專利名稱：偏心測定方法及偏心測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏心測定方法，例如，是一種適合于如變焦透鏡之類的，由多個透鏡元件構(gòu)成且有移動部分的透鏡系統(tǒng)的偏心測定的方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于現(xiàn)有的偏心測定方法，非專利文獻(xiàn)1中詳細(xì)地介紹了以下三種方式(1)被檢測透鏡旋轉(zhuǎn)方式(2)被檢測透鏡靜止東德賽斯(East Germany Zeiss)方式(3)被檢測透鏡靜止圖像旋轉(zhuǎn)器方式。
這些偏心測定方法都是采用自準(zhǔn)直法，將指標(biāo)投影在被檢測面的視在曲率中心位置，根據(jù)來自對應(yīng)于測定基準(zhǔn)軸的被檢測面的反射像的狀態(tài)(振動量、偏移量)，算出偏心量的方法。
方式(1)雖然具有能用簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度的測定的優(yōu)點，但如果象變焦透鏡那樣，被檢測透鏡內(nèi)部包含可動部分，則存在不能進(jìn)行準(zhǔn)確的偏心測定的問題。內(nèi)部包含可動部分的透鏡系統(tǒng)，其可動用的滑動部分要有微小的間隙，如該方式所示，如果一邊使被檢測透鏡旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行測定，則由于透鏡的自重，偏心狀態(tài)因姿勢不同而變化。
在方式(2)的測定中，由于不使被檢測透鏡旋轉(zhuǎn)，所以雖然也能測定內(nèi)部包含可動部分的透鏡系統(tǒng)，但存在由于測定光6次通過半反射鏡引起的光量損失大的問題。作為應(yīng)用該方式的設(shè)計，有專利文獻(xiàn)1。
方式(3)通過利用圖像旋轉(zhuǎn)器，不使被檢測透鏡旋轉(zhuǎn)就能測定，而且半反射鏡的使用次數(shù)也少，所以光量損失小。作為應(yīng)用該方式的設(shè)計，有專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5等。
另外，在專利文獻(xiàn)6中還提出了使自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和被檢測透鏡相對移動，進(jìn)行偏心測定的方法。
特公平3-54287號公報[專利文獻(xiàn)2]特公昭51-6920號公報[專利文獻(xiàn)3]特公平7-81931號公報[專利文獻(xiàn)4]特公平7-39982號公報[專利文獻(xiàn)5]特許第2621119號說明書[專利文獻(xiàn)6]特開平4-190130號公報[非專利文獻(xiàn)1]松居吉哉、臼井正幸，“光學(xué)系統(tǒng)的偏心測定”，光學(xué)技術(shù)通訊，Vol.13，No.11，p.11-20在現(xiàn)有的方式中，進(jìn)行由多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)的偏心測定時，重要的是準(zhǔn)確地測定構(gòu)成透鏡系統(tǒng)的全部面的反射像的狀態(tài)。如果存在不能測定某一面的反射像的情況，則從該面開始以后的面的偏心量的測定結(jié)果變得不準(zhǔn)確。
可是，實際上在上述的現(xiàn)有方式中，如果進(jìn)行偏心測定，則多半發(fā)生不能測定反射像的狀態(tài)的情況。具體地說，有下述等問題。
·有時發(fā)生不能檢測反射像的不能測定面。
·偏心誤差大的被檢測面的偏心測定值發(fā)生大的測定誤差。
經(jīng)驗表明，偏心誤差大的被檢測面容易發(fā)生不能測定面。另外，作為對偏心誤差大的被檢測面的測定誤差增大的情況的對策，在專利文獻(xiàn)3中提出了這樣的方法一旦進(jìn)行透鏡系統(tǒng)的偏心測定，便計算實際測量的偏心量的平方平均值為最小的最佳光軸，根據(jù)該計算結(jié)果，修正被檢測透鏡的安裝，再進(jìn)行測定。可是，迄今沒有分析這些問題的根本原因，采取針對該原因的具體的對策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對在現(xiàn)有方式中的偏心測定中為什么會發(fā)生不能測定面和測定精度為什么惡化，分析了其原因，提供一種即使在由多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)的偏心測定中，也能準(zhǔn)確地測定偏心量的偏心測定裝置及方法。
作為其一例，在本發(fā)明中，使被檢測面和將指標(biāo)投影在該被檢測面的視在球心位置上的光學(xué)系統(tǒng)相對地移動，根據(jù)其移動量求被檢測面的偏心量，或者根據(jù)預(yù)先求得的各被檢測面的視在曲率半徑，變更光學(xué)系統(tǒng)的焦距，或者根據(jù)預(yù)先求得的各被檢測面的視在曲率半徑，判斷應(yīng)測定的被檢測面的反射像。
此外，作為由多個透鏡元件構(gòu)成的透鏡系統(tǒng)的偏心測定用的優(yōu)選的指標(biāo)(圖形)，公開了一種有十字線、相對于該十字線的一條線形狀對稱的標(biāo)記、以及相對于十字線的另一條線形狀對稱的標(biāo)記的指標(biāo)。


圖1是實施例1的偏心測定裝置的略圖。
圖2是觀察系統(tǒng)視野的說明圖。
圖3是指標(biāo)圖形和成像面圖形的說明圖。
圖4A、4B和4C是變焦透鏡的剖面圖。
圖5是實施例2的偏心測定裝置的略圖。
圖6A和6B是視在曲率半徑小的情況下的球心反射像的說明圖。
圖7是視在曲率半徑大的情況下的球心反射像的說明圖。
具體實施例方式
以下用

本發(fā)明的實施形態(tài)，但首先說明在現(xiàn)有方式的偏心測定中為什么會發(fā)生不能測定面、測定精度為什么惡化的原因。
在現(xiàn)有方式的偏心測定中，發(fā)生不能測定面的情況有·看不見反射像的情況·能觀察到多個反射像，而不能判斷哪個像是應(yīng)測定的反射像的情況。
看不見或難以看見反射像的原因，是因為有時以被檢測面的曲率中心為目標(biāo)投影的圖形像(chart image)的反射光未返回目鏡系統(tǒng)、或返回的光量少。在怎樣的情況下反射光不返回目鏡系統(tǒng)，另外，針對返回的光量是否少，說明其原理。
用自準(zhǔn)直法投影在被檢測透鏡側(cè)的圖形像，在目鏡系統(tǒng)的觀察視野中作為反射像成像的條件是·以被檢測面的視在球心位置(曲率中心位置)為目標(biāo)投影的情況下·以被檢測面的視在頂點位置(表面位置)為目標(biāo)投影的情況下以被檢測面的視在球心位置(曲率中心位置)為目標(biāo)投影的圖形像在被檢測面上反射，作為反射像使成像放大率為-1倍的像成像在目鏡系統(tǒng)的成像面上。以后將其反射像稱為“球心反射像”。在被檢測面上反射以被檢測面的視在頂點位置(表面位置)為目標(biāo)投影的圖形像，使成像放大率為+1倍的像成像在目鏡系統(tǒng)的成像面上。以后將其反射像稱為“頂點反射像”。
球心反射像與被檢測面的偏心量大致成正比地在目鏡系統(tǒng)成像面上偏移(位移)。可是，即使被檢測面偏心，在目鏡成像面上也不偏移，在一定位置上形成頂點反射像。
如果在被檢測透鏡上完全不偏心，被檢測透鏡光軸和測定光軸一致，則被檢測透鏡的各面的球心反射像必定成像在目鏡系統(tǒng)成像面上?？墒?，如果測定實際上偏心的某個被檢測透鏡，則球心反射像不返回目鏡系統(tǒng)成像面，發(fā)生不能觀察球心反射像的情況。
根據(jù)發(fā)明者的研究結(jié)果可知，在被檢測面的“視在曲率半徑”的絕對值小(曲率大)的情況下，發(fā)生看不見球心反射像的現(xiàn)象。
這里，說明“視在曲率半徑”的定義。
所謂視在曲率半徑，是從透鏡系統(tǒng)的第一面一側(cè)看時的被檢測面的視在曲率半徑，定義為被檢測面的視在頂點位置(表面位置)和視在球心位置(曲率中心位置)的距離。視在頂點位置、視在球心位置能通過光學(xué)近軸計算來算出，根據(jù)被檢測透鏡系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)據(jù)求得。
第V面上的視在曲率半徑，隨著從第一面至第(V-1)面的光學(xué)系統(tǒng)的不同而變化，有時變成大的曲率半徑，還有時曲率半徑的標(biāo)記逆轉(zhuǎn)。
另外，在透鏡系統(tǒng)包括非球面的情況下，設(shè)光軸方向為X軸，垂直于X軸方向的量為H，R0為近軸曲率半徑，K為圓錐常數(shù)，A、A’為非球面系數(shù)，將相對于X軸旋轉(zhuǎn)對稱的非球面形狀定義為[數(shù)學(xué)式1]X=(1R0)H21+1-(1+K)(HR0)2+AH2+A′H3+BH4+B′H5+CH6+C′H7+DH8+D′H9+EH10...]]>時，則如果用按照[數(shù)學(xué)式2]R=12A+1R0]]>算出的R，進(jìn)行近軸計算，則在近軸區(qū)域中，能與球面同樣地處理。
(參照透鏡設(shè)計法松居吉哉著，共立出版)將第V面的視在曲率半徑極端小的情況示于圖6A和6B。在圖6A中，用照明光源R照明的指標(biāo)圖形(index chart)T通過半反射鏡H后，用準(zhǔn)直物鏡K朝向被檢測透鏡L投影。準(zhǔn)直物鏡K在被檢測面(這里為第V面)的視在球心位置，形成指標(biāo)圖形T的像。被檢測透鏡L由第一面至第V面的多個透鏡面構(gòu)成，被固定在透鏡安裝座M上。反射像通過準(zhǔn)直物鏡K，在成像面圖形I上成像。用目鏡E觀察在成像面圖形I上形成的反射像。由光源R、指標(biāo)圖形T、半反射鏡H、準(zhǔn)直物鏡K、成像面圖形I、目鏡E構(gòu)成自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U。
如圖6A所示，在被檢測透鏡L完全不偏心、被檢測透鏡L的光軸和測定基準(zhǔn)軸C一致的狀態(tài)下，第V面上的球心反射像在目鏡系統(tǒng)的成像面圖形I上成像?？墒?，如果被檢測透鏡L存在偏心，第V面的視在球心位置和測定基準(zhǔn)軸C發(fā)生偏移，則如圖6B所示，視在曲率半徑r小的第V面上的球心反射光線不返回目鏡光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在被檢測透鏡L完全不偏心、被檢測透鏡L的光軸和測定基準(zhǔn)軸C一致的狀態(tài)下，也只是自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U投影的指標(biāo)圖形T的中心附近返回觀察系統(tǒng)，指標(biāo)圖形T的周變部不返回觀察系統(tǒng)。能用觀察系統(tǒng)觀察的指標(biāo)圖形T的圖像圈(成像范圍)變小。因此，有時即使偏心量小，也看不見球心反射像。
這就是現(xiàn)有的測定方法中發(fā)生不能測定面的問題所在。
為了使第V面上的球心反射光線返回觀察系統(tǒng)，也可以使第V面的視在球心位置與自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U的測定基準(zhǔn)軸C一致。即，如果使自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U和被檢測透鏡L沿垂直于測定基準(zhǔn)軸C的方向相對移動，就能使第V面上的球心反射光返回觀察系統(tǒng)的成像面上。在后面所述的實施例中公開的偏心測定裝置中，為了使各被檢測面上的球心反射像與觀察系統(tǒng)的成像面圖形I的原點位置一致，能使自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U和被檢測透鏡L沿垂直于測定基準(zhǔn)軸C的方向相對移動。在這樣的偏心測定裝置中，如果根據(jù)自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U或被檢測透鏡L的移動量，算出被檢測透鏡L實際的偏心量，就能避免由于視在曲率半徑r小而不能測定的現(xiàn)象。
另外，視在曲率半徑r小的面上的球心反射像發(fā)生大的彎曲像差，球心反射像的偏移量(位移量)和被檢測面的偏心量的關(guān)系偏離了正比關(guān)系。因此，在觀察系統(tǒng)中即使能觀察到球心反射像的偏移量，在現(xiàn)有方式中測定誤差也會由于彎曲像差的影響而增大。
為了使被檢測面上的球心反射像與成像面圖形I的原點位置一致，如果使自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U和被檢測透鏡L沿垂直于測定基準(zhǔn)軸C的方向相對移動，也能解決該測定誤差的問題。就是說在該方式中，由于測定反射像的高度為零的位置，所以不受視在曲率半徑r小的面上的反射引起的彎曲像差的影響，能將測定誤差抑制得很小。
下面，圖7示出了視在曲率半徑r大的情況。
在視在曲率半徑r大的情況下，相對于來自自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U投影的指標(biāo)圖形I的光線來說，第V面上的球心反射的光線只是光軸附近的一部分光線反射，所以返回觀察系統(tǒng)的光線呈開口縮小的狀態(tài)。因此反射像的光量減少而變暗。另外，由于縮小，所以由于繞射的影響，在成像面圖形I上形成分辨率低的模糊的反射像。
為了避免該問題，使準(zhǔn)直物鏡K的焦距可以改變即可，用變焦透鏡這樣的焦距可變的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成準(zhǔn)直物鏡K，或者焦距不同的多個光學(xué)系統(tǒng)之間可以更換即可。在后面所述的實施例中公開的偏心測定裝置中，在被檢測面的視在曲率半徑大的情況下，能使準(zhǔn)直物鏡K的焦距變長，提高圖形像的投影放大率，增大反射像的光線的開口。
(實施例1)圖1表示實施例1的偏心測定裝置的略圖。
在圖1中，用照明光源R照明的指標(biāo)圖形T通過半反射鏡(分光器)H后，用準(zhǔn)直物鏡K朝向被檢測透鏡L投影。準(zhǔn)直物鏡K呈能更換的結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于被檢測面的視在曲率半徑，能變更焦距。在變更了準(zhǔn)直物鏡K的情況下，由于更換，指標(biāo)圖形的投影像有時偏移，所以為了使指標(biāo)圖形T的像的原點與測定基準(zhǔn)軸(測定軸)C一致，能沿垂直于測定基準(zhǔn)軸C的方向，調(diào)整準(zhǔn)直物鏡K的位置。
被檢測透鏡L由第一面至第V面的多個透鏡面構(gòu)成，被固定在透鏡安裝座M上。反射像通過準(zhǔn)直物鏡K，在成像面圖形I上成像。用目鏡E觀察反射像相對于成像面圖形I的偏移量(位移量)。指標(biāo)圖形T和成像面圖形I被設(shè)定在相對于半反射鏡H等效的位置。指標(biāo)圖形T的球心反射像在成像面圖形I的位置形成顛倒的等倍像。圖2中示出了觀察視野。在圖2中，用“+”簡單地表示指標(biāo)圖形T的反射像中心，描繪出相對于成像面圖形I具有偏移量ΔY’、ΔZ’的情況。稍后將詳細(xì)說明實際上本實施例中使用的指標(biāo)圖形T和成像面圖形I。
由光源R、指標(biāo)圖形T、半反射鏡H、準(zhǔn)直物鏡K、成像面圖形I、目鏡E構(gòu)成自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U。偏心測定時，沿測定基準(zhǔn)軸C改變自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U和被檢測透鏡L的相對距離，將指標(biāo)圖形像投影在被檢測透鏡的各被檢測面的視在球心位置CV上，從第一面開始依次進(jìn)行偏心量的測定。
透鏡安裝座M呈能傾斜調(diào)整的結(jié)構(gòu)，以便能將其安裝面調(diào)整得相對于測定基準(zhǔn)軸C垂直，被固定在能沿著與測定基準(zhǔn)軸C垂直的方向移動的可動載物臺S上?？蓜虞d物臺S被設(shè)置在能沿測定基準(zhǔn)軸C方向移動的可動載物臺Q上，座M設(shè)定得能沿紙面的上下方向移動和在紙面上沿前后方向移動這樣的兩個軸的方向移動?？蓜虞d物臺Q設(shè)定得在能沿測定基準(zhǔn)軸C方向延伸的軌N上在紙面上沿左右方向移動。各載物臺的移動方向的坐標(biāo)系將紙面的左右方向作為X軸，將被檢測透鏡的第一面的頂點作為原點，左向為負(fù)，右向為正。將紙面上下方向作為Y軸，將紙面前后方向作為Z軸。
現(xiàn)有技術(shù)中，利用機械的載物臺移動，難以將指標(biāo)高精度地投影在測定基準(zhǔn)光軸C上的各被檢測面的視在曲率中心位置上，為了避免機械的載物臺移動引起的誤差，設(shè)計了透鏡旋轉(zhuǎn)方式和圖像旋轉(zhuǎn)器方式。可是，現(xiàn)有的透鏡旋轉(zhuǎn)方式或圖像旋轉(zhuǎn)器方式的轉(zhuǎn)軸精度也難以使偏移完全為零，多少殘存一點軸偏移。
如果采用本發(fā)明人的研究結(jié)果，可知如果用高精度金屬軌作成沿測定基準(zhǔn)軸C方向延伸的軌N，高精度地敷設(shè)在經(jīng)過平面加工的堅固的平臺上，則軌N上的可動載物臺S、Q的精度能達(dá)到能將載物臺移動量為1m范圍內(nèi)的傾斜誤差抑制為10秒至20秒左右的精度。另外為了實現(xiàn)高精度，將對陶瓷或天然的深成巖(plutonic rock)等進(jìn)行了精密加工的石柱作為軸，作成使用空氣軸承的載物臺，能實現(xiàn)相對于載物臺的移動量在1m范圍內(nèi)傾斜誤差為5秒以下。
如果達(dá)到該精度，則作為一般的照相攝影透鏡、攝像機用透鏡、普通照相機用透鏡等的偏心測定所要求的偏心測定精度，是充分實用的精度。本實施例的方式由于沒有旋轉(zhuǎn)部分和反射棱鏡，而是簡單的結(jié)構(gòu)，所以誤差因素少，因而與現(xiàn)有的類型相比，能高精度化。
下面，說明測定偏心量的順序。
(1)將可以更換的準(zhǔn)直儀物鏡K安裝在自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)U中，調(diào)節(jié)并固定準(zhǔn)直儀物鏡K，使指標(biāo)圖形T的投影像的基準(zhǔn)原點與測定基準(zhǔn)軸C一致。
(2)進(jìn)行傾斜調(diào)整，使座M相對于測定基準(zhǔn)軸C垂直。
(3)調(diào)整可動載物臺S，使座M的中心與測定基準(zhǔn)軸C一致，在該位置將移動量檢測裝置W的Y軸方向、Z軸方向的值設(shè)定在基準(zhǔn)原點上。
(4)將被檢測透鏡L安裝在座M上，移動測定軸方向可動載物臺Q，使指標(biāo)圖形像在被檢測透鏡L的第一面頂點上成像，將該位置的移動量檢測裝置W的X軸的值設(shè)定在基準(zhǔn)原點上。
(5)根據(jù)被檢測透鏡L的設(shè)計基準(zhǔn)狀態(tài)(完全無偏心狀態(tài))下的設(shè)計數(shù)據(jù)，將被檢測透鏡L的第一面頂點作為原點，用偏心計算裝置P算出從第一面至最終面的視在球心位置、視在頂點位置、視在曲率半徑。
(6)一邊確認(rèn)移動量檢測裝置W的X軸移動量，一邊移動可動載物臺Q，使指標(biāo)圖形T的投影像被投影在算出的各被檢測面的球心位置上。
(7)用目鏡E觀察在觀察系統(tǒng)成像面(成像面圖形I)上形成的球心反射像。
(8)在被檢測面上有偏心的情況下，球心反射像相對于觀察系統(tǒng)成像面圖形原點偏移。在此情況下，移動可動載物臺S，使球心反射像與成像面圖形原點一致。用移動量檢測裝置W檢測這時的可動載物臺S的Y方向、Z方向的移動量ΔY、ΔZ，傳輸給偏心計算裝置P，算出實際的偏心量。
如果被檢測透鏡L完全沒有偏心、被檢測透鏡L的光軸與測定基準(zhǔn)軸C一致，則投影在視在球心位置上的指標(biāo)圖形像的光線在被檢測面上反射，逆著原來的光路返回。返回的光線在半反射鏡H上光路被分割成兩條，一條光線在指標(biāo)圖形面上成像，另一條光線在與指標(biāo)圖形等效距離設(shè)定的目鏡系統(tǒng)的成像面圖形上成像。如果被檢測透鏡系統(tǒng)L中完全沒有偏心，被檢測透鏡L的光軸與測定基準(zhǔn)軸C一致，則球心反射像與觀察系統(tǒng)成像面圖形中央的原點一致。
如果被檢測透鏡L上存在偏心，則球心反射像偏離觀察系統(tǒng)視野的成像面圖形原點位置。在現(xiàn)有的偏心測定方法中，檢測該偏移量ΔY’、ΔZ’，算出偏心量，而在本實施例中，用移動量檢測裝置W檢測可動載物臺S的移動量，用偏心計算裝置P算出實際的偏心量。移動量檢測裝置W讀取來自被設(shè)置在X、Y、Z軸的各移動載物臺部分上的磁性刻度尺等傳感器的移動量信息，檢測移動量。在本實施例中，載物臺S相對于測定基準(zhǔn)軸C的移動量ΔY、ΔZ就成為被檢測面的視在的平行偏心量本身。
在現(xiàn)有方式中，為了求被檢測面的視在平行偏心量ΔY、ΔZ，檢測觀察視野中的球心反射像的偏移量ΔY’、ΔZ’，乘以準(zhǔn)直儀物鏡的投影放大率，反射像變成二倍，所以取1/2算出。因此，在更換了準(zhǔn)直儀物鏡、或是采用了焦距可變透鏡的情況下，每一次都需要將準(zhǔn)直儀物鏡的投影放大率變更成規(guī)定的放大率?？墒窃诒痉绞街校c準(zhǔn)直儀物鏡的投影放大率無關(guān)，載物臺的移動量ΔY、ΔZ本身成為被檢測面的視在平行偏心量，所以具有計算方法比現(xiàn)有類型簡單的優(yōu)點?？墒?，本方式的最大的特征點在于通過沿著與測定基準(zhǔn)軸垂直的方向移動載物臺，測定被檢測面的視在偏心量，不能測定的面急劇地減少。
以攝像機用的變焦透鏡的數(shù)值數(shù)據(jù)為例，說明以往為什么會發(fā)生不能測定的面，在本發(fā)明中怎樣采取對策。
在以下所示的表1、表2、表3中，示出了f＝5.849～56.263的攝像機用的變焦透鏡的數(shù)據(jù)。表1是廣角端的數(shù)值數(shù)據(jù)，表2是望遠(yuǎn)端的數(shù)值數(shù)據(jù)，表3中示出了作為非球面的第12面的近軸曲率半徑、圓錐常數(shù)、非球面系數(shù)。
透鏡面是從第一面至第二十面的9組11個構(gòu)成的變焦透鏡，圖3中示出了透鏡剖面圖。該變焦透鏡被分割成4塊，第一塊是G1/2、G3(第一面～第五面)，第二塊是G4、G5、G6(第六面～第十一面)，第三塊是G7、G8、G9(第十二面～第十七面)，第四塊是G10/11(第十八面～第二十面)，改變各塊間距，進(jìn)行由變焦決定的焦距變化。
表1、表2所示的數(shù)據(jù)表示面編號、實際的曲率半徑、實際的面間隔、折射率、在其右側(cè)通過近軸計算算出的視在球心位置、視在頂點位置、視在曲率半徑。
所謂視在球心位置，是將第一面頂點作為原點，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)算出的從第一面?zhèn)瓤磿r，是否能看到各面的實際的球心位置的位置。另外，所謂視在頂點位置，是將第一面頂點作為原點，根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)算出的從第一面?zhèn)瓤磿r，是否能看到各面的實際面的頂點位置的位置。所謂視在曲率半徑，是從第一面?zhèn)瓤磿r各面的視在曲率半徑，作為從視在頂點位置到視在球心位置的距離，進(jìn)行定義算出的。
在表1和表2中，一并記載了按照面編號順序表示廣角端和望遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)、以及在視在球心位置按照上升順序排列的數(shù)據(jù)。
***廣角端***焦距f＝5.849

***廣角端***在視在球心位置按照上升順序排列的數(shù)據(jù)


各個實施例的烷基萘磺酸甲醛縮合物的具體結(jié)構(gòu)式對應(yīng)于通式的各個基團和參數(shù)見下表

萘磺酸甲醛縮合物的通式為

***望遠(yuǎn)端***在視在球心位置按照上升順序排列的數(shù)據(jù)
***非球面***12面R 9.2066E+00K-9.7258E-02A 0.0000E+00A′ -4.1738E-05B-3.7730E-05B′ -4.5949E-05C 1.0435E-05C′ -1.1157E-06D 3.6092E-08D′ 0.0000E+00E-3.2060E-10現(xiàn)在來看廣角端的第十二面。第十二面是非球面，實際的近軸曲率半徑R為9.207，視在曲率半徑為0.662。如果從透鏡第一面看，則意味著視在曲率半徑非常小。在現(xiàn)有的測定方法中，由于視在曲率半徑非常小，所以只存在微小的偏心，該面的球心反射光不會返回觀察系統(tǒng)?？墒?，如本實施例中所公開的，使可動載物臺S移動，進(jìn)行調(diào)整，以便測定基準(zhǔn)軸C和第十二面的球心位置一致，使球心反射光能返回觀察系統(tǒng)，能檢測載物臺的移動量ΔY、ΔZ。
這樣，采用本實施例中公開的偏心測定裝置和偏心測定方法，用現(xiàn)有的測定方法不能測定的面的測定成為可能。
另外，如果著眼于表1中的廣角端的視在球心位置、視在頂點位置，則第十二面的視在球心位置為17.637，第十九面的視在球心位置為17.703，第十七面的視在頂點位置為17.636，第十六面的視在頂點位置為17.513，可知四個面的球心位置和頂點位置接近，幾乎在同一面上。在此情況下，在觀察視野中，能看到第十二面的球心反射像和第十九面的球心反射像、而且第十七面的視在頂點反射像和第十六面的視在頂點反射像重疊。
為了判斷哪個反射像相當(dāng)于哪個面，首先，一邊移動光軸和可動載物臺S，一邊對觀察系統(tǒng)視野進(jìn)行觀察。伴隨載物臺S的移動，反射像位置變動者是球心反射像，反射像位置不伴隨載物臺移動者是頂點反射像。用該判斷方法，能特定第十二面的球心反射像和第十九面的球心反射像。
可是，難以判斷哪些反射像是第十二面的反射像。因此，用手判斷視在曲率半徑。第十二面的視在曲率半徑為+0.662，第十九面的視在曲率半徑為-1.438，都是較小的值，但第十二面的絕對值小?？墒?，如果觀察實際的觀察系統(tǒng)視野的反射像，則反射像的所能看到的尺寸不同。在視在曲率半徑小的面上反射的球心反射像，由于視在曲率半徑小，所以指標(biāo)圖形的周邊部的光線不返回目鏡系統(tǒng)，只是指標(biāo)圖形的中央部分返回目鏡系統(tǒng)。能斷定在觀察系統(tǒng)視野中能確認(rèn)的兩個反射像中，圖像圓周小者的反射像是第十二面的反射像。
再來看廣角端的第九面和第十三面。第九面的視在球心位置為14.400，第十三面的視在球心位置為14.496，球心反射像幾乎成像在同一位置上。在此情況下，如果比較視在曲率半徑，則第九面的視在曲率半徑為4.356，第十三面的視在曲率半徑為-2.6332，由于第十三面的視在曲率半徑的絕對值小，所以能斷定在觀察系統(tǒng)視野中能確認(rèn)的兩個反射像中，圖像圓周小者的反射像是第十三面的反射像。
在望遠(yuǎn)端，第七面的視在球心位置為154.811，第二十面的視在球心位置為154.808。在此情況下如果比較視在曲率半徑，則第七面的視在曲率半徑為+66.662，第二十面的視在曲率半徑為-258.113，能斷定在觀察系統(tǒng)視野中能確認(rèn)的兩個反射像中，圖像圓周小者的反射像是第七面的球心反射像。
這樣，如果采用本實施例中公開的偏心測定裝置和偏心測定方法，則能從在觀察視野中形成的多個反射像中，同時特定所希望的反射像，所以能測定在現(xiàn)有的測定中不能測定的面。
另外，在測定視在曲率半徑小的被檢測面的情況下，準(zhǔn)直儀物鏡K的焦距短者好。如果準(zhǔn)直儀物鏡K的焦距短，則能將指標(biāo)圖形T的像投影得小，即使在視在曲率半徑小的被檢測面上，也能使圖像圓周大的反射像返回觀察系統(tǒng)中。如果準(zhǔn)直儀物鏡K的焦距變長，則指標(biāo)圖形T的投影像變大，在視在曲率半徑小的被檢測面上，只是球心反射像的最中央部才返回觀察光學(xué)系統(tǒng)，只能確認(rèn)圖像圓周小的反射像，不容易識別圖形像。
反之，對于視在曲率半徑的絕對值大的被檢測面來說，需要焦距長的準(zhǔn)直儀物鏡K。另外，在視在球心位置大的情況下，也需要焦距長的準(zhǔn)直儀物鏡K。因此，作成準(zhǔn)直儀物鏡K能更換的結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)直儀物鏡K也可以用變焦透鏡這樣的可變焦距透鏡構(gòu)成。
觀察系統(tǒng)雖然是用目鏡E觀察在成像面圖形I上形成的反射像，但也可以設(shè)置電視攝像機，代替目視觀察，取入電子圖像，檢測觀察系統(tǒng)視野。另外，雖然圖中未示出，但也可以不用目鏡，而將CCD等受光元件設(shè)置在成像面圖形面I上，直接取入電子圖像，在圖像處理中一邊檢測反射像的偏移量，一邊使反射像位于基準(zhǔn)原點上。
下面，說明本實施例中用的指標(biāo)圖形T和成像面圖形I。圖4中示出了本實施例中用的指標(biāo)圖形T(圖4A)和成像面圖形I(圖4B)，以及指標(biāo)圖形T的反射像和成像面圖形I的反射像的關(guān)系(圖4C)。在本實施例中，在容易使指標(biāo)圖形T的反射像與成像面圖形原點位置一致方面下工夫，提高測定精度。
為了使圖形像在圖4紙面的左右方向和上下方向上一致，盡量使指標(biāo)圖形T的十字線的寬度細(xì)，成像面圖形I的十字線呈虛線形狀。通過使成像面圖形I呈虛線形狀，能從虛線的間隙中確認(rèn)與指標(biāo)圖形T的像的重合狀態(tài)，所以容易達(dá)到高精度。
另外，如上所述，在被檢測面的視在曲率半徑小的情況下，指標(biāo)圖形T的周邊部的光線不返回觀察系統(tǒng)，所以圖像圓周變小，如果存在偏心，則難以尋找指標(biāo)圖形中心。因此，最好在指標(biāo)圖形T的中央部設(shè)置表示中央的標(biāo)記，為此，在本實施例中，如圖4A所示，將圓形標(biāo)記設(shè)定在指標(biāo)圖形T的中央部。
另外，球心反射像多半伴隨大的球面像差，球心反射像多半情況下呈模糊像。在呈模糊的球心反射像的情況下，細(xì)十字線模糊，難以識別。因此在本實施例中，為了能使左右方向和上下方向的位置一致，如圖4A所示使十字線的左右方向和上下方向的位置一致，設(shè)定標(biāo)記。
針對紙面上的左右方向的定位標(biāo)記，最好呈相對于十字線的縱線左右對稱的形狀。針對紙面上的上下方向的定位標(biāo)記，最好呈相對于十字線的橫線上下對稱的形狀。在本實施例中，作成將左右方向和上下方向?qū)ΨQ的兩個三角形組合起來的形狀。如果即使是模糊的反射像，這樣的定位標(biāo)記也能識別呈對稱形狀的反射像，那么就能在該模糊的反射像的中央進(jìn)行定位。
另一方面，與全部指標(biāo)圖形有關(guān)的視在曲率半徑和視在球心位置大的被檢測面上的球心反射像，返回觀察系統(tǒng)，圖像圓周大，但反射像暗，而且多半很模糊。視在曲率半徑和視在球心位置大的被檢測面上的球心反射像相對于被檢測面的有效直徑，至球心反射位置的距離長，所以口徑比呈縮小狀態(tài)，因此變暗。另外，光圈產(chǎn)生的繞射的影響大，多半情況呈模糊的反射像。因此，難以識別指標(biāo)圖形的細(xì)十字線和中央部分的定位標(biāo)記。作為其對策，為了能與左右方向、上下方向一致，將比中央部的定位標(biāo)記大的定位標(biāo)記設(shè)定在觀察系統(tǒng)視野的周邊部上。通過設(shè)定該大的定位標(biāo)記，能識別以往模糊而不能識別的圖形位置。
另外，定位標(biāo)記如圖4A所示，最好相對于十字線的中心，只設(shè)置在上下、左右的一側(cè)。因為如果對稱地設(shè)置在上下、左右的兩側(cè)上，則在視在球心反射像和視在頂點反射像重疊的情況下，定位標(biāo)記的反射像重疊，不容易看到。
(實施例2)下面，用圖5說明實施例2的偏心測定裝置。
在實施例2中，將實施例1的準(zhǔn)直儀物鏡K作成分割成產(chǎn)生平行光的準(zhǔn)直儀透鏡K1、以及使平行光成像的輔助物鏡K2的結(jié)構(gòu)。輔助物鏡K2能更換或者用可變焦距透鏡構(gòu)成，能變更焦距。在更換了輔助物鏡K2的情況下，為了使投影的指標(biāo)圖形像與測定基準(zhǔn)軸C一致，作成能沿著與光軸垂直的方向進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu)。關(guān)于指標(biāo)圖形T和成像面圖形I，使用與實施例1中用圖4說明的相同的圖形。
輔助物鏡K2被安裝在沿著與測定基準(zhǔn)軸C垂直的方向能移動的可動載物臺S上。可動載物臺S設(shè)置在能沿測定基準(zhǔn)軸方向C移動的可動載物臺Q上?？蓜虞d物臺Q被設(shè)置在沿測定基準(zhǔn)軸方向延伸的軌N上。
被檢測透鏡安裝座M有傾斜調(diào)整機構(gòu)，能調(diào)整座面相對于測定基準(zhǔn)軸C垂直，而且還有能沿與測定基準(zhǔn)軸C垂直的方向移動的調(diào)整機構(gòu)，以便座M的中心與測定基準(zhǔn)軸C一致。
在使座面相對于測定基準(zhǔn)軸C垂直、而且座M的中心與測定基準(zhǔn)軸C一致地調(diào)整了的狀態(tài)下，被檢測透鏡L被安裝在座M上。
在偏心測定中，依次移動可動載物臺Q，以便將指標(biāo)圖形T的像投影在預(yù)先根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)算出的各被檢測面的視在球心位置上，移動可動載物臺S，以便各被檢測面的球心反射像與觀察系統(tǒng)視野的基準(zhǔn)原點一致，用移動量檢測裝置W檢測其移動量ΔY、ΔZ，發(fā)送給偏心計算裝置P，算出實際的偏心量。
在實施例2的情況下，被檢測透鏡L在測定過程中被完全固定，為了測定不需要移動，所以對于重量重的被檢測透鏡適用。另外在有變焦透鏡等可動部分的情況下，防止由于在測定過程中伴隨被檢測透鏡的移動而振動等引起的偏心狀態(tài)變化。
權(quán)利要求
1.一種偏心測定方法，其特征在于包括以下步驟在光學(xué)系統(tǒng)中將指標(biāo)投影在被檢測面的視在球心位置上的步驟；根據(jù)上述指標(biāo)在被檢測面上的反射像的狀態(tài)，使上述被檢測面和上述光學(xué)系統(tǒng)相對地移動的步驟；以及根據(jù)上述被檢測面和上述光學(xué)系統(tǒng)的相對的移動量，求上述被檢測面的偏心量的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心測定方法，其特征在于對多個被檢測面中的各個面，通過執(zhí)行上述3個步驟，求各被檢測面的偏心量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心測定方法，其特征在于在光學(xué)系統(tǒng)中將指標(biāo)投影在上述被檢測面的視在球心位置上時，根據(jù)上述被檢測面的視在曲率半徑，變更上述光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
4.一種偏心測定方法，其特征在于包括以下步驟在光學(xué)系統(tǒng)中將指標(biāo)投影在被檢測面的視在球心位置上的步驟；以及根據(jù)上述指標(biāo)在被檢測面上的反射像的狀態(tài)，求上述被檢測面的偏心量的步驟，其中，在光學(xué)系統(tǒng)中將指標(biāo)投影在上述被檢測面的視在球心位置上時，根據(jù)上述被檢測面的視在曲率半徑，變更上述光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
5.一種偏心測定方法，其特征在于包括以下步驟在光學(xué)系統(tǒng)中將指標(biāo)投影在被檢測面的視在球心位置上的步驟；以及根據(jù)上述指標(biāo)在被檢測面上的反射像的狀態(tài)，求上述被檢測面的偏心量的步驟，其中，對多個被檢測面中的各個面，通過執(zhí)行上述兩個步驟，求各被檢測面的偏心量，根據(jù)預(yù)先求得的各被檢測面的視在曲率半徑，判斷應(yīng)測定的被檢測面的反射像。
6.一種偏心測定裝置，其特征在于包括預(yù)先求被檢測面的視在曲率半徑的單元，以及將指標(biāo)投影在上述被檢測面的視在球心位置上的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)的焦距能根據(jù)預(yù)先求得的上述被檢測面的視在曲率半徑而改變，其中，上述偏心測定裝置根據(jù)上述指標(biāo)在被檢測面上的反射像的狀態(tài)，求各被檢測面的偏心量。
7.一種偏心測定方法中使用的指標(biāo)，在該偏心測定方法中，在光學(xué)系統(tǒng)中將上述指標(biāo)投影在被檢測面的視在球心位置上，根據(jù)上述指標(biāo)在被檢測面上的反射像的狀態(tài)，求上述被檢測面的偏心量，該指標(biāo)的特征在于包括十字線；相對于該十字線的一條線呈對稱形狀的標(biāo)記；相對于該十字線的另一條線呈對稱形狀的標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的指標(biāo)，其特征在于上述相對于十字線的一條線呈對稱形狀的標(biāo)記、以及上述相對于十字線的另一條線呈對稱形狀的標(biāo)記，分別具有大小不同的多個標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的指標(biāo)，其特征在于上述大小不同的多個標(biāo)記中，與靠近上述十字線的交叉點一側(cè)的標(biāo)記相比，遠(yuǎn)離上述十字線的交叉點一側(cè)的標(biāo)記更大。
全文摘要
提供一種偏心測定方法及偏心測定裝置。使被檢測面和將指標(biāo)投影在該被檢測面的視在球心位置上的光學(xué)系統(tǒng)相對地移動，通過根據(jù)其移動量求被檢測面的偏心量，或者根據(jù)預(yù)先求得的各被檢測面的視在曲率半徑，變更光學(xué)系統(tǒng)的焦距，或者根據(jù)預(yù)先求得的各被檢測面的視在曲率半徑，判斷應(yīng)測定的被檢測面的反射像，準(zhǔn)確地測定全部透鏡系統(tǒng)的偏心量。
文檔編號G01M11/02GK1621798SQ20041009506
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者村田安規(guī) 申請人:佳能株式會社