる。このため、高精度に測定することができる。また、鏡筒１ａの中心軸の傾きの度合いを計算によって補正するため、機械的な修正が不要となり、測定を迅速に行うことができる。
【００３７】
また、この実施の形態では、被検レンズ系１の鏡筒１ａの傾きの測定をＣＣＤカメラ６及び光源７を用いて非接触で行うため、測定の際に被検レンズ系１の鏡筒１ａに接触することがなく、鏡筒１ａの位置がずれる問題が生じない。また、ＣＣＤカメラ６及び光源７は、偏心測定手段５での偏心測定に影響を及ぼさない位置に設置できる。このため、機械的干渉の心配がなく、偏心測定の際にＣＣＤカメラ６及び光源７を待避させる必要が生じない。
【００３８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２を示し、被検レンズ系１の保持部材として図１のホルダ２に代えて把持治具３０を用いるものである。
【００３９】
把持治具３０は、ホルダ２と同様に図１に示すスピンドル３上に配置されるものである。この把持治具３０は、被検レンズ系１を把持解放する方向へ移動可能な一対のスライドテーブル３３と、各スライドテーブル３３上に設けられた一対の移動部材３２と、各移動部材３２上に対向するように設けられ、被検レンズ系１の鏡筒１ａの把持解放を行う一対の把持部材３１とを備えている。
【００４０】
把持部材３１における被検レンズ系１の鏡筒１ａと接触する端面には、Ｖ溝加工が施されており、これにより、被検レンズ系１の種類によって鏡筒１ａの径が異なる場合でも安定して把持することが可能となっている。
【００４１】
一対の移動部材３２には、連結部材３４が係合状態で連結されている。連結部材３４は、横長の板状となって一対の移動部材３２を掛け渡す方向に延びていると共に、各移動部材３４にピン３４ａが挿入されることにより移動部材３２と係合している。この連結部材３４は、被検レンズ系１の中心付近を回転中心として回転可能となっている。
【００４２】
さらに、連結部材３４の一端側には、フックピン３４ｂが立設しており、このフックピン３４ｂに圧縮コイルばねからなる弾性部材３６の一端が係止されている。弾性部材３６の他端は、固定側となるスピンドル３に設けられたフックポスト３５に係止されている。弾性部材３６は、一対の移動部材３２が回転部材３４を介して被検レンズ系１の鏡筒１ａを把持する方向に移動するように付勢するものである。
【００４３】
このような実施の形態において、スライドテーブル３３の上に設けられた移動部材３２を解放方向に開き、解放している把持部材３１の間に被検レンズ系１の鏡筒１ａを挿入する。次に、被検レンズ系１の鏡筒を把持する方向へ移動部材３２を移動する。これと共に、弾性部材３６からの収縮方向の付勢力によって回転部材３４が回転し移動部材３２を被検レンズ系１を把持する方向に移動させる。これにより、把持部材３１による鏡筒１ａの把持状態を保持することができる。
【００４４】
このような実施の形態では、被検レンズ１の鏡筒１ａを把持治具３０で把持するため、被検レンズ系１の鏡筒１ａの形状や大きさが異なる度に保持する部材を交換することが不要となり、これにより、速やかに偏心量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における偏心測定装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１の偏心測定装置の断面図である。
【図３】偏心測定を説明する側面図である。
【図４】偏心測定を説明する平面図である。
【図５】実施の形態２における保持部材の斜視図である。
【図６】従来の偏心測定装置の光路を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  被検レンズ系
１ａ  鏡筒
２  ホルダ
３  スピンドル
３ａ  回転軸
４  エンコーダ
５  偏心測定手段
６  ＣＣＤカメラ
７  光源
【図１】
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【図２】
2005274510.tif 000009
【図３】
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【図４】
2005274510.tif 000011
【図５】
2005274510.tif 000012
【図６】
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