JP2544389B2

JP2544389B2 - レンズ中心厚測定装置

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Publication number: JP2544389B2
Application number: JP62160454A
Authority: JP
Inventors: 裕明下薗
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS643534A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、非接触によるレンズ中心厚を測定する装
置に関するものである。

（従来の技術）従来、この種のレンズ中心厚測定装置として第４図に
示すもの（特公昭52−34499号公報）が知られている。

図示において、１は白色光源、２はレーザー光源、３
は白色光源あるいはレーザー光源２のいずれか一方を択
一的に測定光路に導く切換式平面鏡、４は半透過鏡、５
は前記半透過鏡と同一の厚さを有し、かつ屈折率、およ
び分散率の等しい同一素材から成る補償板、６は被測定
レンズで、この被測定レンズ６は光軸に対する傾きの修
正と、光軸に沿った移動が可能である。７は被測定レン
ズ６と屈折率および分散率の等しい同一素材からなる平
行平面板で、これは被測定レンズ６の設計値である中心
厚と同じ厚さを有する。８は前記平行平面板７の表面お
よび裏面に合焦しうる対物レンズ、９は接眼レンズ、10
は測定者眼である。

先ず最初にレーザー光を半透過鏡4,補償板５に導くよ
うに切換式平面鏡３を設定すると、半透過鏡４で２つに
分離された光線束の何％かが、被測定レンズ６および平
行平面板７のそれぞれの表面および裏面の合計４つの面
で反射し、被測定レンズ６と平行平面板７の表面反射同
志の干渉によるニュートンリングと被測定レンズ６と平
行平面板７の裏面反射同志の干渉によるニュートンリン
グとが生じる。測定者はこの２つのニュートンリングの
中心が合致するように被測定レンズ６の傾きを修正する
ことにより、中心厚測定のための被測定レンズ６の設定
を行なう。

次に、白色光が半透明鏡4,補償板５に導かれるように
切換平面板３を切り換え、かつ対物レンズ８を平行平面
板７の表面に合焦させる。そして半透明鏡４で分割さ
れ、それぞれ被測定レンズ６の表面と、平行平面板７の
表面とで反射された光束が同じ光路長になるように被測
定レンズ６を光軸に沿って移動させると、すべての波長
の光路差がゼロ近傍になるので中心が無色の白色干渉縞
が観察される。そして、対物レンズ８を平行平面板７の
裏面に合焦させる。それから、平面鏡４で分割されてそ
れぞれ被測定レンズ６の裏面と平行平面板７の裏面とで
反射された光束が干渉して中心が無色のニュートンリン
グが生ずるように、被測定レンズ６をその光軸に沿って
移動させ、その移動量をスケールで読み取る。その移動
量Ｄから平行平面板７に対する被測定レンズ６の中心厚
の差ｄを次式にて求める。

ｄ＝D/n ここでｎは被測定レンズ６の屈折率である。従って、
上式で求めたｄに平行平面板７の厚さを加えれば被測定
レンズ６の中心厚が求められる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記装置にあっては、被測定レンズの
裏面反射を利用するので被測定レンズの屈折率が既知で
なければならず、さらに、平行平面板は被測定レンズと
同一材質でその厚みとほぼ同一の厚みを有していなけれ
ばならない等の多くの条件を必要とし、したがって、そ
の測定はやっかいであり、また、被測定レンズの屈折率
分布が関係するので合成レンズの場合、その中心厚を求
めることが困難である等の問題があった。

（発明の目的）そこで、この発明は、被測定レンズの屈折率が既知で
なければならない等の諸条件を必要とせず、しかも合成
レンズの中心厚を容易に求めることのできるレンズ中心
厚測定装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）この発明は、光源から出射される光束を２つに分割し
てその一方の光束を被測定レンズに向けて照射させる半
透過鏡と、上記の分割された他方の光束の光路に設置さ
れた反射鏡と、被測定レンズの表面で反射される光と反
射鏡で反射される光とによる干渉縞を結像させる対物レ
ンズとを備え、被測定レンズの一面側に相対向して設置
されて、前記被測定レンズの光軸方向に前記測定レンズ
に対して相対移動される一の干渉装置と、前記光源から
出射される光束を２つに分割してその一方の光束を被測
定レンズに向けて照射させる半透過鏡と、上記の分割さ
れた他方の光束の光路に設置された反射鏡と、被測定レ
ンズの表面で反射される光と反射鏡で反射される光とに
よる干渉縞を結像させる対物レンズとを備え、被測定レ
ンズの他面側に相対向して設置されて、被測定レンズの
光軸方向に被測定レンズに対して相対移動される他の干
渉装置とからなり、一つの干渉装置の干渉縞が結像され
る位置までの相対移動距離と他の干渉装置の干渉縞が結
像される位置までの相対移動距離とに基づき被測定レン
ズの中心厚を測定する構成である。

（実施例）以下、この発明に係わるレンズ中心厚測定装置を図面
に基づいて説明する。

第１図はこの発明によるレンズ中心厚測定装置の実施
例を示す概略構成図である。図示において、11は被測定
レンズで、これは図示しない従来と同様なレンズ保持部
材によって保持されてその光軸（ｘ軸）,y軸およびｚ軸
方向に移動可能（相対移動可能）になっている。また、
上記保持部材は被測定レンズ11にティルトを与えるため
にｙ軸およびｚ軸にそれぞれ平行な２軸（図示せず）が
設けられていてその軸を中心にして回転可能になってい
る。

20,30は被測定レンズ11の表面11a,11bに対向した位置
に設置された干渉装置で、これは被測定レンズ11の光軸
（ｘ軸）方向に移動可能になっている。

また、この干渉装置20,30は、白色光源22,32と、この
光源22,32から発せられる光束を所定位置に導く光ファ
イバ23,33と、この光ファイバ23,33によって導かれた光
束を２つに分割してそのうちの一方の光束を被測定レン
ズ11の表面11a,11bに照射させる半透過鏡24,34と、この
半透過鏡24,34によって分割された他方の光束の光路上
の後述する対物レンズ26,36の焦点距離の位置であって
半透過鏡24,34を介して対物レンズ26,36の光軸に直交し
て設置された反射鏡25,35と、被測定レンズの表面11a,1
1bで反射された光と反射鏡25,35で反射された光とによ
る干渉縞を結像させるとともに、前記ｘ軸に光軸を一致
させて設置された対物レンズ26,36と、結像された干渉
縞を観察するための接眼レンズ27,37とを備えている。

次に、上記実施例の測定方法について説明する。

先ず最初に、干渉装置20,30の位置を知っておく。対
物レンズ26,36は干渉装置20,30の所定位置に組み込んで
あるので、対物レンズ26,36の位置がそれによってわか
り、したがってそのの対物レンズ26,36間の距離もわか
る。例えば干渉装置20,30が破線で示す位置のときの対
物レンズ26,36間の距離をＬとする。また、被測定レン
ズ11の光軸を対物レンズ26,36の光軸（ｘ軸）に一致さ
せておく。

白色光源22から出射された光束は光ファイバ23によっ
て半透過鏡24に散乱照射され、この散乱照射された光は
その半透過鏡24によって２つに分割され、そのうちの一
方の光は被測定レンズ11の表面11aに照射され、他方の
光が反射鏡25に反射される。次に、干渉装置20を右方向
（第１図において）に移動させていき、対物レンズ26の
焦点が被測定レンズ11の表面11aに一致、すなわち、半
透過鏡24と被測定レンズ11の表面11aとの距離ｑが半透
過鏡24と反射鏡25との距離ｐと等しくなると、被測定レ
ンズ11の表面11aで反射した光と反射鏡25で反射した光
とにより同心円状の干渉縞が対物レンズ26によって結像
される。この場合、０次数の干渉縞は無色である。そし
て、その干渉縞が結像される位置までの干渉装置20の移
動距離ｌを計測する。同様にして同心円状の干渉縞が結
像される位置までの干渉装置30の移動距離ｍを計測し、
これらの移動距離l,mから次式によって被測定レンズ11
の中心厚Ｓを求める。

Ｓ＝Ｌ−（ｌ＋ｍ）−（f₁＋f₂）ただし、f₁,f₂は対物レンズ26,36の焦点距離である。

なお、Ｌ−（f₁＋f₂）が未知の場合には、厚みが既知
の平行平面板を用いて測定を行なう。この場合、そのと
きの干渉装置20,30の移動距離をそれぞれl₀,m₀とする
と、被測定レンズ11の中心厚をS₀として S₀＝Ｌ−（f₁＋f₂）−（l₀＋m₀）よりＬ−（f₁＋f₂）＝S₀＋（l₀＋m₀）がもとまる。した
がって、Ｓ＝S₀＋（l₀＋m₀）−（ｌ＋ｍ）この式によりＳを求めればよい。

このように、被測定レンズ11の裏面反射による干渉を
用いないでレンズの中心厚を測定するので、従来のよう
に被測定レンズ11の屈折率が既知である必要がなく、ま
た反射鏡25,35は被測定レンズ11と同一材質でその厚み
とほぼ同一の厚みを有する必要もない。また、その測定
は被測定レンズ11の屈折率分布に無関係であるから、合
成レンズの中心厚を求めることができる。

上記実施例では、白色光源を使用しているが、光ファ
イバ23,33から照射される光を平行光束にすれば白色光
源でなくてもよい。

ところで、被測定レンズ11の光軸と対物レンズ26,36
の光軸とを一致させるには例えば次のような手順で行な
う。

先ず最初に、例えば干渉装置20を移動させて対物レン
ズ26の焦点を被測定レンズ11の表面11a（第１面）に合
わせる（ピント合わせ）。第１面の球心が対物レンズ26
の光軸上にのっていなければ観察される干渉縞は同心円
状にならず、円弧上あるいは直線状の縞になる。そこ
で、この場合、被測定レンズ11をy,z軸の２方向に移動
させて干渉縞が同心円状になるようにする。被測定レン
ズ11のy,z軸方向の移動で干渉縞が観察できなくなると
きは干渉装置20を移動させてピント合わせも並行して行
なう。これらの操作で被測定レンズ11の第１面の球心を
対物レンズ26の光軸上にのせることができる。

次に、上記と同様にして干渉装置30の対物レンズ36の
焦点を被測定レンズ11の表面11b（第２面）にあわせ
る。この第２面の球心が対物レンズ36の光軸上になけれ
ば上記と同様に観察される干渉縞は円弧状あるいは直線
状になる。この場合、今度は被測定レンズ11の傾きを図
示しないレンズ保持部材のティルト調整用の２軸の回転
を用いて調整し、同心円状の干渉縞が得られるようにす
る。このときも干渉装置30の移動によりピント合わせを
も並行して行なうことは先と同様である。また、先に調
整した第１面の球心が対物レンズ36の光軸から離れるの
で干渉縞を観察して先の操作を繰り返す。第１面と第２
面の干渉縞が共に同心円状（０次数の干渉縞が無色）に
なれば被測定レンズ11の光軸が対物レンズ26,36の光軸
に一致していることになる。

第２図は他の実施例を示したもので、これは接眼レン
ズ27′,37′の後方にエリアセンサ28,38を配置し、この
エリアセンサ28,38の出力信号から０次数の干渉縞が無
色である同心円状の干渉縞が結像されたか否かを電気的
に検出するようにしたものであ。すなわち、これは、エ
リアセンサ28,38上に上記の同心円状の干渉縞が結像さ
れると第３図の（Ａ）に示すようにそのエリアセンサ2
8,38の中央部から大きな流が出力され、円弧状あるいは
直線状の干渉縞が結像されると第３図の（Ｂ）に示すよ
うにエリアセンサ28,38の中央部から小さな電流が出力
されるので、その電流値から同心円状の干渉縞を検出す
るようにしたものである。ここで、レンズ27′,37′は
結像レンズに相当い、被測定レンズ11とエリアセンサ2
8,38とは共役関係にあるとする。

上記エリアセンサ28,38の代りにリニアセンサを配置
し、これを移動させてスキャンするようにしても可能で
ある。

なお、上記実施例では両干渉装置20,30ともｘ軸方向
（光軸方向）に移動可能に設置されているが、被測定レ
ンズ11がｘ軸方向に移動可能であればどちらか一方の干
渉装置だけが移動可能であればよい。また、干渉装置2
0,30のｘ軸方向の移動を阻害しければ白色光源を１つに
することができる。また、干渉縞の観察はTVカメラを用
いてモニタで行なうこともできる。

前記干渉装置20,30は焦点距離の等しい対物レンズ26,
36を使用すればその光学系の配置を対称にすることがで
きる。

（発明の効果）以上のように、この発明は、少なくとも１つが被測定
レンズの光軸方向に移動可能な一対の干渉装置を被測定
レンズの両面側に相対向して設置し、各干渉装置は、前
記白色光源から出射される光束を２つに分割してその一
方の光束を前記被測定レンズに向けて照射させる半透過
鏡と、上記の分割された他方の光束の光路に設置された
反射鏡と、前記被測定レンズの表面で反射される光と反
射鏡で反射される光とによる干渉縞を結像させる対物レ
ンズとを備えたものであるから、裏面反射による干渉を
用いないでレンズの中心厚を測定することができ、した
がって、従来のように被測定レンズ11の屈折率が既知で
ある必要がなく、また反射鏡は被測定レンズ11と同一材
質でその厚みとほぼ同一の厚みを有する必要もない、さ
らに、その測定は被測定レンズの屈折率分布に無関係で
あるから合成レンズの中心厚を測定することも可能であ
る等の多くの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレンズ中心厚測定装置の実施例
を示す概略構成図、第２図は他の実施例の説明図、第３
図（Ａ）（Ｂ）はエリアセンサの出力電流の説明図、第
４図は従来のレンズ中心厚測定装置の光学系配置図であ
る。 11……被測定レンズ 20,30……干渉装置 22,32……白色光源 34,34……半透過鏡 25,35……反射鏡 26,36……対物レンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から発せられる光束の干渉を利用して
被測定レンズの中心厚を測定するレンズ中心厚測定装置
において、前記光源から出射される光束を２つに分割し
てその一方の光束を前記被測定レンズに向けて照射させ
る半透過鏡と、上記の分割された他方の光束の光路に設
置された反射鏡と、前記被測定レンズの表面で反射され
る光と前記反射鏡で反射される光とによる干渉縞を結像
させる対物レンズとを備え、前記被測定レンズの一面側
に相対向して設置されて、前記被測定レンズの光軸方向
に前記測定レンズに対して相対移動される一の干渉装置
と、前記光源から出射される光束を２つに分割してその
一方の光束を前記被測定レンズに向けて照射させる半透
過鏡と、上記の分割された他方の光束の光路に設置され
た反射鏡と、前記被測定レンズの表面で反射される光と
前記反射鏡で反射される光とによる干渉縞を結像させる
対物レンズとを備え、前記被測定レンズの他面側に相対
向して設置されて、前記被測定レンズの光軸方向に前記
被測定レンズに対して相対移動される他の干渉装置とか
らなり、一つの干渉装置の干渉縞が結像される位置まで
の相対移動距離と他の干渉装置の干渉縞が結像される位
置までの相対移動距離とに基づき前記被測定レンズの中
心厚を測定することを特徴とするレンズ中心厚測定装
置。
【請求項２】前記光源は白色光源であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のレンズ中心厚測定装置。
【請求項３】前記一対の干渉装置は対称に配置された光
学系から構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のレンズ中心厚測定装置。
【請求項４】前記各干渉装置は、干渉縞が結像される位
置に配置されたエリアセンサを有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレンズ中心厚測定装置。
【請求項５】前記各干渉装置は、干渉縞が結像される位
置に配置されたリニアセンサを有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレンズ中心厚測定装置。