JP3410902B2 - Lens surface eccentricity measuring method and lens surface eccentricity measuring device - Google Patents
Lens surface eccentricity measuring method and lens surface eccentricity measuring deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はレンズ面偏心測定
方法およびレンズ面偏心測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens surface decentering measuring method and a lens surface decentering measuring apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】2枚以上のレンズで構成されるレンズ系
における各レンズ面の偏心の測定に関しては従来から、
特開平2−99841号公報や特開平3−107739
号公報記載の技術が知られている。しかし、これら公報
に記載された技術では偏心測定の対象となる「被検レン
ズ面」は球面であり、被検レンズ面の曲率中心位置から
偏心を求めている。2. Description of the Related Art Conventionally, measurement of decentering of each lens surface in a lens system composed of two or more lenses is
JP-A-2-99841 and JP-A-3-107739
The technique described in the publication is known. However, in the techniques described in these publications, the “lens surface to be inspected” that is the target of eccentricity measurement is a spherical surface, and the eccentricity is obtained from the center of curvature of the inspected lens surface.
【0003】レンズ系中に非球面が含まれる場合、被検
レンズ面が非球面であると、被検レンズ面の偏心は近軸
曲率中心の位置のみでは完全に特定できず、非球面軸の
傾きをも知る必要があり、上記公報記載の技術では非球
面の偏心を測定することが困難であった。When an aspherical surface is included in the lens system, if the lens surface to be inspected is aspherical, the decentering of the lens surface to be inspected cannot be completely specified only by the position of the paraxial curvature center, and the aspherical axis It is also necessary to know the inclination, and it has been difficult to measure the eccentricity of the aspherical surface with the technique described in the above publication.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、2枚以上のレンズで構成されて非球面を含む
レンズ系における所望の被検レンズ面の偏心量と偏心方
向とを測定するレンズ面偏心測定方法の実現を課題とす
る。In view of the above-mentioned circumstances, the present invention measures a desired decentering amount and decentering direction of a lens surface to be tested in a lens system including two or more lenses and including an aspherical surface. The challenge is to realize a lens surface decentering measurement method.
【0005】この発明の別の課題は、上記方法を実現す
るためのレンズ面偏心測定装置の実現にある。Another object of the present invention is to realize a lens surface eccentricity measuring device for realizing the above method.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明の「レンズ面偏
心測定方法」は、1以上の非球面を含む3以上のレンズ
面を有する被検レンズ系における所望の被検レンズ面の
偏心量と偏心方向を求める方法である。The "lens surface eccentricity measuring method" of the present invention provides a desired eccentricity of a lens surface to be tested in a lens system to be tested having three or more lens surfaces including one or more aspherical surfaces. This is a method of obtaining the eccentric direction.
【0007】この発明における「被検レンズ系」は2枚
以上のレンズにより構成される。従って、レンズ系に含
まれるレンズ面の最小数は、2枚のレンズを接合した場
合の3面である。そして、被検レンズ系の有するレンズ
面中に少なくとも1面の非球面が含まれるのである。The "test lens system" in the present invention is composed of two or more lenses. Therefore, the minimum number of lens surfaces included in the lens system is three when two lenses are cemented. Then, at least one aspherical surface is included in the lens surface of the lens system to be tested.
【0008】「被検レンズ系」は、鏡筒に対して組付け
られてレンズユニット(例えばズームレンズ等)を構成
している場合もあるし、例えば上記ズームレンズを構成
するために、鏡筒に途中まで組付けられ「ズームレンズ
系の一部をなすレンズ系」であってもよい。The "lens system to be inspected" may be assembled to the lens barrel to form a lens unit (for example, a zoom lens or the like). For example, in order to configure the zoom lens, the lens barrel is used. It may be a “lens system that is a part of the zoom lens system” that is assembled halfway.
【0009】請求項1記載の発明は、以下の如き特徴を
有している。被検レンズ系の基準光軸方向から、所望の
被検レンズ面に集束性もしくは発散性の照射光束を照射
する。上記被検レンズ面からの反射光束を、基準光軸に
実質的に光軸を合致させた結像光学系により、被検レン
ズ面の曲率中心、または近軸曲率中心及び非球面軸から
所定距離の位置にある非球面部分の曲率中心の各近傍位
置を物点とする像として、撮像手段の受光面上に結像さ
せる。上記各像の重心位置座標と被検レンズ系のデータ
とを用いて所定の演算を行ない、所望の被検レンズ面の
偏心量および偏心方向を求める。The invention according to claim 1 has the following features. A desired or inspected lens surface is irradiated with a converging or diverging irradiation light beam from the reference optical axis direction of the inspected lens system. The reflected light beam from the lens surface to be inspected is formed at a predetermined distance from the center of curvature of the lens surface to be inspected, or the paraxial center of curvature and the aspherical axis by an imaging optical system in which the optical axis is substantially aligned with the reference optical axis. The image is formed on the light receiving surface of the image pickup means as an image with the object points at the respective positions near the center of curvature of the aspherical portion at the position. A predetermined calculation is performed using the coordinates of the barycentric position of each image and the data of the lens system to be inspected to obtain a desired eccentricity amount and eccentric direction of the lens surface to be inspected.
【0010】「被検レンズ面」は、被検レンズ系の有す
るレンズ面の内で偏心測定の対象となるレンズ面であ
る。被検レンズ面は所望のレンズ面であるから、被検レ
ンズ系における任意のレンズ面を被検レンズ面とするこ
とができ、勿論、被検レンズ系の有する全てのレンズ面
を被検レンズ面とすることができる。The "lens surface to be inspected" is a lens surface which is an object of eccentricity measurement among the lens surfaces of the lens system to be inspected. Since the lens surface to be inspected is a desired lens surface, any lens surface in the lens system to be inspected can be the lens surface to be inspected. Of course, all the lens surfaces of the lens system to be inspected are to be inspected. Can be
【0011】被検レンズ面が2以上あるときには、照射
光束の照射側から順次、各被検レンズ面の偏心量および
偏心方向を測定することができる(請求項2)。When there are two or more lens surfaces to be inspected, the eccentricity amount and the eccentric direction of each lens surface to be inspected can be measured sequentially from the irradiation side of the irradiation light beam (claim 2).
【0012】「基準光軸」は、被検レンズ系における設
計上の光軸を言うが、具体的には被検レンズ系を保持す
る鏡筒の中心軸と考えても良い。The "reference optical axis" refers to the designed optical axis of the lens system to be inspected, but specifically it may be considered as the central axis of the lens barrel holding the lens system to be inspected.
【0013】上記のように、偏心測定の対象は被検レン
ズ面の「偏心量と偏心方向」とである。ここで、これら
偏心量と偏心方向とを図4を参照して説明する。図4に
おいて、符号S1,S2,S3,S4は、被検レンズ系1に
おけるレンズ面を示す。レンズ面S1〜S4のそれぞれが
「被検レンズ面」であるとする。また、レンズ面S1,
S3は「非球面」で、レンズ面S2,S4は「球面」であ
るとする。直線2は「基準光軸」を示している。As described above, the object of eccentricity measurement is the "eccentricity amount and eccentric direction" of the lens surface to be tested. Here, the amount of eccentricity and the eccentric direction will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numerals S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 denote lens surfaces in the lens system 1 to be tested. It is assumed that each of the lens surfaces S 1 to S 4 is a “test lens surface”. Also, the lens surface S 1 ,
S 3 is an “aspherical surface”, and the lens surfaces S 2 and S 4 are “spherical surfaces”. The straight line 2 indicates the “reference optical axis”.
【0014】先ず、球面であるレンズ面S2,S4に就い
て見ると、図中、符号S2',S4'はそれぞれ、レンズ面
S2,S4の「曲率中心」を示す。レンズ面S2,S4は球
面であるので、この場合の偏心量は、曲率中心S2’
S4’の基準光軸2からの「ずれ量」、即ち図中の距
離:σ2,σ4により一義的に定まる。即ち、レンズ面S
2,S4に就いては、σ2,σ4が「偏心量」である。First, regarding the lens surfaces S 2 and S 4 which are spherical surfaces, reference numerals S 2 ′ and S 4 ′ in the figure indicate the “centers of curvature” of the lens surfaces S 2 and S 4 , respectively. Since the lens surfaces S 2 and S 4 are spherical surfaces, the eccentricity in this case is the center of curvature S 2 '
It is uniquely determined by the “deviation amount” of S 4 ′ from the reference optical axis 2, that is, the distances in the figure: σ 2 , σ 4 . That is, the lens surface S
2 and S 4 , σ 2 and σ 4 are “eccentricity amounts”.
【0015】基準光軸2と曲率中心S2’とを含む平面
が基準光軸2に直交する面内でどの方向に向いているか
がレンズ面S2の「偏心方向」を与え、曲率中心S4’と
基準光軸2とを含む平面が基準光軸2に直交する面内で
どの方向に向いているかがレンズ面S4の「偏心方向」
を与える。The direction in which the plane including the reference optical axis 2 and the center of curvature S 2 'is oriented in the plane orthogonal to the reference optical axis 2 gives the "eccentric direction" of the lens surface S 2 , and the center of curvature S 4 'whether a plane including the reference optical axis 2 is oriented in any direction in a plane orthogonal to the reference optical axis 2 of the lens surface S 4 "eccentric direction"
give.
【0016】次に、非球面であるレンズ面S1,S3の場
合を説明する。周知の如く、非球面は一般に、非球面軸
に合致させてY軸を取り、Y軸に直交させてh軸を取る
とき、
Y=f(h)=(h2/R)/[1+√{1−(K+1)(h2
/R2)}+Ah2+Bh4+Ch6+...
で表わされる曲線をY軸の回りに回転させて得られる曲
面であり、R,K,A,B,C,D,..により特定さ
れる。非球面軸は従って非球面における回転対称軸であ
る。上記「R」は非球面における非球面軸近傍の曲率半
径即ち「近軸曲率半径」であり、この近軸曲率半径を持
つ非球面部分を「近軸球面部分」、その曲率中心を「近
軸曲率中心」と言う。非球面形状と上記Y,h座標軸の
関係を説明図として図5に示す。図5において、符号
S’が近軸曲率中心を示す。Next, the case of the aspherical lens surfaces S 1 and S 3 will be described. As is well known, an aspherical surface generally has the Y-axis aligned with the aspherical surface axis and the h-axis orthogonal to the Y-axis: Y = f (h) = (h 2 / R) / [1 + √ {1- (K + 1) (h 2
/ R 2 )} + Ah 2 + Bh 4 + Ch 6 +. . . It is a curved surface obtained by rotating the curve represented by the formula (1) around the Y-axis, and R, K, A, B, C, D ,. . Specified by. The aspherical axis is therefore the axis of rotational symmetry in the aspherical surface. The “R” is a radius of curvature in the vicinity of the aspherical surface axis of the aspherical surface, that is, a “paraxial radius of curvature”. An aspherical surface portion having this paraxial radius of curvature is a “paraxial spherical surface portion”, and its center of curvature is a “paraxial surface radius”. The center of curvature ". The relationship between the aspherical shape and the Y and h coordinate axes is shown in FIG. 5 as an explanatory diagram. In FIG. 5, reference numeral S'denotes the paraxial curvature center.
【0017】図4に戻ると、図中における符号S1',S
3'はそれぞれ、レンズ面S1,S3の近軸曲率中心を示
し、直線S1'',直線S3''がそれぞれ、レンズ面S1,
S3の非球面軸を示す。Returning to FIG. 4, reference numerals S 1 'and S in the figure.
3 'each represents a paraxial curvature center of the lens surface S 1, S 3, the straight line S 1' ', the straight line S 3' 'respectively, the lens surfaces S 1,
The aspherical axis of S 3 is shown.
【0018】非球面であるレンズ面S1の偏心量は、近
軸曲率中心S1’と基準光軸2とのずれ量:σ1と、非球
面軸S1''と基準光軸2との成す角:ε1とにより定ま
る。同様にレンズ面S3の偏心量は図中の距離:σ3、
角:ε3とにより定まる。上記σ1,σ3を「シフト偏心
量」、ε1,ε3を「ティルト偏心量」と呼ぶ。The decentering amount of the lens surface S 1 which is an aspherical surface is the deviation amount σ 1 between the paraxial curvature center S 1 'and the reference optical axis 2, the aspherical surface axis S 1 ″ and the reference optical axis 2. The angle formed by: is determined by ε 1 . Similarly, the eccentricity of the lens surface S 3 is the distance in the figure: σ 3 ,
Angle: Determined by ε 3 . The above σ 1 and σ 3 are called “shift eccentricity”, and ε 1 and ε 3 are called “tilt eccentricity”.
【0019】上記説明は、被検レンズ面の面数が4面以
外の場合に容易に一般化される。従って、被検レンズ面
が球面であるときには、偏心量は「曲率中心と基準光軸
とのずれ量」であり、被検レンズ面が非球面であるとき
には「シフト偏心量とティルト偏心量」の2つの量で偏
心量が定まる。The above description is easily generalized when the number of lens surfaces to be inspected is other than four. Therefore, when the lens surface to be inspected is spherical, the eccentricity amount is "the amount of deviation between the center of curvature and the reference optical axis", and when the lens surface to be inspected is aspherical surface, the "shift eccentricity amount and tilt eccentricity amount" are The amount of eccentricity is determined by the two amounts.
【0020】偏心方向は被検レンズ面が非球面の場合
も、近軸曲率中心と基準光路とを含む面が基準光軸に直
交する平面内でどの方向を向くかにより定められる。こ
の発明のレンズ面偏心測定装置は、上記請求項1記載の
方法を実施するための装置、即ち「1以上の非球面を含
む3以上のレンズ面を有する被検レンズ系における1以
上の所望の被検レンズ面の偏心量と偏心方向を求める装
置」であって、保持手段と、照明用光源と、照射用光学
系と、結像光学系と、重心位置検出手段と、演算手段と
を有する。The eccentric direction is determined by the direction in which the plane including the paraxial curvature center and the reference optical path faces in the plane orthogonal to the reference optical axis even when the lens surface to be inspected is aspherical. The lens surface eccentricity measuring apparatus of the present invention is an apparatus for carrying out the method according to claim 1, that is, "one or more desired lens systems in three or more lens surfaces including one or more aspherical surfaces". An apparatus for obtaining the amount of eccentricity and the direction of eccentricity of the lens surface to be inspected ", which has a holding means, an illumination light source, an irradiation optical system, an imaging optical system, a barycentric position detecting means, and a computing means. .
【0021】「保持手段」は、被検レンズ系の基準光軸
を中心軸に実質的に合致させて、被検レンズ系を保持す
る手段である。「照明用光源」は照明用の光を放射する
光源であり、LDやLED、さらにはガスレーザや固体
レーザ等の各種レーザ光源を好適に用いることができ
る。The "holding means" is a means for holding the lens system under test by making the reference optical axis of the lens system under test substantially coincide with the central axis. The “light source for illumination” is a light source that emits light for illumination, and LDs, LEDs, and various laser light sources such as gas lasers and solid-state lasers can be preferably used.
【0022】「照射用光学系」は、保持手段の中心軸に
光軸を合致させ、照明用光源からの光束を集束性もしく
は発散性の照射光束として、被検レンズ系に照射する光
学系である。従って、照射光束は「被検レンズ系の基準
光軸方向」から照射されることになる。「結像光学系」
は、保持手段の中心軸と実質的に合致した光軸を持ち、
所望の被検レンズ面からの反射光束を結像させる光学系
である。結像光学系は、上記照射用光学系と、光学系の
一部を共用することができる。The "irradiation optical system" is an optical system in which the optical axis is aligned with the central axis of the holding means, and the light beam from the illumination light source is applied to the lens system to be inspected as a converging or diverging irradiation light beam. is there. Therefore, the irradiation light flux is emitted from the “reference optical axis direction of the lens system to be inspected”. "Imaging optical system"
Has an optical axis substantially aligned with the central axis of the holding means,
It is an optical system for forming an image of a reflected light beam from a desired lens surface to be inspected. The imaging optical system can share a part of the optical system with the irradiation optical system.
【0023】「重心位置検出手段」は、結像光学系によ
る結像状態に基づき、所望の被検レンズ面からの反射光
の結像の重心位置を検出する手段である。「演算手段」
は、重心位置検出手段による検出結果と、被検レンズの
データとに基づき、所定の演算により各被検レンズ面の
偏心量と偏心方向とを演算する手段であり、具体的に
は、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ、
あるいは専用のCPUを用いることができる。The "center-of-gravity position detecting means" is means for detecting the center-of-gravity position of the image of the reflected light from the desired lens surface to be inspected, based on the image formation state of the image forming optical system. "Calculator"
Is a means for calculating the eccentricity amount and the eccentric direction of each lens surface to be measured by a predetermined calculation based on the detection result of the center-of-gravity position detecting means and the data of the lens to be measured, and specifically, a personal computer Or a microcomputer,
Alternatively, a dedicated CPU can be used.
【0024】上記「重心位置検出手段」は、単一の撮像
手段および、この撮像手段の受光面上に結像した像の重
心を検出する単一の画像処理装置と、照射用光学系によ
る集束性もしくは発散性の照射光束の集光点位置を基準
光軸方向に変位・調整する集光点位置調整手段とにより
構成されることができる(請求項4)。The "centroid position detecting means" is composed of a single image pickup means, a single image processing device for detecting the center of gravity of an image formed on the light receiving surface of the image pickup means, and a focusing optical system. And a converging point position adjusting means for displacing and adjusting the converging point position of the irradiating light flux in the reference optical axis direction (claim 4).
【0025】また、上記「重心位置検出手段」を、結像
光学系の像側光路を複数に分割する光路分割手段と、分
割された個々の光路上に1つずつ、所定の位置に設けら
れた撮像手段と、各撮像手段の受光面上に結像した像の
重心を検出する画像処理手段とにより構成することもで
きる(請求項5)。The "centroid position detecting means" is provided at a predetermined position, one on each of the divided optical paths and an optical path dividing means for dividing the image side optical path of the imaging optical system into a plurality of parts. The image pickup means and the image processing means for detecting the center of gravity of the image formed on the light receiving surface of each of the image pickup means may be included (claim 5).
【0026】前述のように、被検レンズ系の基準光軸は
「被検レンズ系を保持する鏡筒の中心軸」と考えても良
く、保持手段は、その中心軸を基準光軸と実質的に合致
させて保持するので、上記請求項3〜5記載の発明で測
定される偏心量は、実際には保持手段の中心軸に対する
偏心量であり、もし、被検レンズ系の「設計上の光軸と
しての基準光軸」が、保持手段の中心軸と合致しない場
合には、測定される偏心量には誤差が含まれることにな
る。As described above, the reference optical axis of the lens system to be inspected may be considered as "the central axis of the lens barrel holding the lens system to be inspected", and the holding means substantially has the central axis as the reference optical axis. The eccentricity measured in the invention according to claims 3 to 5 is actually the eccentricity with respect to the central axis of the holding means. If the "reference optical axis as the optical axis of" does not coincide with the central axis of the holding means, the measured eccentricity amount includes an error.
【0027】このような場合には、演算手段が「重心位
置検出手段による検出結果と、被検レンズのデータとに
基づき、所定の演算により求めた各被検レンズ面の偏心
量の最小2乗平均により、最適基準光軸を求め、この最
適基準光軸に基づき、偏心量を求める演算機能を有す
る」ようにすることにより、被検レンズ系の設計上の光
軸により近い「最適基準光軸」を基準として、より正確
な偏心量を測定することができる(請求項6)。In such a case, the calculating means "calculates the least square of the amount of eccentricity of each test lens surface obtained by a predetermined calculation based on the detection result of the barycentric position detecting means and the data of the test lens. The optimum reference optical axis is obtained by averaging, and based on this optimum reference optical axis, it has a calculation function to obtain the amount of eccentricity. " A more accurate amount of eccentricity can be measured based on "(Claim 6).
【0028】なお、前述の如く演算手段における演算に
は、被検レンズ系のデータ(各レンズ面の曲率半径や非
球面形状、面間隔、レンズ材質の屈折率等)が用いられ
るから、このようなデータ(設計上の値)が既知である
ことが前提であり、また、偏心量は微小量である。As described above, the data of the lens system to be tested (radius of curvature of each lens surface, aspherical surface shape, surface spacing, refractive index of lens material, etc.) is used for the calculation in the calculating means. It is premised that various data (designed values) are known, and the amount of eccentricity is minute.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】図1は請求項3,4記載の発明の
実施の1形態を示している。被検レンズ系1は複数のレ
ンズを有する。被検レンズ系は、レンズ系として構成さ
れる途上において、全レンズの内の一部のレンズ(複数
のレンズ)を組付けた、組付け途上にあるレンズ系(組
付け中のレンズ系)でもよいし、既に組付けが終了した
レンズ系(完成レンズ系)でもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the invention described in claims 3 and 4. The test lens system 1 has a plurality of lenses. The lens system to be inspected may be a lens system in the process of being assembled (a lens system in the process of being assembled) in which some of the lenses (a plurality of lenses) have been assembled in the process of being configured as a lens system. A lens system (complete lens system) already assembled may be used.
【0030】「組付け中のレンズ系」を被検レンズ系と
してレンズ面偏心測定を行なう場合には、測定結果に基
づき各レンズの組付けを調整することができる。また
「完成レンズ系」を被検レンズ系として、全レンズ面の
偏心測定を行なえば、完成レンズ系が実際に製品として
の規格に適合しているか否かを知ることができる。When the lens surface eccentricity is measured by using the "lens system being assembled" as the lens system to be inspected, the assembly of each lens can be adjusted based on the measurement result. If the "finished lens system" is used as the lens system to be tested and the eccentricity of all lens surfaces is measured, it can be known whether or not the finished lens system actually conforms to the standard as a product.
【0031】被検レンズ系1は「保持手段」の保持部3
Aに保持される。保持手段は保持部3Aと調整機構3B
とにより構成される。調整機構3Bは、図面に直交する
平面内で互いに直交する2方向に移動可能なステージ
と、保持部3Aの中心軸(保持手段の中心軸)の向きを
調整する傾斜機構とを組み合わせて構成されている。The lens system 1 to be tested is a holding portion 3 of "holding means".
Held at A. The holding means is a holding portion 3A and an adjusting mechanism 3B.
Composed of and. The adjusting mechanism 3B is configured by combining a stage that is movable in two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the drawing and a tilting mechanism that adjusts the direction of the central axis of the holding portion 3A (central axis of the holding means). ing.
【0032】保持部3Aは、被検レンズ系1の基準光軸
(ここでは鏡筒の中心軸であるとする)を前記中心軸に
合致させて保持する。The holder 3A holds the reference optical axis of the lens system 1 to be inspected (here, it is assumed to be the central axis of the lens barrel) so as to match the central axis.
【0033】「照明用光源」であるレーザ光源4から放
射された照射光束は、顕微鏡の対物レンズと同様に作用
するレンズ5で絞られた後に発散性の光束となり、偏光
ビームスプリッタ6と1/4波長板7とを透過し、レン
ズ8により平行光束に戻され、ミラー9,10により折
り返され、レンズ11により集束性の光束となって被検
レンズ系1を照射する。従って、レンズ5、偏光ビーム
スプリッタ6、1/4波長板7、レンズ8、ミラー9,
10およびレンズ11は「照射用光学系」を構成する。
勿論、レンズ5,8,11は「光軸合わせ」されてい
る。The irradiation light flux emitted from the laser light source 4 which is the "illumination light source" becomes a divergent light flux after being narrowed down by the lens 5 which operates similarly to the objective lens of the microscope, and becomes 1/1 with the polarization beam splitter 6. The light passes through the four-wave plate 7, is returned to a parallel light flux by the lens 8, is folded back by the mirrors 9 and 10, and is converged by the lens 11 to illuminate the lens system 1 to be tested. Therefore, the lens 5, the polarization beam splitter 6, the quarter-wave plate 7, the lens 8, the mirror 9,
The lens 10 and the lens 11 form an "illumination optical system".
Of course, the lenses 5, 8 and 11 are "optical axis aligned".
【0034】保持手段の調整機構3Bにより保持部3A
の態位を調整することにより、保持部の中心軸をレンズ
11の光軸と合致させる。この状態で上記照射を行なえ
ば、照射光束は、被検レンズ系1の基準光軸方向から照
射されることになる。By the adjusting mechanism 3B of the holding means, the holding portion 3A
The central axis of the holding unit is made to match the optical axis of the lens 11 by adjusting the posture of the lens. If the above irradiation is performed in this state, the irradiation light beam is emitted from the reference optical axis direction of the lens system 1 to be inspected.
【0035】レンズ11は、ステッピングモータ14に
より移動されるステージ12に搭載され、光軸方向へ移
動可能になっている。また、ステージ12の基準位置は
原点センサ13により検出されるようになっている。従
って、レンズ11の位置は、原点センサ13により設定
される「原点位置」と、ステッピングモータに印加され
るパルスの「極性とパルス数」とにより決定される。The lens 11 is mounted on a stage 12 which is moved by a stepping motor 14 and is movable in the optical axis direction. The reference position of the stage 12 is detected by the origin sensor 13. Therefore, the position of the lens 11 is determined by the “origin position” set by the origin sensor 13 and the “polarity and pulse number” of the pulse applied to the stepping motor.
【0036】このように、レンズ11を、その光軸方向
へ変位させることにより、集束性の照射光束の集光点位
置を基準光軸方向へ変位させることができる。As described above, by displacing the lens 11 in the optical axis direction thereof, it is possible to displace the condensing point position of the converging irradiation light beam in the reference optical axis direction.
【0037】被検レンズ系1のレンズ面で反射された光
束は、対物レンズ11、ミラー10,9、レンズ8、1
/4波長板7と逆進し、偏光ビームスプリッタ6により
反射され、さらにミラー15で反射されたのち、レチク
ル16、顕微鏡対物レンズ17およびフィールドレンズ
18を介してCCDカメラ19に到る。The light beam reflected by the lens surface of the lens system 1 to be tested is an objective lens 11, mirrors 10 and 9, lenses 8 and 1,
The light travels in the opposite direction to the / 4 wavelength plate 7, is reflected by the polarization beam splitter 6, is further reflected by the mirror 15, and then reaches the CCD camera 19 via the reticle 16, the microscope objective lens 17, and the field lens 18.
【0038】レチクル16は、レンズ11による照射光
束の集光点位置と略共役な位置(レンズ8の焦点位置)
に配備されている。上記レンズ11、ミラー10,9、
レンズ8、1/4波長板7、偏光ビームスプリッタ6、
ミラー15およびレチクル16は「結像光学系」を構成
する。The reticle 16 is at a position substantially conjugate with the position of the focal point of the light beam irradiated by the lens 11 (focal position of the lens 8).
Have been deployed to. The lens 11, the mirrors 10 and 9,
Lens 8, quarter wave plate 7, polarization beam splitter 6,
The mirror 15 and the reticle 16 form an “imaging optical system”.
【0039】レチクル16は結像光学系の光軸に略直交
するように配備されており、レチクル16上の結像状態
は、顕微鏡対物レンズ17とフィールドレンズ18とに
より拡大されてCCDカメラ19の受光面上に結像され
る。レチクル16と顕微鏡対物レンズ17、フィールド
レンズ18およびCCDカメラ19は、請求項4記載の
発明における単一の「撮像手段」を構成する。CCDカ
メラ19の受光面は「撮像手段の受光面」である。The reticle 16 is arranged so as to be substantially orthogonal to the optical axis of the image forming optical system, and the image forming state on the reticle 16 is enlarged by the microscope objective lens 17 and the field lens 18 to be taken by the CCD camera 19. An image is formed on the light receiving surface. The reticle 16, the microscope objective lens 17, the field lens 18, and the CCD camera 19 constitute a single "imaging means" in the invention of claim 4. The light receiving surface of the CCD camera 19 is the “light receiving surface of the image pickup means”.
【0040】CCDカメラ19の出力は画像処理装置2
0に送られ、画像処理装置20は、CCDカメラ19の
受光面上の結像の重心を検出する。画像処理装置20へ
の入力状態はモニタ21により観察される。The output of the CCD camera 19 is the image processing device 2.
0, the image processing apparatus 20 detects the center of gravity of the image formation on the light receiving surface of the CCD camera 19. The state of input to the image processing device 20 is observed by the monitor 21.
【0041】図1において符号22で示すコンピュータ
は「演算手段」であり、画像処理装置20からの入力を
受けて「偏心量と偏心方向の演算」を行なう。コンピュ
ータ22はまた、原点センサ13とステッピングモータ
14とを制御する。A computer denoted by reference numeral 22 in FIG. 1 is "calculation means" and receives "input from the image processing apparatus 20" to perform "calculation of eccentricity amount and eccentric direction". The computer 22 also controls the origin sensor 13 and the stepping motor 14.
【0042】従って、前述のステージ12、原点センサ
13とステッピングモータ14およびコンピュータ22
は、請求項4記載の発明における「集光点位置調整手
段」を構成し、この集光点位置調整手段と、上記「撮像
手段」と画像処理装置20(および所望によりモニタ2
1)とは、請求項4記載の発明における「重心位置検出
手段」を構成する。Therefore, the stage 12, the origin sensor 13, the stepping motor 14 and the computer 22 described above are used.
Constitutes the "focus point position adjusting means" in the invention according to claim 4, and the focus point position adjusting means, the "imaging means", the image processing device 20 (and the monitor 2 if desired).
1) constitutes the "centroid position detecting means" in the invention of claim 4.
【0043】以下、説明の具体性のため、被検レンズ系
1は、「所望の被検レンズ面」として、図4に示したレ
ンズ面S1,S2,S3,S4を含むものとし、これら被検
レンズ面の偏心量と偏心方向とを上記順序で測定する場
合を説明する(請求項2)。また、被検レンズ面S
1は、以下の説明で「被検レンズ系における第1面」で
あるとする。Hereinafter, for the sake of concreteness of description, the lens system to be inspected 1 includes the lens surfaces S 1 , S 2 , S 3 and S 4 shown in FIG. 4 as "desired lens surfaces to be inspected". A case will be described in which the eccentric amount and the eccentric direction of these lens surfaces to be measured are measured in the above order (claim 2). Also, the lens surface S to be inspected
In the following description, 1 is the "first surface of the lens system to be tested".
【0044】上記の如く、先ず最初に被検レンズ面S1
の偏心量と偏心方向が測定される。As described above, first, the lens surface S 1 to be inspected
The eccentricity amount and the eccentricity direction of are measured.
【0045】測定は以下の手順で行なわれる。図1に示
すように、被検レンズ系1を「保持手段」の保持部3A
に保持させ、調整機構3Bにより被検レンズ系1の保持
態位を調整して、基準光軸(さしあたっては被検レンズ
系の鏡筒の中心軸)を照射用光学系の光軸と合致させ
る。これにより基準光軸はまた結像光学系の光軸と合致
する。レンズ11は原点位置にある。The measurement is performed according to the following procedure. As shown in FIG. 1, the lens system 1 to be tested is attached to a holding portion 3A of "holding means".
Then, the holding mechanism of the lens system to be inspected 1 is adjusted by the adjusting mechanism 3B, and the reference optical axis (for the time being, the central axis of the lens barrel of the lens system to be inspected) is aligned with the optical axis of the irradiation optical system. Let Thereby the reference optical axis also coincides with the optical axis of the imaging optics. The lens 11 is at the origin position.
【0046】コンピュータ22には、被検レンズ系1に
関するデータが予め、或いは測定に際して入力されてい
る。コンピュータ22にはまた測定に必要な手順と演算
とを定めたプログラムが記憶されている。Data relating to the lens system 1 to be tested is input to the computer 22 in advance or at the time of measurement. The computer 22 also stores a program that defines procedures and calculations required for measurement.
【0047】被検レンズ系1を保持手段に適正に保持さ
せて測定準備が整ったら、レーザ光源4を発光させる。
発せられた光束は照射用光学系により集束性の照射光束
となって被検レンズ系1に照射される。コンピュータ2
2はステッピングモータ14を制御してレンズ11を光
軸方向へ変位させ、照射光束の集光点位置が、被検レン
ズ面S1の設計上の近軸曲率中心(図1における点S1’
であるが、設計上の位置であるので、基準光軸2上に想
定される)に合致するようにレンズ11の位置を定め
る。この位置設定のために、コンピュータ22は、被検
レンズ系のデータに基づき、レンズ11の変位量を演算
する。When the lens system 1 to be tested is properly held by the holding means and the preparation for measurement is completed, the laser light source 4 is caused to emit light.
The emitted light beam is converted into a convergent irradiation light beam by the irradiation optical system and is applied to the lens system 1 to be inspected. Computer 2
Reference numeral 2 controls the stepping motor 14 to displace the lens 11 in the optical axis direction so that the focal point position of the irradiation light beam is the designed paraxial curvature center of the lens surface S 1 to be measured (point S 1 'in FIG. 1).
However, since it is a designed position, the position of the lens 11 is determined so as to match the assumed position on the reference optical axis 2. For this position setting, the computer 22 calculates the displacement amount of the lens 11 based on the data of the lens system to be inspected.
【0048】被検レンズ面S1により反射された照射光
束は、結像光学系の作用によりレチクル16上に結像
し、結像の状態はCCDカメラ19の受光面上に拡大さ
れて結像される。CCDカメラ19の受光面上の結像状
態は「中央にスポット状部分」を持つ。このスポット状
部分は、被検レンズ面S1による反射光束の「発散の起
点」を物点とする(結像光学系と顕微鏡対物レンズ17
とフィールドレンズ18とによる)像である。The irradiation light beam reflected by the lens surface S 1 to be inspected forms an image on the reticle 16 by the action of the image forming optical system, and the image formation state is enlarged and formed on the light receiving surface of the CCD camera 19. To be done. The image formation state on the light receiving surface of the CCD camera 19 has a "spot-shaped portion in the center". This spot-shaped portion has an object point that is the “origin of divergence” of the light beam reflected by the lens surface S 1 to be inspected (imaging optical system and microscope objective lens 17).
And the field lens 18).
【0049】画像処理装置20は、上記スポット状部分
の中心座標を「結像の重心位置」として求める。図2
(a)はこの状態を示す。図2(a)において、点P1
は、上記スポット状部分の中心位置であり、この中心位
置P1の座標:r1,φ1を求めるのである。図2(a)
のおける座標系の原点Oは、CCDカメラ19の受光面
上における結像光学系光軸の位置で予め測定により決定
されている。The image processing apparatus 20 obtains the center coordinates of the spot-shaped portion as the "center of gravity of image formation". Figure 2
(A) shows this state. In FIG. 2A, the point P 1
Is the center position of the spot-like portion, and the coordinates: r 1 , φ 1 of the center position P 1 are obtained. Figure 2 (a)
The origin O of the coordinate system is determined in advance by measurement at the position of the optical axis of the imaging optical system on the light receiving surface of the CCD camera 19.
【0050】被検レンズ面S1の近軸曲率中心S1’が基
準光軸上に位置していれば、座標:r1=0で、φ1も当
然にゼロである。座標:r1が有限であれば、φ1も有限
となり、このときのφ1により「偏心方向」が決定され
る。If the paraxial curvature center S 1 'of the lens surface S 1 to be inspected is located on the reference optical axis, the coordinate: r 1 = 0, and φ 1 is naturally zero. If the coordinate: r 1 is finite, φ 1 is also finite, and φ 1 at this time determines the “eccentric direction”.
【0051】座標:r1が0でないとき、近軸曲率中心
S1’は基準光軸2上にない。このとき上記スポット状
部分の物点は、被検レンズ面S1に依る反射光束の発散
の起点であり、設計上の近軸曲率中心位置から「現実の
近軸曲率中心位置と基準光軸2とのずれ量:σ1の2
倍」だけ基準光軸2から離れている。When the coordinate r 1 is not 0, the paraxial curvature center S 1 'is not on the reference optical axis 2. At this time, the object point of the spot-like portion is the origin of the divergence of the reflected light flux due to the lens surface S 1 to be inspected, and is changed from the designed paraxial curvature center position to “the actual paraxial curvature center position and the reference optical axis 2”. Deviation amount from: 2 of σ 1
It is away from the reference optical axis 2 by "double".
【0052】従って、結像光学系と顕微鏡対物レンズ1
7およびフィールドレンズ18との合成系の結像倍率を
m(測定装置における定数として定まる)とすれば、r
1=m・2σ1である。コンピュータ22は演算:r1/
2mを行なって、シフト偏心量:σ1を算出する。Therefore, the imaging optical system and the microscope objective lens 1
If the imaging magnification of the composite system of 7 and the field lens 18 is m (determined as a constant in the measuring device), r
1 = m · 2σ 1 . Computer 22 calculates: r 1 /
2 m is performed to calculate the shift eccentricity: σ 1 .
【0053】コンピュータ22は続いてステッピングモ
ータ14を制御してレンズ11を変位させ、照射光束の
集光点位置を基準光軸方向にΔR1だけ変位させる。被
検レンズ面S1に偏心が無ければ、このときCCDカメ
ラ19の受光面における結像の重心位置は結像光学系の
光軸位置(図2(a)の原点O)と合致し、このときの
結像光束の物点は、被検レンズ面S1の非球面形状:f1
(h)において、関係式: ΔR1={h1/f1'(h1)}
+f1(h1)−R1
を満足する距離:h1だけ、非球面軸S1''から離れた非
球面部分の曲率中心である。「R1」は被検レンズ面S1
の近軸曲率半径、f1'(h1)は非球面式:f1(h)の微分
係数である。変位量:ΔR1はコンピュータ22が被検
レンズ系のデータに基づき算出する。The computer 22 subsequently controls the stepping motor 14 to displace the lens 11 and displace the focal point position of the irradiation light beam by ΔR 1 in the reference optical axis direction. If the lens surface S 1 to be inspected has no eccentricity, then the center of gravity of the image formation on the light receiving surface of the CCD camera 19 coincides with the optical axis position of the image forming optical system (origin O in FIG. 2A). At this time, the object point of the image-forming light flux is the aspherical shape of the lens surface S 1 to be tested: f 1
In (h), the relational expression: ΔR 1 = {h 1 / f 1 '(h 1 )}
A distance satisfying + f 1 (h 1 ) −R 1 : h 1 is the center of curvature of the aspherical surface portion distant from the aspherical surface axis S 1 ″. “R 1 ” is the lens surface S 1 to be inspected
The paraxial radius of curvature of, f 1 '(h 1 ) is the derivative of the aspherical expression: f 1 (h). The displacement amount: ΔR 1 is calculated by the computer 22 based on the data of the lens system to be inspected.
【0054】この曲率中心が基準光軸からずれている
と、CCDカメラ19の受光面上の結像の重心位置は図
2(b)のP1’の如きものとなり、座標:r1,Δ
r1’とφ1’により座標:r1’が定まる。このとき、
上記非球面部分の曲率中心の基準光軸2からのずれ量
は、r1'/2mである。When this center of curvature is deviated from the reference optical axis, the position of the center of gravity of the image formation on the light receiving surface of the CCD camera 19 becomes something like P 1 'in FIG. 2B, and the coordinates: r 1 , Δ.
The coordinate: r 1 'is determined by r 1 ' and φ 1 '. At this time,
The amount of deviation of the center of curvature of the aspherical portion from the reference optical axis 2 is r 1 ′ / 2m.
【0055】そこで、コンピュータ22は演算:
U1=(r1/2m)−(r1'/2m),
ε1=sin~1(U1/ΔR1)
を実行し、これにより被検レンズ面S1に対するシフト
偏心量:σ1とティルト偏心量:ε1、偏心方向:φ1が
決定される。Then, the computer 22 executes the calculation: U 1 = (r 1 / 2m)-(r 1 '/ 2m), ε 1 = sin ~ 1 (U 1 / ΔR 1 ). The shift eccentricity amount: σ 1 , tilt tilt eccentricity amount: ε 1 , and eccentric direction: φ 1 with respect to the surface S 1 are determined.
【0056】続いて、被検レンズ面S2の偏心測定が行
なわれる。被検レンズ面S2は「球面」であるので、曲
率中心S2’の偏心量:σ2と偏心方向:φ2を求めるの
みで良い。被検レンズ面S2の偏心を測定するため、コ
ンピュータ22はステッピングモータ14を制御してレ
ンズ11を変位させ、照射光束の集光点位置を、曲率中
心S2’の設計上の位置(基準光軸2上の位置)に移動
させる。Subsequently, the eccentricity of the lens surface S 2 to be tested is measured. Since the lens surface S 2 to be tested is a “spherical surface”, it is only necessary to obtain the eccentricity amount σ 2 and the eccentric direction: φ 2 of the center of curvature S 2 ′. In order to measure the eccentricity of the lens surface S 2 to be inspected, the computer 22 controls the stepping motor 14 to displace the lens 11, and the focus point position of the irradiation light beam is changed to the designed position (reference value) of the center of curvature S 2 ′. (Position on the optical axis 2).
【0057】このために、被検レンズ系1のデータを用
いる光線追跡により、照射光束が曲率中心S2’の設計
上の位置に集光するときのレンズ11の位置がコンピュ
ータ22で計算され、計算されたレンズ11の位置を実
現するように、コンピュータ22がステッピングモータ
14を制御する。For this purpose, the position of the lens 11 when the irradiation light beam is focused on the designed position of the center of curvature S 2 'is calculated by the computer 22 by ray tracing using the data of the lens system 1 to be tested, The computer 22 controls the stepping motor 14 so as to realize the calculated position of the lens 11.
【0058】この状態が実現されると、CCDカメラの
受光面上における結像の重心位置の結像光学系光軸から
の距離:r2とその偏角としての偏心方向:φ2が求ま
る。When this state is realized, a distance r 2 from the optical axis of the image forming optical system to the center of gravity of the image formation on the light receiving surface of the CCD camera and an eccentric direction φ 2 as its deviation angle are obtained.
【0059】被検レンズ面S2の偏心量:σ2は、倍率:
m2を用いて「r2/m2」で与えられる。倍率m2は「被
検レンズ面S2とCCDカメラ19の受光面との間にあ
るレンズの合成系」による倍率であり、先に被検レンズ
面S1のシフト変位量を求めたときの倍率:mとは異な
る。Decentering amount of the lens surface S 2 to be tested: σ 2 is magnification:
using the m 2 given by the "r 2 / m 2". The magnification m 2 is a magnification according to the “composite system of lenses located between the lens surface S 2 to be inspected and the light receiving surface of the CCD camera 19”, and the shift displacement amount of the lens surface S 1 to be inspected is first obtained. Magnification: different from m.
【0060】即ち、被検レンズ面S1は、照射光束の入
射側から見て第1面であるので、被検レンズ面S1によ
る反射光束の結像は、被検レンズ系のレンズ面の屈折の
影響を受けない。しかるに、被検レンズ面S2による反
射光束は、被検レンズ面S2よりも入射側にある屈折面
S1により屈折され、被検レンズ系1から射出するの
で、被検レンズ面S2よりも照射光束の入射側にある
「被検レンズ系部分」が反射光束の結像倍率:m2に影
響するのである。倍率:m2も、コンピュータ22が被
検レンズ系1のデータに基づき算出する。[0060] That is, test lens surface S 1 are the first plane as viewed from the incident side of the irradiation light beam, imaging of the reflected light beam by the sample lens surface S 1, the lens surface of the lens system Not affected by refraction. However, the reflected light beam by the sample lens surface S 2 is refracted by the refractive surface S 1 on the incident side of the sample lens surface S 2, since the exit from the test lens system 1, from the test lens surface S 2 Also, the "lens system part to be inspected" on the incident side of the irradiation light flux affects the imaging magnification: m 2 of the reflected light flux. The computer 22 also calculates the magnification: m 2 based on the data of the lens system 1 to be tested.
【0061】次に、被検レンズ面S3の偏心の測定が行
なわれる。被検レンズ面S3は非球面であるので、シフ
ト偏心量とティルト偏心量と偏心方向の測定が行なわれ
る。偏心測定の手順は、被検レンズ面S1の偏心測定の
手順と同様である。即ち、まず照射光束が、近軸曲率中
心S3'の設計上の位置に集光するようにレンズ11の位
置を調整する(レンズ11の変位量は、被検レンズ系1
のデータに基づきコンピュータ22が算出する)。そし
て、CCDカメラ19上の結像の重心位置の座標:r3
と偏角:φ3が画像処理装置20により求められる。Next, the eccentricity of the lens surface S 3 to be tested is measured. Since the lens surface S 3 to be tested is an aspherical surface, the shift eccentricity amount, the tilt eccentricity amount, and the eccentricity direction are measured. The procedure of eccentricity measurement is the same as the procedure of eccentricity measurement of the lens surface S 1 to be tested. That is, first, the position of the lens 11 is adjusted so that the irradiation light beam is condensed at the designed position of the paraxial curvature center S 3 ′ (the displacement amount of the lens 11 is determined by the lens system 1 to be tested).
Calculated by the computer 22 based on the above data). The coordinates of the center of gravity of the image formed on the CCD camera 19 are: r 3
And the deviation angle: φ 3 are obtained by the image processing device 20.
【0062】倍率:m3(被検レンズ面S3とCCDカメ
ラ19の受光面との間にあるレンズによる合成系の結像
倍率でコンピュータ22が算出する)により、シフト偏
心量:σ3=r3/m3が求められ、これにより、シフト
偏心量:σ3と偏心方向:φ3が知られる。Magnification: m 3 (calculated by the computer 22 based on the imaging magnification of the composition system of the lens between the lens surface S 3 to be tested and the light receiving surface of the CCD camera 19), shift eccentricity: σ 3 = r 3 / m 3 is obtained, and from this, the shift eccentricity amount: σ 3 and the eccentric direction: φ 3 are known.
【0063】続いて、被検レンズ面S3の非球面形状:
f3(h)において、関係式:
ΔR3={h3/f3’(h3)}+f3(h3)−R3
を満足する距離:h3だけ、非球面軸S3''から離れた非
球面部分の曲率中心(の設計上の位置)に照射光束の集
光位置を変位させる。このときの、集光位置の変位量は
ΔR3であり、この変位を実現するためのレンズ11の
変位量は、被検レンズ系1のデータからコンピュータ2
2により計算される。Next, the aspherical shape of the lens surface S 3 to be tested:
In f 3 (h), the relational expression: ΔR 3 = {h 3 / f 3 '(h 3)} + f 3 (h 3) the distance satisfies -R 3: h 3 only, the aspherical axis S 3' ' The converging position of the irradiation light flux is displaced to (the designed position of) the curvature center of the aspherical surface portion away from. At this time, the amount of displacement of the focusing position is ΔR 3 , and the amount of displacement of the lens 11 for realizing this displacement is calculated from the data of the lens system 1 to be measured by the computer 2
Calculated by 2.
【0064】このときのCCDカメラ19の受光面上の
スポット像の重心位置をr3’とすると、上記非球面部
分の曲率中心の基準光軸2からのずれ量は「r3’/2
m3」である。When the barycentric position of the spot image on the light receiving surface of the CCD camera 19 at this time is r 3 ′, the deviation amount of the center of curvature of the aspherical portion from the reference optical axis 2 is “r 3 ′ / 2.
m 3 ”.
【0065】コンピュータ22は演算: U3=(r3/2m3)−(r3’/2m3), ε3=sin~1(U3/ΔR3) を行ない、ティルト偏心量:ε3を算出する。The computer 22 performs the calculation: U 3 = (r 3 / 2m 3 )-(r 3 '/ 2m 3 ), ε 3 = sin ~ 1 (U 3 / ΔR 3 ), and tilt eccentricity: ε 3 To calculate.
【0066】最後に被検レンズ面S4の偏心測定が行な
われる。被検レンズ面S4は球面であるので、測定の手
順は被検レンズ面S2の偏心測定の場合と同様であり、
CCDカメラ19の受光面上の結像の重心位置:r4か
ら偏心量:σ4を求めるときの倍率:m4は、被検レンズ
面S4とCCDカメラ19の受光面の間にあるレンズの
合成系による結像倍率(コンピュータ22が算出するこ
とは言うまでもない)であり、偏心量:σ4=r4/m4
により偏心方向は重心位置の偏角:φ4により決定され
る。このようにして、被検レンズ面S1〜S4に対する偏
心測定が完了する。上の説明では、被検レンズ面S1〜
S4の個々に対し、画像処理装置によりri(i=1〜
4)等が決定されるたびに演算:ri/mi等を行なった
が、演算に必要なri等の測定を全ての被検レンズ面に
対して行なったのち、ri等に対する演算を一括して行
なうようにしてもよい。Finally, the eccentricity of the lens surface S 4 to be tested is measured. Since the lens surface S 4 to be tested is a spherical surface, the measurement procedure is the same as in the case of measuring the eccentricity of the lens surface S 2 to be tested,
The center of gravity of the imaging on the light receiving surface of the CCD camera 19: the r 4 eccentricity: magnification when determining the sigma 4: m 4, the lens located between the light receiving surface of the lens surface S 4 and the CCD camera 19 Is an image forming magnification (needless to say to be calculated by the computer 22) of the composite system of, and the eccentricity amount: σ 4 = r 4 / m 4
Therefore, the eccentric direction is determined by the declination of the center of gravity position: φ 4 . In this way, the eccentricity measurement for the lens surfaces S 1 to S 4 to be tested is completed. In the above description, the lens surface S 1 to be inspected
For each of S 4 , the image processing device performs r i (i = 1 to
Calculation every time a 4) and the like are determined: was performed r i / m i, etc. After performing the measurement of r i, such as required for the operation for all of the lens surfaces, operations on r i like May be performed collectively.
【0067】図4に示されているように、被検レンズ面
S3は、照射光束の照射される側に向かって凹面であ
り、その近軸曲率中心S3’は、被検レンズ面S3への照
射光束の入射側にある。従って、この場合、被検レンズ
面S3への照射光束は発散性の光束である。このことか
ら、偏心測定の対象となる全ての被検レンズ面が、照射
光束の入射側に凹面を向けているような場合には、照射
光学系から、上に説明した場合のような集束性の照射光
束ではなく、発散性の照射光束を照射するようにするこ
とも可能であることが容易に理解されるであろう。As shown in FIG. 4, the lens surface S 3 to be inspected is a concave surface toward the side where the irradiation light beam is irradiated, and the paraxial curvature center S 3 ′ is the lens surface S 3 to be inspected. It is on the incident side of the irradiation light flux to 3 . Therefore, in this case, the irradiation light beam to the lens surface S 3 to be inspected is a divergent light beam. From this fact, when all the lens surfaces to be measured for eccentricity measurement have concave surfaces facing the incident side of the irradiation light flux, the irradiation optical system can focus the light on the focusing property as described above. It will be easily understood that it is also possible to irradiate the divergent irradiation light flux instead of the above irradiation light flux.
【0068】図3は、請求項5記載の発明の実施の1形
態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同
の虞れがないと思われるものに就いては、図1における
と同一の符号を付してある。FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the invention described in claim 5. In FIG. In order to avoid complication, the parts which are not likely to be confused are given the same reference numerals as in FIG.
【0069】この実施の形態においては、「重心位置検
出手段」が、結像光学系の像側光路を複数に分割する光
路分割手段として半透鏡15’,15A,15B,15
C,..と、分割された個々の光路上に1つずつ、所定
の位置に設けられた撮像手段16A,16B,16
C,..と、各撮像手段の受光面上に結像した像の重心
を検出する画像処理手段20,21により構成される。In this embodiment, the "centroid position detecting means" is a semi-transparent mirror 15 ', 15A, 15B, 15 as an optical path dividing means for dividing the image side optical path of the imaging optical system into a plurality of parts.
C ,. . And the image pickup means 16A, 16B, 16 provided at predetermined positions, one on each of the divided optical paths.
C ,. . And image processing means 20 and 21 for detecting the center of gravity of the image formed on the light receiving surface of each image pickup means.
【0070】レチクル16、顕微鏡対物レンズ17、フ
ィールドレンズ18、CCDカメラ19は上記撮像手段
16A,16B,..とともに一つの撮像手段を構成す
る。個々の撮像手段16A,16B,..はそれぞれが
レチクル、顕微鏡対物レンズ、フィールドレンズ、CC
Dカメラにより構成され、各撮像手段のCCDカメラの
出力は、図示されない「入力切り換え手段」を介して画
像処理装置20に入力できるようになっている。このよ
うにする場合のほか、各撮像手段に個別的に画像処理装
置を配備し、各画像処理装置の出力がコンピュータ22
に入力されるようにしてもよい。The reticle 16, the microscope objective lens 17, the field lens 18, and the CCD camera 19 are the image pickup means 16A, 16B ,. . Together with this, it constitutes one imaging means. The individual image pickup means 16A, 16B ,. . Each is a reticle, microscope objective lens, field lens, CC
An output of the CCD camera of each image pickup means can be input to the image processing apparatus 20 via an “input switching means” (not shown). In addition to this case, an image processing device is individually provided to each image pickup unit, and the output of each image processing device is output to the computer 22.
May be input to.
【0071】各撮像手段は、被検レンズ系からの反射光
束において、前記曲率中心や近軸曲率中心、さらには近
軸曲率中心からΔRiだけ離れた位置を物点とするスポ
ット状の結像が得られる位置(予め被検レンズ系1のデ
ータにより算出・決定されている)に受光面を有してい
る。即ち、撮像手段は、被検レンズ面が球面である場合
に一つ、被検レンズ面が非球面である場合に2つ必要で
あり、図4に示したような場合には全部で6個必要にな
る。この場合、レンズ11を光軸方向へ移動させる必要
はない。Each image pickup means forms a spot-like image in the reflected light beam from the lens system to be inspected whose object point is the center of curvature, the center of paraxial curvature, and a position ΔR i away from the center of paraxial curvature. Has a light receiving surface at a position where is obtained (preliminarily calculated and determined based on the data of the lens system 1 to be tested). That is, one image pickup unit is required when the lens surface to be inspected is a spherical surface, and two image pickup units are required when the lens surface to be inspected is an aspherical surface. In the case shown in FIG. You will need it. In this case, it is not necessary to move the lens 11 in the optical axis direction.
【0072】この実施の形態では、各撮像手段の出力に
より前記ri,ri’φiを決定し、これらに基づき前述
の演算を行なうことで、全被検レンズ面に対する偏心測
定を行なうことができる。前述の実施の形態と異なり、
被検レンズ面に対しレンズ11を変位させて偏心データ
を順次に求める必要がないので、偏心測定を能率的に行
なうことができる。In this embodiment, the r i and r i 'φ i are determined by the output of each image pickup means, and the above-mentioned calculation is performed based on them to perform the eccentricity measurement for all the lens surfaces to be inspected. You can Unlike the above-mentioned embodiment,
Since it is not necessary to displace the lens 11 with respect to the lens surface to be inspected to sequentially obtain the eccentricity data, the eccentricity measurement can be efficiently performed.
【0073】上に説明した各実施の形態において、被検
レンズ系の基準光軸を被検レンズ系1の鏡筒の中心軸と
考え、これを保持手段の中心軸に合致させて測定を行な
ったが、被検レンズ系の基準光軸は本来的には設計上の
光軸であり、必ずしも鏡筒の中心軸と合致するとは限ら
ない。In each of the embodiments described above, the reference optical axis of the lens system to be tested is considered to be the central axis of the lens barrel of the lens system to be tested 1, and this is matched with the central axis of the holding means for measurement. However, the reference optical axis of the lens system to be inspected is originally the designed optical axis, and does not always match the central axis of the lens barrel.
【0074】このような場合、本来の基準光軸と鏡筒の
中心軸(保持手段の中心軸)とのずれに応じ、測定偏心
量に誤差が生じることになる。この誤差を有効に軽減さ
せるには請求項6記載の発明のように、「演算手段」
が、重心位置検出手段による検出結果と、被検レンズの
データとに基づき、所定の演算により、上記各形態の如
くして求めた各被検レンズ面の偏心量の最小2乗平均に
より「最適基準光軸」を求め、この最適基準光軸に基づ
き、偏心量を求める演算機能を有するようにすればよ
い。In such a case, an error occurs in the measured eccentricity amount depending on the deviation between the original reference optical axis and the center axis of the lens barrel (center axis of the holding means). In order to effectively reduce this error, as in the invention according to claim 6, "calculation means"
Is the "optimum" based on the least square mean of the eccentricity amount of each lens surface to be inspected, which is obtained by the predetermined calculation based on the detection result of the barycentric position detecting means and the data of the lens to be inspected. A reference optical axis "may be obtained, and based on the optimum reference optical axis, a calculation function for obtaining the eccentricity amount may be provided.
【0075】即ち、例えば、前述の偏心量:σ1ないし
σ4に基づき、Σ(σi−δ)2を最小にするようなδ0を
求め、σi等の代わりに(σi−δ0)を用いて演算をや
りなおすのである。このようにして、精度良く偏心測定
を行なうことができる。[0075] That is, for example, the aforementioned eccentricity: Based on the sigma 1 to σ 4, Σ (σ i -δ ) 2 obtains the [delta] 0 that minimizes the, instead of such σ i (σi-δ 0 ) Is used to repeat the operation. In this way, the eccentricity can be accurately measured.
【0076】また保持手段に回転機構を設け、保持した
被検レンズ系を保持手段の中心軸の回りに回転し、この
ときの撮像手段の受光面上におけるスポット状の像の中
心の回転半径として前記ri等を求めるようにしてもよ
い。Further, the holding means is provided with a rotation mechanism, and the held lens system to be tested is rotated about the central axis of the holding means. At this time, the radius of gyration of the center of the spot-shaped image on the light receiving surface of the image pickup means is determined. The r i and the like may be obtained.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規なレンズ面偏心測定方法および装置を実現でき
る。この発明では、3以上のレンズ面を有し、非球面を
含むレンズ系における所望の被検レンズ面の偏心測定を
簡易且つ精度良く行なうことができる。As described above, according to the present invention, a novel lens surface decentering measuring method and apparatus can be realized. According to the present invention, it is possible to easily and accurately measure decentering of a desired lens surface to be tested in a lens system having three or more lens surfaces and including an aspherical surface.
【図1】この発明のレンズ面偏心測定装置の実施の1形
態を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of a lens surface eccentricity measuring device of the present invention.
【図2】上記実施の形態における偏心測定を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a diagram for explaining eccentricity measurement in the above embodiment.
【図3】この発明のレンズ面偏心測定装置の実施の別形
態を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the lens surface eccentricity measuring device of the present invention.
【図4】被検レンズ系における被検レンズ面の偏心を説
明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining decentering of a lens surface to be inspected in a lens system to be inspected.
【図5】非球面形状を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an aspherical shape.
1 被検レンズ系 3A,3B 保持手段 4 照明用光源 5,6,7,8,9,10,11 照射用光学系 6,7,8,9,10,15 結像光学系 16,17,18,19 撮像手段 19 画像処理装置 22 演算手段 1 Test lens system 3A, 3B holding means 4 Lighting light source 5,6,7,8,9,10,11 Irradiation optical system 6,7,8,9,10,15 Imaging optical system 16, 17, 18, 19 Imaging means 19 Image processing device 22 Computing means
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−99841(JP,A) 特開 平3−107739(JP,A) 特開 平5−312670(JP,A) 特開 平9−145537(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 11/00 - 11/08 Continuation of front page (56) Reference JP-A-2-99841 (JP, A) JP-A-3-107739 (JP, A) JP-A-5-312670 (JP, A) JP-A-9-145537 (JP , A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 11/00-11/08
Claims (6)
有する被検レンズ系における所望の被検レンズ面の偏心
量と偏心方向を求める方法であって、 上記被検レンズ系の基準光軸方向から、所望の被検レン
ズ面に集束性もしくは発散性の照射光束を照射し、 上記被検レンズ面からの反射光束を、上記基準光軸に実
質的に光軸を合致させた結像光学系により、上記被検レ
ンズ面の曲率中心、または近軸曲率中心及び非球面軸か
ら所定距離の位置にある非球面部分の曲率中心の各近傍
位置を物点とする像として、撮像手段の受光面上に結像
させ、 上記各像の重心位置座標と被検レンズ系のデータとを用
いて所定の演算を行ない、上記所望の被検レンズ面の偏
心量および偏心方向を求めることを特徴とするレンズ面
偏心測定方法。1. A method for obtaining a desired decentering amount and decentering direction of a lens surface to be inspected in a lens system to be inspected having three or more lens surfaces including one or more aspherical surfaces, which is a reference of the lens system to be inspected. From the optical axis direction, a desired test lens surface is irradiated with a converging or diverging irradiation light beam, and the reflected light beam from the test lens surface is substantially aligned with the reference optical axis. By the image optical system, an image pickup means is provided as an image with the curvature center of the lens surface to be inspected, or each of the paraxial curvature center and the curvature center of the aspherical portion at a predetermined distance from the aspherical surface as object points. An image is formed on the light-receiving surface of, and a predetermined calculation is performed using the barycentric position coordinates of each image and the data of the lens system under test to obtain the eccentric amount and the eccentric direction of the desired lens surface under test. Characteristic lens surface eccentricity measurement method.
いて、 被検レンズ面が2面以上あるとき、照射光束の照射側か
ら順次、各被検レンズ面の偏心量および偏心方向を測定
することを特徴とするレンズ面偏心測定方法。2. The lens surface eccentricity measuring method according to claim 1, wherein when there are two or more lens surfaces to be inspected, the eccentricity amount and the eccentric direction of each lens surface to be inspected are sequentially measured from the irradiation side of the irradiation light beam. A lens surface eccentricity measuring method characterized by the above.
有する被検レンズ系における1以上の所望の被検レンズ
面の偏心量と偏心方向を求める装置であって、 被検レンズ系の基準光軸を中心軸に実質的に合致させ
て、上記被検レンズ系を保持する保持手段と、 照明用光源と、 上記保持手段の中心軸に光軸を合致させ、上記照明用光
源からの光束を集束性もしくは発散性の照射光束として
被検レンズ系に照射する照射用光学系と、 上記中心軸と実質的に合致した光軸を持ち、所望の被検
レンズ面からの反射光束を結像させる結像光学系と、 この結像光学系による結像状態に基づき、所望の被検レ
ンズ面からの反射光の結像の重心位置を検出する重心位
置検出手段と、 この重心位置検出手段による検出結果と、被検レンズの
データとに基づき、所定の演算により各被検レンズ面の
偏心量と偏心方向とを演算する演算手段とを有すること
を特徴とするレンズ面偏心測定装置。3. An apparatus for determining an eccentricity amount and an eccentric direction of one or more desired lens surfaces to be tested in a lens system to be tested having three or more lens surfaces including one or more aspheric surfaces. The reference optical axis of is substantially aligned with the central axis of the holding means for holding the lens system to be tested, the illumination light source, and the central axis of the holding means is aligned with the optical axis, Has an optical axis for irradiation that irradiates the lens system under test as a convergent or divergent beam of light, and an optical axis that substantially matches the above-mentioned central axis, and reflects the light beam reflected from the desired lens surface under test. An image forming optical system for forming an image, a barycentric position detecting means for detecting a barycentric position of an image of reflected light from a desired lens surface to be inspected on the basis of an image forming state by the image forming optical system, and this barycentric position detection. Based on the detection result by the means and the data of the lens under test Lens surface eccentricity measuring apparatus characterized by having a calculating means for calculating an eccentric direction and the eccentric amount of each test lens surface by a predetermined calculation.
いて、 重心位置検出手段は、 単一の撮像手段および、この撮像手段の受光面上に結像
した像の重心を検出する単一の画像処理装置と、 照射用光学系による集束性もしくは発散性の照射光束の
集光点位置を基準光軸方向に変位・調整する集光点位置
調整手段と、により構成されることを特徴とするレンズ
面偏心測定装置。4. The lens surface eccentricity measuring device according to claim 3, wherein the center-of-gravity position detecting means includes a single image-capturing means and a single center-of-gravity for detecting the center of gravity of the image formed on the light-receiving surface of the image-capturing means. An image processing device, and a condensing point position adjusting means for displacing / adjusting the condensing point position of the converging or diverging irradiation light beam by the irradiation optical system in the reference optical axis direction. Lens surface eccentricity measuring device.
いて、 重心位置検出手段は、 結像光学系の像側光路を複数に分割する光路分割手段
と、 分割された個々の光路上に1つずつ、所定の位置に設け
られた撮像手段と、 各撮像手段の受光面上に結像した像の重心を検出する画
像処理手段と、により構成されることを特徴とするレン
ズ面偏心測定装置。5. The lens surface eccentricity measuring device according to claim 3, wherein the center-of-gravity position detecting means divides the image-side optical path of the imaging optical system into a plurality of optical path dividing means, and one on each of the divided optical paths. A lens surface eccentricity measuring device characterized by comprising image pickup means provided at predetermined positions and image processing means for detecting the center of gravity of the image formed on the light receiving surface of each image pickup means. .
偏心測定装置において、 演算手段が、重心位置検出手段による検出結果と、被検
レンズのデータとに基づき、所定の演算により求めた各
被検レンズ面の偏心量の最小2乗平均により、最適基準
光軸を求め、この最適基準光軸に基づき、偏心量を求め
る演算機能を有することを特徴とするレンズ面偏心測定
装置。6. The lens surface eccentricity measuring device according to claim 3, 4 or 5, wherein the calculating means obtains each by a predetermined calculation based on the detection result by the barycentric position detecting means and the data of the lens to be inspected. A lens surface eccentricity measuring device having a calculation function for obtaining an optimum reference optical axis by a least square mean of the eccentricity amount of a lens surface to be inspected and for obtaining the eccentricity amount based on the optimum reference optical axis.
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|---|---|---|---|
| TW085105022A TW326067B (en) | 1996-03-14 | 1996-04-26 | Method and apparatus for measuring the eccentricity of a non-spherical lens the invention relates to a method and an apparatus for measuring the eccentricity of a non-spherical lens easily and reliably. |
| JP14255596A JP3410902B2 (en) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Lens surface eccentricity measuring method and lens surface eccentricity measuring device |
| TW085105022A TW381168B (en) | 1996-03-14 | 1996-07-04 | Method of and systems for measuring eccentricity of an aspherical lens surface |
| US08/681,822 US5844670A (en) | 1995-07-28 | 1996-07-29 | Method of and systems for measuring eccentricity of an aspherical lens surface |
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|---|---|---|---|
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