(57)【要約】【課題】短時間で簡易にレンズ計上を測定することのできる測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】  レンズ基板を載置固定するステージと、レンズ基板の表面を検出する変位センサを備え、同一直線上に並んで配列された複数のプローブと、を含むレンズ形状測定装置とする。【選択図】図１
2012047701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ基板を載置固定するステージと、
前記レンズ基板の表面を検出する変位センサを備え、同一直線上に並んで配列された複数のプローブと、
を含む
レンズ形状測定装置。
【請求項２】
前記複数のプローブは、奇数本であり、真ん中に配置されるプローブは、前記レンズ基板の光軸上に配置される請求項１に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項３】
前記プローブは、接触式のプローブである請求項１または２に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項４】
前記ステージは、前記レンズ基板の光軸方向の軸を中心に回転自在とされた請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ形状測定装置。
【請求項５】
前記ステージには、前記レンズ基板の固定されたヤトイに嵌合する勘合溝が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの３次元形状を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックレンズでは、その表面を切削研磨することにより光学面が形成される。例えば、下記特許文献１では、ヤトイに固定したレンズ基板を取り付け台に設置し、弾性材料によって構成されたバルーン部材表面に配設された研磨パッドによってレンズ基板を研磨することが記載されている。
【０００３】
この研磨加工において、レンズ表面を削り過ぎると所望の光学性能が得られないため、研磨後のレンズ基板の形状を測定し、厳重に管理することが必要とされている。
レンズ基板の形状を測定する方法としては、例えばプローブをレンズ上で走査する方法がある。下記特許文献２では、プローブをレンズ上の所望の位置に移動させて、レンズの配置されたステージを回転させながら測定データの取り込みを行うことが記載されている。そして、ステージが１回転すると、プローブをレンズ上の別の箇所に移動させ、再びステージを回転させながら測定データの取り込みを行う。そして、この動作を繰り返すことによって、レンズの３次元形状を測定することが記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献３の測定器具では、スタイラスアームが旋回する軸と一致する曲率半径を有する湾曲した回折格子を干渉計ｚ変位プロバイダに用いている。このため、長い範囲に渡って正確なｚ変位測定を行うことが可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８３７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５５４５号公報
【特許文献３】特表２００８−５３３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、物体の形状を測定する方式には、接触式のプローブを用いる場合と非接触式のプローブを用いる場合とがある。
ところが、接触式のプローブでは、レンズの周縁部を測定する場合、特に累進屈折力レンズの近用部付近のようにレンズ表面の落ち込み傾斜角度が大きい場合には、レンズ表面へのプローブの接触圧によってレンズが傾いたり、ずれてしまったりすることがある。このため、レンズ周縁部の高さが実際よりも低く計測される。
【０００７】
一方、上記特許文献２に記載された装置では、光プローブを用いた非接触方式を用いているので、このような不具合が回避される。
しかし、レンズ全体の形状を測定するためには、レンズの径方向におけるプローブの位置を変えて何度も繰り返し測定を行わなければならず、手間がかかる。
【０００８】
また、上記特許文献３に記載された測定器具では、精度の高い詳細なデータが得られるものの、その分だけ必要とする測定時間も長い。したがって、例えば設計確認用のために、少ない頻度で精密測定を行う場合にはそれほど問題無いが、頻繁に測定を行うことが求められる場合には、測定時間が長いことによるコストも増大する。
例えば、量産時においては、研磨装置のバルーン圧が低下していないか等、研磨装置の正常な動作を確認するため、日々定期的にレンズを抜き取り、研磨後のレンズ形状を測定することが行われる。こうした検査においては、短時間で簡易に測定できることが好ましい。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載された測定器具は、精度が高い分、操作が複雑であるため、オペレータの熟練を必要とする。しかし、上述のような生産管理を行う上では、オペレータの熟練度に関わらず、誰もが容易に扱えることが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短時間で簡易にレンズ形状を測定することのできる測定装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によるレンズ形状測定装置は、レンズ基板を載置固定するステージと、レンズ基板の表面を検出する変位センサを備え、同一直線上に並んで配列された複数のプローブと、を含む。
本発明のレンズ形状測定装置によれば、複数のプローブを備えているため、レンズ基板上の複数個所を同時に測定することができ、また、プローブによってレンズ基板に圧力の加えられる作用点を複数個所に点在させることが可能である。
【００１２】
また、複数のプローブは奇数本であり、配列された複数のプローブのうち真ん中に配置されるプローブは、レンズ基板の光軸上に配置されることが好ましい。
プローブをレンズ基板の光軸上に配置することにより、研磨量のずれの生じやすい光軸位置上の高さを測定することができ、簡易に測定を行いながらも、確実にレンズ基板の研磨状態を調べることができる。
またさらに、複数のプローブが奇数本であることにより、レンズ基板の光軸上に配置されたプローブを中心として、その他のプローブを対称に配置することが可能になる。これにより、各プローブがレンズ基板に当接した際にレンズ基板に加えられる圧力が釣り合うため、レンズ基板のずれが抑制される。したがって、より精度の高い測定データが得られる。
【００１３】
また、レンズ基板を配設するステージは、配設されたレンズの光軸方向の軸を中心に回転自在とされることが望ましい。レンズ基板をその光軸方向の軸に回転可能に配設することにより、レンズ基板の配置向きを自在にでき、任意の箇所を測定できる。また、プローブをレンズ基板に当接させたままレンズ基板を回転させることにより、レンズ基板の連続したプロファイルデータが得られる。
【００１４】
また、レンズ基板を配設するステージには、ヤトイを固定可能な嵌合溝が設けられていることにより、研磨工程においてヤトイに固定されたレンズ基板を、ヤトイと一体にしてそのままステージに設置できる。
これにより、研磨工程後のレンズをレンズ形状測定装置に設置する作業が簡易化されるため好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レンズ基板上の複数個所を同時に測定できるため測定時間を短縮でき、簡易に測定を行うことができる。
また、プローブの接触によって圧力の加えられるレンズ基板上の作用点が複数点在するため、力の作用方向を分散でき、レンズのずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレンズ形状装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係るレンズ形状装置の回転部を斜め情上方から見た模式図である。
【図３】本発明に係るレンズ形状装置の回転部の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明のレンズ形状測定装置１００を正面上方から見た模式図である。本発明によるレンズ形状測定装置は、レンズ基板２０が固定されるステージ１と、レンズ基板２０の表面位置を検出する変位センサを備えたプローブ１０を有する。
【００１９】
ステージ１は、例えば平板状のベース６上に配設された基底部２と、基底部２に対して回転自在に接続された回転部３とによって構成される。また、回転部３には、レンズ基板２０が固定されたヤトイ２１が接続固定される。
【００２０】
ステージ１の基底部２には、水平移動機構８が取り付けられており、ステージ１は図中例えば左右方向にスライド移動することが可能である。これにより、測定時におけるレンズ基板２０の配置が調整される。
また、基底部２の側面には指示針５が配設されている。この指示針５は、ステージ１の水平移動に伴い、ベース６上に配設された目盛り７上を移動することで、ステージ１の移動量を簡易に指し示す。
【００２１】
図中においてこの水平移動機構８は、例えばねじ切りの設けられたハンドル等によって構成されており、このハンドルを手動にて回すことによりステージ１が移動する。また、例えばステッピングモータ等によって水平移動機構８を構成し、自動でステージ１を移動させてもよい。
【００２２】
また、基底部２の上面には、回転部３が基底部２に対して回転自在に接続固定されている。図２は、回転部３付近を拡大した拡大斜視図である、回転部３を回転させることにより、ヤトイ２１を介して回転部３に接続固定されたレンズ基板２０が回転する。この時、レンズ基板２０の光軸と回転部３の回転軸Ｃが一致することが望ましい。
また、回転部３の周縁部には分度器４が形成されており、指示針５の上端が指し示す分度器４の値によりレンズ基板２０の回転量を知ることができる。
【００２３】
図３は、回転部３の上面図である。回転部３には嵌合溝３１が形成されている。この嵌合溝３１にヤトイ２１の底部を嵌合させることにより、ヤトイ２１が回転部３に固定される。
また、この嵌合溝３１は、回転部３の回転軸に対して非回転対称な形状とされる。したがって、ヤトイ２１、及びヤトイ２１に固定されたレンズ基板２０は、回転部３に対して必ず同じ向き、回転位相で固定される。
【００２４】
例えば上記特許文献１に記載されているように、レンズ基板はヤトイに固定された状態で切削や研磨等の加工が行われる。
研磨工程における研磨量を知るためには、例えば初期状態として、切削を終えたレンズ基板の形状を測定し、次に、同じレンズ基板を研磨工程にかけた後のレンズ形状を測定することが行われる。そして、両者の測定データを比較することにより、研磨工程におけるレンズ基板の研磨量を求めることができる。
【００２５】
この時、正確な研磨量を知るためには、切削工程後のレンズ基板の測定データと、研磨工程後の測定データとが、レンズ基板の同一箇所において測定されたデータであることが好ましい。
【００２６】
これに対して、本実施の形態では、切削、研磨時においてレンズ基板２０を固定していたヤトイ２１がそのまま回転部３に固定される。
また、ヤトイ２１が挿入され、嵌合する嵌合溝３１が、回転部３の回転軸に対して非回転対称な形状とされている。
このため、ヤトイ２１に固定されたレンズ基板２０は、切削後にレンズ基板２０の形状を測定する場合と、研磨後にレンズ基板２０の形状を測定する場合とで、回転部３に対して必ず同じ向きで配置されることになる。したがって、両者においてレンズ基板２０の同じ箇所を測定することが可能となり、レンズ基板２０の研磨具合をより正確に評価することが可能となる。
【００２７】
ここで、図１に戻ると、レンズ基板２０の上方には、レンズ基板２０の表面位置を検出する複数本のプローブ１０が配設される。この複数本のプローブ１０は、支持台９に固定されており、支持台９に連結された垂直方向移動機構１１によって図中上下方向に移動可能とされている。また、複数本のプローブ２０は、それぞれ個別に、支持台９に設けられたスリット９１内を図中左右方向、すなわちレンズ基板２０の径方向にスライド移動可能とされており、同一直線上において任意の箇所に配置可能とされている。
垂直方向移動機構１１は、本実施の形態では例えばねじ切りを設けたハンドル等によって構成されており、このハンドルを回すことでプローブ１０が移動する。ただし、その他の構成によってもよく、ステッピングモータ等により自動で移動させてもよい。
【００２８】
プローブ１０には例えば接触式プローブが用いられる。プローブ１０がレンズ表面を検出する方式は特に限定するものではなく、例えばプローブ１０がレンズ基板２０に接触した際の接触圧を計測するセンサを内臓したものを用いることができる。
また、本実施の形態では、この複数本のプローブ１０は、同一直線上に並んで配列されている。これにより、レンズ基板２０の径方向における複数個所の高さ情報を同時に取得することができ、短時間で容易にレンズ基板２０の詳細な形状を測定することが可能となる。
また、複数本のプローブ１０を用いることにより、プローブ１０をレンズ基板２０の表面に当接させた時の接点が増えるため、レンズ基板２０に加えられる圧力の作用方向を分散でき、レンズ基板２０のずれも抑制される。
【００２９】
また、配列するプローブ１０の本数は、奇数本とすることが好ましく、特に真ん中に配列されるプローブ１０は、レンズ基板２０の光軸上に配置することが好ましい。
レンズ基板の研削や研磨等は、特許文献１に記載されているようにレンズ基板を回転させながら行われる。このため、レンズ基板の光軸位置等の回転中心位置においては、研磨不足により所望の値よりもレンズ高さが高くなったり、逆に研磨のし過ぎによってレンズ高さが低くなったりしやすい。本実施形態のように、プローブ１０をレンズ基板２０の光軸上に配置することで、こうした不具合も確実に検出される。
【００３０】
また、真ん中に配列されるプローブを中心に、その他のプローブが対称的に配置されることがより好ましい。真ん中に配列されるプローブを中心に、その他のプローブが対照的に配置されることにより、プローブがレンズ基板２０の表面に当接した際にレンズ基板２０が受ける圧力の作用方向もほぼ対称となる。
特に、真ん中に配列されるプローブをレンズ基板２０の光軸上に配置している場合には、その他のプローブによって加えられる圧力が釣り合うため、レンズ基板２０のずれをより抑制できる。
【００３１】
また、プローブ１０をレンズ基板２０の表面に当接させた後、回転部３を回転させながら計測を行うことにより、レンズ基板２０の周方向における連続したプロファイルを測定することが可能である。
他にも、簡易に測定を行う場合には、回転部３を回転させずに、レンズ基板２０の表面にプローブ１０を当接させた接点におけるレンズ基板２０の表面位置を測定してもよい。
【００３２】
また、その接点における表面位置を測定した後、垂直方向移動機構１１によってプローブ１０を上昇させる。そして回転部３を回転させてレンズ基板２０を９０度回転させた後、再び垂直方向移動機構１１によってプローブ１０を下降し、レンズ基板２０の表面にプローブ１０を当接させ、その接点におけるレンズ基板２０の表面位置を検出してもよい。
このように、回転部３を回転させることで、任意の位置及び任意の測定ポイント数でレンズ２０の表面形状を測定することが可能である。したがって、必要とされる測定データの情報量、精度に応じた計測を行うことができるため、不必要に時間をかけること無く、より簡易に測定を行うことができる。
【００３３】
また、複数本のプローブ１０は、ゲージメータ１２に接続される。ゲージメータ１２では、例えばレンズ基板２０とプローブ１０との接触圧等のプローブ１０において検出された信号を表示する。なお、ここでは、演算処理部等によって、レンズ基板２０との接触圧をレンズ基板２０の表面の高さ方向の位置情報に変換したものを表示するようにしてもよい。
また、プローブ１０をＡＤコンバータに接続してデジタル出力し、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の外部機器にてレンズ基板２０の表面位置を表示するようにしてもよい。
【００３４】
回転部３を回転させることなく、プローブ１０をレンズ基板２０の表面に当接させた接点における表面位置を検出する場合には、検出された表面位置情報をゲージメータ１２によってすぐさま確認できる。
また、プローブ１０をレンズ基板２０の表面に当接させたまま回転部３を回転させ、レンズ基板２０の連続的なプロファイルを取得する場合には、ＡＤコンバータを用いてＰＣ等に出力し、グラフ表示するようにしてもよい。
【００３５】
このように、本発明によるレンズ形状測定装置１００では、複数本のプローブ１０を備えているため、レンズ基板上の複数個所を同時に測定することができる。このため、より短時間でレンズ形状を測定することができる。
また、複数本のプローブをレンズ基板に当接させることにより、圧力の作用点をレンズ基板上に複数個所点在させることができる。これにより、レンズ基板に加えられる圧力の作用方向が分散され、レンズ基板のずれも抑制することが可能である。
【００３６】
また、本発明によるレンズ形状測定装置１００では、レンズ基板２０を研磨工程におけるヤトイ２１と一体したまま設置することが可能である。そして、レンズ基板２０を設置すると水平方向移動機構８によってレンズ基板２０の位置調整を行い、次いで垂直方向移動機構１１によりプローブ１０を降下させ、レンズ基板２０の表面に当接させるといった簡易な作業によりレンズ形状を測定できる。
このため、作業の熟練に関わらず一定の精度のデータを取得することができるので、品質管理の向上も図れる。
【００３７】
以上、本発明にレンズ形状測定装置の実施の形態について説明した。本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・ステージ、２・・・基底部、３・・・回転部、４・・・分度器、５・・・指示針、６・・・ベース、７・・・目盛り、８・・・水平方向移動機構、９・・・支持台、１０・・・プローブ、１１・・・垂直方向移動機構、１２・・・ゲージメータ、２０・・・レンズ基板、２１・・・ヤトイ、３１・・・嵌合溝、９１・・・スリット
【図１】
2012047701.tif 000003
【図２】
2012047701.tif 000004
【図３】
2012047701.tif 000005