(57)【要約】【課題】  光学系の偏心測定の結果が即座に理解できるような表示方法を実現すること。【解決手段】  被検レンズＬが備える複数の被検面１，２，３…Ｖの設計上の見かけの球心位置ＣＶに指標Ｔを順次投影し、指標Ｔの被検面１，２，３…Ｖによる反射像の状態から求めた各被検面１，２，３…Ｖの偏心量を表示する偏心測定結果の表示方法であって、被検レンズＬの表示倍率とは異なる偏心誇張倍率を偏心量に掛けて、被検レンズＬの断面図に偏心量を誇張して表示する。【選択図】  図１
2005337978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズが備える複数の被検面の設計上の見かけの球心位置に指標を順次投影し、前記指標の被検面による反射像の状態から求めた各被検面の偏心量を表示する偏心測定結果の表示方法であって、前記被検レンズの表示倍率とは異なる偏心誇張倍率を前記偏心量に掛けて、前記被検レンズの断面図に前記偏心量を誇張して表示することを特徴とする偏心測定結果の表示方法。
【請求項２】
前記偏心量のうち、傾き偏心量にはタンジェント成分に偏心誇張倍率を掛けて偏心量を誇張し、平行偏心量には直接偏心誇張倍率を掛けて偏心量を誇張して表示することを特徴とする請求項１記載の偏心測定結果の表示方法。
【請求項３】
光軸方向の長さを示すスケールと、光軸と垂直方向の偏心量を示すスケールとを表示することを特徴とする請求項１又は２記載の偏心測定結果の表示方法。
【請求項４】
前記被検レンズの光軸をＸ軸、光軸に直交する軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に直交する軸をＺ軸とするとき、ＸＹ断面とＸＺ断面の２つの断面で前記被検レンズの偏心状態を表示することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の偏心測定結果の表示方法。
【請求項５】
偏心量を誇張した断面図を強調線で描画し、測定基準軸に対して偏心していない基準状態の断面図を非強調線で描画することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の偏心測定結果の表示方法。
【請求項６】
前記被検レンズの評価軸、前記被検レンズを複数のブロックに分けたとき、前記被検レンズ評価軸に対して求められる各ブロック毎の平均軸、各レンズの光軸を、前記偏心量を誇張した前記被検レンズの断面図に表示することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の偏心測定結果の表示方法。
【請求項７】
披検レンズの異なるフォーカス状態又は異なるズーム状態の偏心測定結果を表示することを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の偏心測定結果の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の偏心測定結果の表示方法に関し、特にズームレンズのように複数のレンズエレメントで構成されるレンズ系の偏心状態を的確に把握し、レンズ系の偏心問題解析及び対策検討するために好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の偏心測定方法については、非特許文献１が詳細に説明しており、
（１）被検レンズ回転方式
（２）被検レンズ静止東独ツアイス方式
（３）被検レンズ静止イメージローテーター方式
の３つの方式について紹介している。
【０００３】
これらの偏心測定方法は、何れも、オートコリメーション法にて指標を被検面の見かけの曲率中心位置に投影し、測定基準軸に対する被検面からの反射像の状態（振れ量、ずれ量）に基づいて偏心量を算出するものである。
【０００４】
（１）の方式は、単純な構成で高精度の測定ができるメリットがあるが、被検レンズがズームレンズのように内部に可動部分を含んでいると正確な偏心測定ができないという問題がある。内部に可動部分を含むレンズ系は、可動させるための摺動部に微小な隙間が必要であり、この方式のように被検レンズを回転させながら測定すると、レンズの自重により姿勢差で偏心状態が変化してしまうためである。
【０００５】
（２）の方式による測定では、被検レンズを回転させないので内部に可動部分を含むレンズ系の測定も可能であるが、測定光がハーフミラーを６回も通過することによる光量損失が大きな問題である。この方式を応用した提案として特許文献１がある。
【０００６】
（３）の方式は、イメージローテーターを利用することで被検レンズを回転させずに測定が可能であり、しかもハーフミラーの使用回数も少ないので光量損失も小さい。この方式を応用した提案として特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５などがある。
【０００７】
また、オートコリメーション光学系と被検レンズを相対的に移動させて偏心測定を行う方法も特許文献６にて提案されている。
【非特許文献１】松居吉哉、臼井正幸，「光学系の偏心測定について」，光学技術コンタクト，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１１，ｐ．１１−２０
【特許文献１】特公平  ３−  ５４２８７号公報
【特許文献２】特公昭５１−    ９６２０号公報
【特許文献３】特公平  ７−  ８１９３１号公報
【特許文献４】特公平  ７−  ３９９８２号公報
【特許文献５】特許第２６２１１１９号明細書
【特許文献６】特開平  ４−１９０１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように偏心測定方法についてはいくつかの方法が知られているが、偏心測定結果の解析方法及び表示方法についての具体的な提案は従来なされていない。
【０００９】
そもそも光学系の偏心測定の目的は、披検レンズ系のどの部分がどのように偏心しているかを解析し、偏心問題への対処を行うための有効な情報を得ることである。偏心測定において、披検レンズ系の各面の偏心量が正確に測定できたとしても、各面の偏心測定の結果を数値で表示しただけでは、即座に偏心状態を把握し、偏心問題への対処のための有効な情報を得ることが困難である。
【００１０】
なぜならば、偏心状態を数値表示する場合、平行偏心成分と傾き偏心成分との偏心量を表示する必要があるが、数値表示した座標系の定義（直角座標系で表示するのか、極座標系で表示するのか、レンズ系に対する座標軸の向きと原点の位置等）には種々の形態が考えられ、同じ偏心状態であったとしても定義によって数値が異なることがあるからである。これらの定義を明示したとしても、偏心測定担当者だけでなく、光学設計者、鏡筒設計者、部品加工担当者、組み立て担当者、光学評価担当者が正確かつ迅速に偏心状態を把握することは容易なことではなかった。
【００１１】
特にズームレンズのように複数のレンズ群により構成されているレンズ系の偏心状態を解析するためには、レンズ系があるべき設計基準状態に対して、
・レンズ系全体の偏心成分
・レンズ系を構成する各レンズ群の偏心成分
・各レンズ群内での各レンズ偏心成分
に分類し、夫々の偏心成分がどのような偏心状態になっているかを把握する必要がある。すなわち、実際の披検レンズ系に照らし合わせて、レンズ系のどの部分が、どこを支点に、どのように傾いているか、どの方向に偏った偏心しているか、をつぶさに理解できるように表示する必要があるが、偏心測定の結果を数値表示だけでこれらを理解することは非常に困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、上述したような課題に鑑み、光学系の偏心測定の結果が直感的に理解できるような表示方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の表示方法は、被検レンズが備える複数の被検面の設計上の見かけの球心位置に指標を順次投影し、指標の被検面による反射像の状態から求めた各被検面の偏心量を表示する偏心測定結果の表示方法であって、被検レンズの表示倍率とは異なる偏心誇張倍率を偏心量に掛けて、被検レンズの断面図に偏心量を誇張して表示することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表示方法により、光学系の偏心測定の結果が即座に理解でき、偏心問題への解析・対処が迅速に行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１６】
図１は本発明の偏心測定結果の表示方法を実施するための偏心測定装置の概略図である。図１に示す偏心測定装置は、ステージ移動方式での偏心測定方法を実現するための装置であるが、偏心測定方法はステージ移動方式に限定するものではない。本実施例の表示方法を実施する上での偏心測定方法は、オートコリメーション法により披検レンズの見かけの球心位置情報を測定するものであればどのような方式でもよい。
【００１７】
図１において、照明光源Ｒで照明された指標チャートＴは、ハーフミラー（ビームスプリッター）Ｈを介してコリメーター対物レンズＫで被検レンズＬに向けて投影される。コリメーター対物レンズＫは交換可能に構成され、被検面の見かけの曲率半径に応じて焦点距離が変更可能となっている。コリメーター対物レンズＫを交換した場合は、交換することにより指標チャートの投影像がずれることがあるので、指標チャートＴの像の原点が測定基準軸（測定軸）Ｃと一致するように、コリメーター対物レンズＫの位置を測定基準軸Ｃに対して垂直方向に調整可能な構造にしてある。
【００１８】
被検レンズＬは第１面から第Ｖ面まで複数のレンズ面で構成されており、レンズ取り付けマウントＭに固定されている。反射像はコリメーター対物レンズＫを介して結像面チャートＩに結像する。偏心測定者は、結像面チャートＩに対する反射像の振れ量を接眼レンズＥで観察する。指標チャートＴと結像面チャートＩはハーフミラーＨに対して等価な位置に設定されている。指標チャートＴの球心反射像は結像面チャートＩの位置に反転した等倍像で結像される。図２に観察視野を示す。図２では、指標チャートＴの反射像の中心を簡易的に「＋」で表しており、結像面チャートＩに対してΔＹ’，ΔＺ’のずれ量を持つ場合を描いている。
【００１９】
光源Ｒ、指標チャートＴ、ハーフミラーＨ、コリメーター対物レンズＫ、結像面チャートＩ、接眼レンズＥによって、オートコリメーション光学系Ｕが構成される。偏心側定時には、オートコリメーション光学系Ｕと被検レンズＬの相対的な距離を測定基準軸Ｃに沿って変化させ、偏心計算装置Ｐで求めた被検レンズの各被検面の見かけの球心位置ＣＶに指標チャート像を投影して、第１面から順に偏心量の測定を行う。
【００２０】
ここで「見かけの球心位置」とは、被検レンズＬの第１面側から見た場合の被検面の球心位置のことであり、被検レンズＬの設計データ（各面の曲率半径、間隔、屈折率、光線有効径）から偏心計算装置Ｐによって近軸計算で算出する。また「見かけの曲率半径」は、被検面の見かけの頂点位置（表面位置）と見かけの球心位置（曲率中心位置）との距離で定義される。
【００２１】
レンズ取り付けマウントＭは、そのマウント面が測定基準軸Ｃに対して垂直となるように調整できる煽り調整可能な構造であり、測定基準軸Ｃと垂直方向な方向に移動可能な可動ステージＳに固定されている。可動ステージＳは、測定基準軸Ｃ方向に移動可能な可動ステージＱに設置されており、マウントＭを紙面での上下方向の移動と紙面で奥側から手前側方向の２軸の移動が可能となるように設定している。可動ステージＱは測定基準軸Ｃ方向に伸びるレールＮの上を紙面で左右方向に可動に設定してある。各ステージの移動方向の座標系は、紙面左右方向をＸ軸とし、被検レンズ第１面の頂点を原点とし左方向がマイナス、右方向をプラスとしている。紙面上下方向をＹ軸、紙面奥から手前方向をＺ軸としている。
【００２２】
測定基準軸Ｃ方向に伸びるレールＮは、高精度金属レールで作成し、高精度に平面加工された堅牢な定盤の上に敷設することで、可動ステージＳ，Ｑのステージ移動量１ｍ範囲に対して傾き誤差を１０秒から２０秒程度に抑えている。更に高精度を実現させるためには、セラミックまたは、天然の深成岩などを精密加工した石柱を軸とし、エアーベアリングを用いたステージにすることで、ステージ移動量１ｍ範囲に対して傾き誤差５秒以下が実現可能である。
【００２３】
次に偏心量を測定する手順について説明する。
（１）交換可能なコリメーター対物レンズＫをオートコリメーション光学系Ｕに装着し、指標チャートＴの投影像の基準原点が測定基準軸Ｃと合致するようにコリメーター対物レンズＫを調節し固定する。
（２）マウントＭが測定基準軸Ｃに対して垂直になるように煽り調整を行う。
（３）マウントＭの中心が測定基準軸Ｃと一致するように可動ステージＳを調整し、その位置で移動量検出装置ＷのＹ軸方向、Ｚ軸方向の値を基準原点に設定する。
（４）マウントＭに被検レンズＬを装着し、被検レンズＬの第１面頂点に指標チャート像が結像するように測定軸方向可動ステージＱを移動させ、その位置での移動量検出装置ＷのＸ軸の値を基準原点に設定する。
（５）被検レンズＬの設計基準状態（偏心が全く無い状態）での設計データから、被検レンズＬの第１面頂点を原点とし、第１面から最終面までの設計上の見かけの球心位置、見かけの頂点位置、見かけの曲率半径を偏心計算装置Ｐで算出する。
（６）算出した各被検面の設計上の見かけの球心位置に指標チャートＴの投影像が投影されるように、移動量検出装置ＷのＸ軸移動量を確認しながら、可動ステージＱを移動させる。
（７）観察系結像面（結像面チャートＩ）に結像した球心反射像を接眼レンズＥで観察する。
（８）被検面に偏心がある場合は、球心反射像が観察系結像面チャート原点に対してずれている。この場合、可動ステージＳを移動させて球心反射像を結像面チャート原点に一致させる。このときの可動ステージＳのＹ方向、Ｚ方向の移動量ΔＹ，ΔＺを移動量検出装置Ｗで検出し、値を偏心計算装置Ｐに送る。この値が測定された見かけの球心位置に相当する。
【００２４】
被検レンズＬに偏心が全くなく、被検レンズＬの光軸と測定基準軸Ｃが一致していれば、設計上の見かけの球心位置に投影された指標チャート像の光線は、被検面で反射され、もと来た光路を逆に戻る。戻る光線はハーフミラーＨで光路が２分割され一方は指標チャート面に結像し、他方の光線は指標チャートと等価の距離に設定された接眼系の結像面チャート上に結像する。被検レンズ系Ｌに偏心が全くなく、被検レンズＬの光軸と測定基準軸Ｃが一致していれば、球心反射像は観察系結像面チャート中央の原点に一致する。
【００２５】
被検レンズＬに偏心が存在すると球心反射像は観察系視野の結像面チャート原点位置からずれる。従来の偏心測定方法では、このずれ量ΔＹ’，ΔＺ’を検出して偏心量を算出していたが、本実施例では可動ステージＳの移動量を移動量検出装置Ｗで検出し、偏心計算装置Ｐで実際の見かけの球心位置を算出する。移動量検出装置ＷはＸ，Ｙ，Ｚ軸の各移動ステージ部分に設置されたマグネスケール等のセンサーからの移動量情報を読み取り、移動量を検出している。本実施例では、測定基準軸Ｃに対するステージＳの移動量ΔＹ，ΔＺが被検面の見かけの球心位置の平行偏心量そのものになる。
【００２６】
従来方式で、被検面の見かけの球心位置の平行偏心量ΔＹ，ΔＺを求めるためには、観察視野での球心反射像のずれ量ΔＹ’，ΔＺ’を検出し、コリメーター対物レンズの投影倍率を掛け合わせ、反射像は２倍になっているので１／２にして算出していた。このため、コリメーター対物レンズを交換したり、焦点距離可変レンズにしたりした場合は、そのつどコリメーター対物レンズの投影倍率を所定の倍率に変更し計算する必要があった。しかし本方式では、コリメーター対物レンズの投影倍率に関係なく、ステージの移動量ΔＹ，ΔＺそのものが被検面の見かけの平行偏心量になるので、計算アルゴリズムが従来タイプよりも単純になるメリットがある。
【００２７】
次に、偏心測定された見かけの球心位置情報から偏心測定結果を算出し、表示するまでのフローを図３を用いて説明する。
【００２８】
ステップＳ１では、偏心計算装置Ｐへ披検レンズＬの各面の曲率半径、面間隔、屈折率、光線有効径データ等の被検レンズＬの既知のデータを入力する。被検レンズＬがズームレンズ等のように複数のレンズ群に分割されている場合は、レンズ群の情報等も合わせて入力する。なお、偏心測定前にここで入力すべきデータが既に入力されている場合は、このステップは省略する。
【００２９】
ステップＳ２では、被検レンズＬ全体のレンズ断面図が偏心計算装置の表示画面（ディスプレイ画面）や出力装置Ｊの出力（紙面）で適切な大きさとなるように表示倍率を設定する。被検レンズＬの面間隔データから光軸方向の大きさを、光線有効径データから光軸と垂直方向の大きさを算出し、レンズ断面図が表示画面に適切な大きさで表示される倍率を算出する。また、意図的に表示倍率を一定の値に統一したい場合は任意に設定可能とする。
【００３０】
また、ステップＳ２では、偏心誇張倍率の設定も行う。偏心誇張倍率の設定は、被検レンズＬの偏心公差に応じて設定可能とする。例えば光線有効径の最大値がφ２０ｍｍの撮影用レンズにおいて、偏心誤差±０．１ｍｍをレンズ断面偏心誇張図において最大光線有効径の範囲内±１０ｍｍに表示したい場合は、偏心誇張倍率＝１０／０．１とし１００倍に設定すればよい。
【００３１】
同等の偏心公差である複数の機種の被検レンズＬの偏心測定結果を比較する場合は、偏心誇張倍率を同一の倍率として比較することが好ましい。
【００３２】
ステップＳ３では、偏心測定装置からの被検レンズＬの各面の見かけの球心位置情報を取得する。情報を取得する方法は、図１に示した偏心測定装置に直接偏心計算装置Ｐを接続し測定値を順次取得する方法だけでなく、偏心測定された情報を記録媒体に保存し、保存された情報から取得しても良い。
【００３３】
ステップＳ４では、被検レンズＬの既知のレンズデータと偏心測定された各面の見かけの球心位置情報から実際の球心位置を光学計算にて算出する。オートコリメーション法にて測定された見かけの球心位置と実際の球心位置は、光学近軸計算にて物点と像点の関係から算出可能である。
【００３４】
ステップＳ５では、各レンズの光軸を算出する。各レンズの光軸は、各レンズを構成する２つの面（物体側面と像側面）の実際の球心位置を結ぶ直線で定義される。
【００３５】
また、別の定義としては、２つの面に交わる直線の各交点での法線とのなす角度が最小となる直線を各レンズの光軸と定義しても同じである。
【００３６】
ステップＳ６では、レンズ全系及び各レンズ群を評価する際に最も相応しいと考えられる評価軸を設定する。評価軸はレンズ全系及び各レンズ群を代表する平均軸として算出してもよく、また任意の値を入力設定しても良い。
【００３７】
評価軸を平均軸として設定する場合、以下に示すようないくつかの方法が考えられるがいずれの方法でも良い。
・設定するレンズ系の各面の球心位置との差が最も小さくなる直線を最小二乗法により算出する方法
・設定するレンズ系の各レンズの光軸中心点との差が最も小さくなる直線を最小二乗法により算出する方法。
・設定するレンズ系の各レンズの光軸の傾き偏心量と平行偏心量の単純な平均値を算出する方法
但し、非特許文献１の中で説明されている方法のように、設定するレンズ系の各面と交わる直線の各交点での法線とのなす角度が最小となる直線を最小二乗法により算出し平均軸として定義することが好ましい。
【００３８】
更に、設定するレンズ系の各面と交わる直線の各交点での法線とのなす角度に、その面の前後の屈折率差を屈折率ウエイトとして掛け合わせ、その値が最小となる直線を最小二乗法により算出し定義することが偏心収差を考慮した場合に最も好ましい平均軸の定義となる。
【００３９】
ステップＳ７では、偏心計算装置Ｐにて算出した被検レンズＬの各レンズの光軸、レンズ全系及びレンズ群の評価軸に偏心誇張倍率を設定し、レンズ断面偏心誇張図として偏心計算装置Ｐの表示画面へ描画表示する。まず、各レンズを構成する２つの面の曲率半径、間隔、光線有効径データから偏心していない設計基準状態での各レンズの形状を決定し、レンズ形状描画倍率を掛け合わせ各レンズ形状を描画するための座標データを算出する。既に算出した各レンズの光軸と測定基準軸との差が偏心量である。各レンズの偏心量の平行偏心量と傾き偏心量のタンジェント成分に偏心誇張倍率をかけ合わせ、偏心誇張表示のための平行偏心量と傾き偏心量を算出し、偏心した状態のレンズ形状座標を座標変換で算出する。
【００４０】
座標変換された偏心した状態の各レンズのデータを基に表示画面にレンズ断面偏心誇張図を表示する。各レンズのレンズ断面偏心誇張図に各レンズの光軸も合わせて表示することにより偏心の状態がより把握し易くなる。
【００４１】
同様に誇張表示されたレンズ全系評価軸、各レンズブロック群の評価軸、偏心していない設計基準状態のレンズ図を表示／非表示の選択指示に従い表示可能とする。
【００４２】
ステップＳ８では、表示されたレンズ断面偏心誇張図から、被検レンズＬに設定された偏心公差よりも逸脱した偏心量の偏心状態があるかを判定し、大きく偏心した部分がある場合は実際にレンズ系に大きな偏心誤差が発生しているのか、それとも偏心測定実測時に測定誤差が発生したのかを確認するため、偏心測定を再測定行う。再測定においても同様の結果である場合は被検レンズＬに大きな偏心誤差が発生していると判断できる。
【００４３】
ステップＳ９では、必要に応じて、レンズ断面偏心誇張図を出力装置Ｊにより、紙、磁気記憶媒体、光記憶媒体等の記録媒体へ出力する。出力方法としては、プリンターからレンズ断面偏心誇張図をプリントアウトする方法、他のパーソナルコンピューター等で表示可能なビットマップ形式やＪＰＥＧ形式などの画像表示形式で磁気記憶媒体や光記憶媒体に出力する方法がある。
【００４４】
ステップＳ１０では、必要に応じて、偏心量数値データを出力装置Ｊにより、記録媒体に出力する。出力方法としては、プリンターから偏心量を平行偏心成分と傾き偏心成分との組み合わせで数値データをプリントアウトする方法、他のパーソナルコンピューター等で表示可能なテキスト形式などで記録媒体に出力する方法がある。
【００４５】
次に本実施例で説明した表示方法で表示した例について説明する。
【００４６】
図４は偏心測定結果をレンズ断面偏心誇張図で表示した一例である。図４に示すレンズ断面図の紙面左側が物体側、右側が像側である。被検レンズは、物体側から順に、Ｇ１〜Ｇ１１までの１１枚構成のズームレンズであり、４つのレンズ群に分かれている。第１レンズ群はＧ１からＧ３、第２レンズ群がＧ４からＧ６、第３レンズ群がＧ７からＧ９、第４レンズ群がＧ１０からＧ１１である。
【００４７】
図中、測定基準軸は一点鎖線で表示している。レンズ系全体の評価軸を太線、各レンズ群の評価軸を中線、各レンズの光軸を細線で表示している。
【００４８】
レンズ系の全体の評価軸及び各レンズ群の評価軸は、評価軸と各レンズ面の法線との角度が最も小さくなるように最小二乗法で平均軸として設定している。この評価軸の定義は、平均軸として設定するだけではく、適切な値として任意な値を設定可能としている。
【００４９】
ズームレンズにおいて、広角端と望遠端の偏心状態を測定した場合、レンズ系の偏心状態によっては広角端と望遠端でのレンズ系全体の平均軸は一致しない場合がある。同一レンズを評価する場合、広角端と望遠端での評価軸は同一条件で評価し、ズーミングによるレンズ系の偏心状態の変化を把握したい場合がある。そのような場合は広角端と望遠端でのレンズ全系の平均軸を鑑みて平均的で適切な評価軸を設定し、広角端と望遠端を同一の評価軸に設定し評価するのが好ましい。また、評価軸は表示することも、非表示にすることも任意に設定可能としている。
【００５０】
レンズ系を表示する座標系の符号は、「レンズ設計法」（松居吉哉著、共立出版）に記載されている方法にしたがい、図５に示すように、物体側から像側へ向かう方向を正とし、光軸をＸ軸、光軸と直交し紙面下側から上側へ向かう方向を正とする軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に直交し紙面左側から右側に向かう軸をＺ軸と定義している。
【００５１】
図４に示す例では、２つのレンズ断面偏心誇張図の組み合わせでレンズ系の偏心状態を表示している。側面（Ｓｉｄｅ  Ｖｉｅｗ）から見たＸＹ断面図と、底面（Ｂｏｔｔｏｍ  Ｖｉｅｗ）から見たＸＺ断面図である。この２つの断面図の組み合わせでレンズ系の偏心状態が、上下方向、左右方向にどのように偏心しているかが視覚的に理解できる。
【００５２】
レンズの断面図を表示画面に適切な大きさで表示できるように、レンズ形状の表示倍率を任意に設定可能としている。
【００５３】
設定したレンズ形状表示倍率と整合性のあるレンズ形状表示倍率スケールを図４の下側に併記している。
【００５４】
実際のレンズ系に発生する偏心誤差量は微量であるため、実測偏心量を実際のレンズ表示倍率で表示しても偏心状態は視覚的には全く認識できない。そこで偏心量が視覚的に認識できるように、適切な偏心誇張倍率を任意に設定可能とし、偏心誇張倍率と整合性のある偏心誇張倍率スケールを図４の左側に併記している。
【００５５】
レンズの偏心量を数値表示する場合、平行偏心量と傾き偏心量で表示し、平行偏心量表示単位はｍｍ、傾き偏心量は角度単位の分又は秒で表示するのが一般的である。
【００５６】
レンズ断面偏心誇張図を描画する際、平行偏心量には偏心誇張倍率をそのまま掛け合わせるが、傾き偏心量については、傾き偏心の角度にそのまま偏心誇張倍率を掛け合わせると、不都合が生じる。傾き偏心量の角度に大きな偏心誇張倍率を設定した場合は、平行偏心誇張量に対して角度偏心誇張量が大きくなり過ぎ、平行偏心量と傾き偏心量の整合性が悪くなり、不自然なレンズ断面偏心誇張図となるからである。
【００５７】
そこで、傾き偏心量のタンジェント成分に偏心誇張倍率を掛け合わせて、偏心誇張表示角度を決定する。これにより平行偏心量と傾き偏心量の整合性がとれ、偏心誇張倍率を大きな値に設定しても、適切なレンズ偏心誇張図が実現可能となる。この手法は実測偏心状態をレンズ断面偏心誇張図で表現する際の重要なポイントである。
【００５８】
図６には図４に示した例の偏心状態と同じ状態を示したものであるが、レンズ全系の平均軸は表示せずに、測定基準軸をレンズ全系評価軸に設定している。レンズ系の偏心状態を測定する場合、レンズ系の設計基準となるレンズ取り付け基準面を偏心測基準軸と一致させて偏心量を実測するのが好ましい。その際は測定基準軸が設計基準光軸と一致することになり、測定基準軸をレンズ全系の評価軸に設定するのが適切である。各レンズが、あるべき設計基準状態からどのように偏心しているかを判り易く表示するために、設計基準状態のレンズ図を目立たない線で描画し、実際に偏心している状態を強調線で描画した例である。
【００５９】
設計基準状態のレンズ図は表示することも、非表示にすることも任意に設定可能としている。
【００６０】
ズームレンズの広角端と望遠端の偏心測定結果をＸＹ断面のみを並べた例を図７に示す。図７の紙面上側が広角端での偏心状態を示すレンズ断面偏心誇張図で、紙面下側が望遠端での偏心状態を示すレンズ断面偏心誇張図である。
【００６１】
ズーミングによる各レンズ群の移動は、第１レンズ群と第３レンズ群は像面に対して静止しており移動しない。第２レンズ群は広角端から望遠端へズーミングする際に物体側から像面側へ単調に移動する。第４レンズブロック群は広角端から望遠端へズーミングする際に初め物体側へ移動した後に物体側へ凸状の軌跡を描きながら像側へ移動する。図６には、各レンズ群の移動の軌跡を矢印線で示している。
【００６２】
図７に示すレンズ断面偏心誇張図は、第２レンズ群が大きく偏心している状態を示している。この第２レンズ群の広角端の偏心状態と望遠端の偏心状態を比較すると、視覚的に把握でき、偏心誤差発生の原因解析が容易となる。
【００６３】
図７の広角端の偏心状態を示す図に、点線で望遠端の第２レンズブロック群の図を重ねて表示している。また望遠端の偏心状態を示す図に、点線で広角端の第２レンズ群の図を重ねて表示している。
【００６４】
この図を見ると、第２レンズ群のズーミングによる偏心状態の変化が、一目瞭然に把握できる。第２レンズ群のズーミングにより移動する摺動部ガイドに傾き偏心が発生していることが推測できる。第２レンズ群のズーミングによる移動量が２８ｍｍで、ズーミングによる偏心状態の平行偏心成分が０．０５ｍｍであることがこの図から読み取れる。第２レンズ群の摺動部ガイドの傾き量はｔａｎ−１（０．０５／２８）＝６分であることが容易に得られる。そして、その対策としてレンズ形状表示倍率スケールで光軸上３８ｍｍ近辺の位置を支点として摺動部ガイドの傾き偏心を補正すればよいことが容易に理解できる。
【００６５】
図８に示すレンズ断面偏心誇張図も、第２レンズ群が大きく偏心している状態を示している。図７の例と比較すると、広角端での偏心状態は同じであるが望遠端での第２レンズ群の偏心状態がレンズ全系評価軸に対して平行に移動している例を示している。図８に示す例の場合、第２レンズ群のズーミングによる摺動部ガイドの傾き偏心の誤差成分は無いことが理解できる。第２レンズ群の傾き偏心量６分の原因は第２レンズブロック群のレンズ保持枠が摺動部に対して傾いていると推測できる。
【００６６】
対策として第２レンズ群のレンズ保持枠の傾きを６分補正するとともに、平行偏心成分の０．０５ｍｍをあわせて補正すればよいことが容易に理解できる。
【００６７】
このようにレンズ断面偏心誇張図で偏心測定結果を表示することにより、偏心測定した結果を、レンズ設計者、鏡筒設計者、部品加工担当者、組み立て担当者、レンズ評価担当者が容易に把握できる。レンズ系の偏心状態をレンズ断面偏心誇張図に作図的解析することにより偏心問題対策案を迅速に提案実施することが可能となる。
【００６８】
具体的な例を挙げると、
（ａ）レンズ鏡筒部品がそれぞれ加工公差内に加工されていたとしても、レンズ系として組み上げられた状態では予想以上に偏心誤差が発生している場合が多々ある。これは組み立て時にレンズ鏡筒部品に予想外の変形が発生する場合があるからである。レンズ系として組み上げられた状態での偏心状態をレンズ断面偏心誇張図で解析することにより、鏡筒設計者はどの部品のどの部分に問題が潜在しているのか解析の手がかりを掴み、鏡筒構造対策を行うための有効な情報を得ることが可能となる。
（ｂ）鏡筒部品加工担当者は、実際のレンズ系とレンズ断面偏心誇張図を照らし合わせて、どの部品の加工誤差が問題になっているかを解析することが可能となる。そして、問題となっている偏心量を補正するためには、どの部品のどの部分をどのくらい補正すればよいかを迅速に解析対処可能となる。
（ｃ）組み立て担当者は、実際のレンズ系とレンズ断面偏心誇張図を照らし合わせて、どの部品のどの部分がどっちの方向に偏心しているかを把握することで、鏡筒組み立て時に偏心誤差を緩和する方向に片寄せ組み立てや、スペーサーやワッシャーでの偏心補正対策等の対策を迅速に対処可能となる。
（ｄ）レンズ評価担当者はレンズ断面偏心誇張図でレンズ系の偏心状態を把握することで、偏心による画質の片ボケ問題やフレアー問題との関連を容易に把握することが可能になり、鏡筒部品加工担当者、組み立て担当者との連係で高品質なレンズ系を安定生産させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】偏心測定装置の概略図である。
【図２】観察系視野の説明図である。
【図３】偏心測定結果の表示方法のフローチャートである。
【図４】レンズ断面偏心誇張図の一例である。
【図５】図４の座標系を説明するための図である。
【図６】レンズ断面偏心誇張図の一例である。
【図７】レンズ断面偏心誇張図の一例である。
【図８】レンズ断面偏心誇張図の一例である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｒ  光源
Ｔ  指標チャート
Ｈ  ハーフミラー
Ｋ  コリメーター対物レンズ
Ｉ  結像面チャート
Ｅ  接眼レンズ
Ｕ  オートコリメーション光学系
Ｌ  被検レンズ
Ｓ  測定軸と垂直方向可動ステージ
Ｑ  測定軸方向可動ステージ
Ｎ  測定軸方向レール
【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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【図７】
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【図８】
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