发明名称 非球面透镜之偏心测定方法及装置
摘要 一种非球面透镜之偏心测定方法及装置,将被检透镜1保持成被检面1a朝向成成像光学系统6,7之方向,在成像光学系统6,7之另一侧配置具有以成像光学系统之光轴做为中心之微小圆形开口8A之遮光板构件8,对被检面1a照射在其近轴曲率中心1a′附近具有聚焦点之聚焦性照射光束,以成像光学系统6,7将从近轴球面反射之光束聚焦于圆形开口8A,在受光面装置9上接受通过圆形开口8A之光束做为点像,使点像中心与成像光学系统之光轴成为一致而使被检透镜1之划轴与成像光学系统之光轴后,将照射光束之光束点移动至被检面1a上之一定非球面部份之曲率中心附近1a〞,以成像光学系统6,7将从一定之非球面部份反射之反射光束聚焦于圆形开口8A,以受光面装置9接受通过圆形开口8A之光束做为环像,根据偏离环像中心之成像光学系统光轴之偏离量及偏离方向测定被检面1a之偏心量及偏心方向。
申请公布号 TW308643 申请公布日期 1997.06.21
申请号 TW084109740 申请日期 1995.09.16
申请人 理光股份有限公司 发明人 高井雅明;森田展弘
分类号 G01M11/00 主分类号 G01M11/00
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼;林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧,使其被检面朝向成像光学系统侧,于成像光学系统之另一侧设置具有以成像光学系统之光轴为中心之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,对被检面照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性照射光束,以成像光学系统将从被检面之近轴球面反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,将通过圆形开口之光束以点像之型态接受于受光面装置上,使点像中心与成像光学系统之光轴位置成为一致而使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;及在光轴已对正之状态下,将照射光束之聚焦点移动至被检面之一定非球面部份之曲率中心附近,以成像光学系统将从一定非球面部份反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以环像之型态接受通过圆形开口之光束,根据环像中心偏离成像光学系统之光轴之偏离量或偏离量及偏离方向测定被检面之非球面之偏心量或偏心量及偏心方向之测定过程。2.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第1项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面,另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持,使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源,将光源所发射之光束以聚焦性或发散性光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即光轴与保持装置之中心轴成为一致之光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之光束成像之成像光学系统;具有微小圆形开口,其中心轴与成像光学系统之光轴成为一致,设在离开成像光学系统一定距离之位置之遮光板构件;具有用来观察接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之受光面及受光面上之光束像之观察装置之受光面装置;使照射光束之聚焦点对保持装置相对的变位之聚焦点变位装置;改变保持装置与成像光学系统间之间隔之间隔变化装置。3.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧,使其被检面朝向成像光学系统,在成像光学系统之另一侧设置具有成像光学系统之光轴与中成为一致之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,对被检面照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性照射光束,以成像光学系统将从被检面之近轴球面反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以点像之型态接将受通过圆形开口之光束,使点像中心与成像光学系统之光轴位置成为一致,藉此使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;在光轴已对正之状态下,将照射光束之聚焦点移动至被检面之一定非球面部份之曲率中心附近,以成像光学系统使从一定之非球面部份反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以环像之型态接受通过圆形开口之光束,以便检测环像中心位置之中心位置检测过程;及根据被检测之环像之中心位置及被检透镜之被检面之资料,运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算过程。4.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第3项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面,另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源;将光源所发射之光束以聚焦性或发散性光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即光轴与保持装置之中心轴成为一致之光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之光束成像之成像光学系统;具有微小圆形开口,其中心与成像光学系统之光轴成为一致,设在离开成像光学系统一定距离之位置之遮光板构件;做为接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之受光面装置之摄像装置;使照射光束之聚焦点对保持装置相对的变位之聚焦点变位装置;改变保持装置与成像光学系统间之间隔之间隔变化装置;根据摄像装之摄像结果与被检透镜之被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算装置;及显示运算装置之运算结果之显示装置。5.如申请专利范围第2或4项之非球面透镜之偏心测定装置,其中包括朝向与成像光学系统之光轴成为垂直相交之方向离开相当于被检透镜之半径之一半距之抵接面,及在以保持装置保持被检透镜时,使被检透镜之外周面抵接于上述抵接面,藉此决定被检透镜对保持装置之位置之定位基准面构件。6.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧,使其被检面朝向成像光学系统侧,在成像光学系统之另一侧设置具有中心位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,在被检面上照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性照射光束,以成像光学系统将从被检面之近轴球面反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面上以点像之型态接将受通过圆形开口之光束,使被检透镜在成像光学系统之光轴周围旋转而使点像旋转,调整被检透镜在保持装置上之保持态位使其旋转半径为0,藉此使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;在光轴已对正之状态下,将照射光束之聚焦点移动至被检面之一定非球面部份之曲率中心,以成像光学系统使从一定非球面部份反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以环像之型态接受通过圆形开口之光束,使被检透镜在成像光学系统周围旋转而使环像旅转,检测因其旋转而形成之环像中心之圆轨迹中心之位置及圆轨迹半径之中心位置检测过程;及根据中心位置,半径及被检透镜之被检面资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算过程。7.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第6项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面,另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持,使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源;将该光源所发射之光束以聚焦性或发散性光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即光轴与保持装置之中心轴成为一致之光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之光束成像之成像光学系统;具有微小圆形开口,其中心位于成像光学系统之光轴上,设在离开成像光学系统一定距离之位置之遮光板构件;做为接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之受光面装置之摄像装置;使照射光束之聚焦点对保持装置相对的变位之聚焦点变位装置;改变保持装置与成像光学系统间之间隔之间隔变化装置;使保持装置在其中心轴周围旋转之旋转驱动装置;根据摄像装之摄像结果与被检透镜之被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向,并且控制旋转驱动装置之控制运算装置;及显示控制运算装置之运算结果之显示装置。8.如申请专利范围第7项之非球面透镜之偏心测定装置,其中又具有抵接于被保持装置保持之被检透镜之外周面而使被检透镜变位至与保持装之中心轴垂直相交之方向之光轴对正用变位装置,控制运算装置根据摄像装置所受光之点像之中心位置及点像之旋转所形成之中心位置之圆轨迹之半径算出被检透镜光轴对保持装置之中心轴之偏心量及偏心方向,根据其出结果控制光轴对正用变位装置。9.如申请专利范围第2项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,聚焦点变位装置及间隔变化装置为共用装置,而且系用来改变透镜系统中之保持装置侧之透镜与保持构件间之间隔之装置。10.如申请专利范围第4项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,聚焦点变位装置及间隔变化装置为共用装置,而且系用来改变透镜系统中之保持装置侧之透镜与保持构件间之间隔之装置。11.如申请专利范围第7项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,聚焦点变位装置及间隔变化装置为共用装置,而且系用来改变透镜系统中之保持装置侧之透镜与保持构件间之间隔之装置。12.如申请专利范围第8项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,聚焦点变位装置及间隔变化装置为共用装置,而且系用来改变透镜系统中之保持装置侧之透镜与保持构件间之间隔之装置。13.如申请专利范围第9项之非球面透镜之偏心测定装置,其中共用之聚焦点变位装置与间隔变化装置为使保持装置变位至其中心轴方向之载物台。14.如申请专利范围第9项之非球面透镜之偏心测定装置,其中共用之聚焦点变位装置及间隔变化装置系将光源,光照射装置,成像光学系统,遮光板构件,及摄像装置形成为一体使其变位至保持装置之中心轴方向之载物台。15.如申请专利范围第9项之非球面透镜之偏心测定装置,其中共用之聚焦点变位装置及间隔变化装置系光照射装置与成像光学系统所共用之透镜系统中,使保持装装置之透镜变位至其光轴方向之装置。16.如申请专利范围第9,10,11,12,13,14或15项之非球面透镜之偏心测定装置,其中具有使摄像装置变位至成像光学系统之光轴方向之摄像装置用变位装置。17.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧使其被检面朝向成像光学系统侧,在成像光学系统之另一侧配设置具有中心位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,被检面照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性照射光束,以成像光学系统使被检面之从近轴球面反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以点像之型态接将受通过圆形开口之光束,使点像中心与成像光学系统之光轴成为一致而使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;在光轴已对正之状态下,使遮光板构件变位至成像光学系统之光轴方向相当于被检面之非球面形状之一定距离,以成像光学系统使被检面之非球面形状之一距离,以成像光学系统使被检面上之从一定之非球面部份反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以环像之型态接受通过圆形开口之光束,检测环像之中心位置之中心位置检测过程;及将中心位置检测过程中检测之检测结果做为对应于被检透镜之被检面之偏心之数値显示之显示过程。18.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第17项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面,另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源;将光源所发射之光束做为聚焦性或发散性光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即光轴与保持装置之中心轴成为一致之光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之光束成像之成像光学系统;中心具有位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口,设在成像光学系统之像侧之遮光板构件;接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之摄像装置;使遮光板构件变位至成像光学系统之光轴方向之遮光板构件变位装置;根据摄像装置之摄像结果检测从被检透镜之被检面反射之光束之像之中心位置之检测装置;及将检测装置所检测之结果做为对应被检面之偏心之数値而将之显示之显示装置。19.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧使其被检面朝向成像光学系统侧,在成像光学系统之另一侧设置具有中心位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,对被检面照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性照射光束,以成像光学系统在遮光板构件之圆形开口部,聚焦被检面之从近轴球面反射之光束,在受光面装置上以点像之型态接受通过圆形开口之光束,使点像中心与成像光学系统之光轴成为一致而使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;及在光轴已对正之状态下,使遮光板构件沿着成像光学系统之光轴方向变位相当于配合被检面之非球面形状之一定距离,以成像光学系统使从被检面之一定非球面部份反射之光束聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以环像之型态接受通过圆形开口之光束,检测环像之中心位置之中心位置检测过程;及根据被检侧之环像之中心位置及被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之算出过程。20.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第19项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面,另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持,使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源;将光源所发射之光束做为聚焦性或发散性光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即光轴与保持装置之中心轴成为一致之光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之光束成像之成像光学系统;中心具有位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口,设在成像光学系统之像侧之遮光板构件;接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之摄像装置;使遮光板构件变位至成像光学系统之光轴方向之遮光板构件变位装置;根据摄像装置之摄像结果及被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算装置;及显示运算装置之运算结果之显示装置。21.如申请专利范围第18项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,而共用之透镜系统中,面向保持装置之一侧之透镜与保持装置间之间隔为可调整。22.如申请专利范围第20项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置及成像光学系统共用透镜系统,而共用之透镜系统中,面向保持装置之一侧之透镜与保持装置间之间隔为可调整。23.如申请专利范围第18,20,21或22项之非球面透镜之偏心测定装置,其中遮光板变位装置具有保持遮光板构件之载物台,使载物台变位至成像光学系统之光轴方向之马达,及根据马达之旋转角检测载物台之移动位置,藉此检测遮光板构件之位置之位置检测装置,运算装置具有控制遮光板构件变位装置之功能。24.一种非球面透镜之偏心测定方法,系用来测定一面为非球面,另一面为球面之非球面透镜中之非球面偏心之方法,其特征为包括:在将被检透镜保持于成像光学系统之一侧,使其被检面朝向成像光学系统之侧,在成像光学系统之另一侧设置具有中心位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口之遮光板构件之状态下,在被检面上照射在被检面之近轴曲率中心附近具有聚焦点之聚焦性或发散性之第1照射光束,及在被检面之一定非球面部份之曲率中心附近具有聚焦点之发散性或聚焦性第2照射光束,以成像光学系统将从被检面之近轴球面及从一定非球面部分反射之光束皆聚焦于遮光板构件之圆形开口部,在受光面装置上以点像及环像之型态接受通过圆形开口之光束,使点像中心与成像光学系统之光轴成为一致而使被检透镜之光轴与成像光学系统之光轴成为一致之光轴对正过程;在光轴已对正之状态下检测环像之中心位置及被检透镜之被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算过程。25.一种非球面透镜之偏心测定装置,系用来实施申请专利范围第24项之偏心测定方法的装置,其特征为包括:将一面为非球面另一面为球面之被检透镜在其球面侧保持,使其球面之曲率中心位于一定位置之保持装置;光源;将光源所发射之光束做为聚焦位置不同,光轴为共用之聚焦性或发散性等2种光束照射于被检透镜之被检面之光学系统,亦即共用之光轴与保持装置之中心轴成为一致光照射装置;光轴与保持装置之中心轴成为一致,使从被检面反射之2种光束成像于同一位置之成像光学系统;中心具有位于成像光学系统之光轴上之微小圆形开口,设在离开成像光学系统一定距离之位置之遮光板构件;接受通过遮光板构件之圆形开口之光束之摄像装置;根据摄像装置之摄像结果及被检透镜之被检面之资料运算被检面之偏心量或偏心量及偏心方向之运算装置,及显示运算装置之运算结果之显示装置。26.如申请专利范围第25项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置包括具有合离开光轴之距离之不同而功率不同之2个功率领域,而依照各功率领域所形成之焦点位置在光轴上互不相同之2焦点光学元任。27.如申请专利范围第26项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光源为单色光光源,而光照射装置之2点焦光学元件为区域板。28.如申请专利范围第25项之非球面透镜之偏心测定装置,其中光照射装置包括将光源所发射之光束分离成等效之2条光束之光束分离装置,对被分离之2条光束分别设定不相同之聚焦点之2个光照射装置,及将2个光束照射装置所发射之光束合流于同一光轴之光合流装置。29.如申请专利范围第28项之非球面透镜之偏心测定装置,其中2个光照射装置中之至少一方可改变其聚焦点。图示简单说明:第一图为申请专利范围第2项之偏心测定装置之一实施例;第二图为第一图所示实施例之光轴对正过程中之被检透镜之保持状态之说明图;第三图为第一图所示实施例之光轴对正过程中,由成像光学系统成像之状庇之图;第四图为第三图所示状态下,形成于受光面上之点像之图;第五图为第一图所示实施例之测定过程中,由成像光学系统成像之状态之说明图;第六图为第五图所示状态下,受光面上之小点像及环像之说明图;第七图为环像之中心偏离与偏位量之关系之说明图;第八图为申请专利范围第4项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第九图为申请专利范围第5项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十图为申请专利范围第8项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十一图为申请专利范围第10项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十二图为申请专利范围第11项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十三图为申请专利范围第15项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十四图为利用第十三图所示实施例之成像光学系统实施之光轴对正过程及中心位置检测过程中之成像状态之说明图;第十五图为第十三图所示实施例之点像及环像之图;第十六图为申请专利范围第17项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十七图为申请专利范围第21项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第十八图为第十七图所示实施例之被检透镜之保持状态与成像状态之说明图;第十九图为第十七图所示实施例之点像与环像之图;第二十图为第十七图所示实施例之点像与环像之中心位置之检测步骤之流程图;第二一图为申请专利范围第25项之偏心测定装置之一实施例之说明图;第二二图为非球面之偏心之说明图。
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