JP2008026048A - Flange focal distance measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラレンズのフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定するためのフランジ焦点距離測定装置に関する。 The present invention relates to a flange focal length measuring device for measuring a deviation amount of a camera lens flange focal length from a reference value.
カメラレンズの製造工程において、カメラレンズマウントのフランジ面から後側焦点までの距離(これを「フランジ焦点距離」と呼ぶ)を調整する工程がある。従来は、コリメータと反射鏡を用い、コリメータから出射された平行光束を被検レンズに照射してこの被検レンズにより結像させ、結像位置近傍であって、その反射光が再び同じ光路を辿る位置に反射鏡を移動させ、マウント基準面と反射鏡の反射面との距離をフランジ焦点距離として測定するオートコリメーション法が一般的に用いられていた。このオートコリメーション法においては、目視によりコリメータで観測されるスリット像が最良になるように反射鏡の位置を調整し、そのずれ量をフランジ焦点距離のずれ量として測定している。また、最近では、反射鏡をCCD等の撮像素子に置き換えてフランジ焦点位置のずれ量を電気的に検出するように構成された装置も知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the manufacturing process of the camera lens, there is a step of adjusting the distance from the flange surface of the camera lens mount to the rear focal point (referred to as “flange focal length”). Conventionally, a collimator and a reflecting mirror are used to irradiate a test lens with a parallel light beam emitted from the collimator and form an image with the test lens. The reflected light passes through the same optical path again near the imaging position. In general, an autocollimation method is used in which a reflecting mirror is moved to a position to be traced, and a distance between the mount reference surface and the reflecting surface of the reflecting mirror is measured as a flange focal length. In this autocollimation method, the position of the reflecting mirror is adjusted so that the slit image observed by the collimator is the best visually, and the amount of deviation is measured as the amount of deviation of the flange focal length. Recently, there is also known an apparatus configured to replace a reflecting mirror with an image pickup device such as a CCD to electrically detect a shift amount of a flange focal position (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、目視による測定は、手動で反射鏡を移動させて、スリット像の色目を判定することによりピント位置を判断するように構成されているため、個人差が大きく、作業の標準化も困難であった。また、CCD等による撮像素子を用いる測定方法においても、像のコントラストやMTFのピーク位置をコンピュータによって算出させるが、F値の大きなレンズはデフォーカスに対するコントラスト(MTF)の変化量が小さいためピーク位置の測定誤差が大きくなるという課題もある。 However, the visual measurement is configured to determine the focus position by manually moving the reflecting mirror and determining the color of the slit image. Therefore, individual differences are large, and standardization of operations is difficult. It was. Also, in a measurement method using an image pickup device such as a CCD, the image contrast and the peak position of MTF are calculated by a computer. However, a lens having a large F value has a small amount of change in contrast (MTF) with respect to defocus, so the peak position There is another problem that the measurement error increases.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を高精度かつ定量的に測定できるフランジ焦点距離測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a flange focal length measuring device capable of measuring a deviation amount from a reference value of the flange focal length with high accuracy and quantitatively.
前記課題を解決するために、本発明に係るフランジ焦点距離測定装置は、被検レンズおよびこの被検レンズを保持するカメラレンズマウントからなるカメラレンズのフランジ焦点距離の基準値(例えば、実施形態における基準距離L)からのずれ量を測定するものであり、点光源(例えば、実施形態における点光源装置10)から出射した光線を平行光束に変換する第1のコリメータレンズと、この第1のコリメータレンズから出射した平行光束を集光する被検レンズと、被検レンズの後側焦点近傍に焦点が位置するように配置された第2のコリメータレンズと、この第2のコリメータレンズにより平行光束に変換された光線を検出し、ずれ量を算出する検出装置とから構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, a flange focal length measuring device according to the present invention provides a reference value (for example, in the embodiment) of a flange focal length of a camera lens including a test lens and a camera lens mount that holds the test lens. A first collimator lens that measures a deviation amount from a reference distance L), converts a light beam emitted from a point light source (for example, the point
なお、このような本発明に係る焦点距離測定装置において、検出装置が、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、複数のマイクロレンズの各々で結像された点像を検出する撮像素子と、撮像素子で検出された点像の位置から、被検レンズの波面収差を算出し、この波面収差のデフォーカス成分からズレ量を算出する解析装置とから構成されることが好ましい。 In such a focal length measuring device according to the present invention, the detection device is a microlens array having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally, and a point image formed by each of the plurality of microlenses. And an analyzer that calculates the wavefront aberration of the lens under test from the position of the point image detected by the image sensor and calculates the amount of deviation from the defocus component of the wavefront aberration. Is preferred.
本発明に係るフランジ焦点距離測定装置を以上のように構成すると、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を、高精度かつ定量的に測定することができる。なお、これらのフランジ焦点距離測定装置の検出装置にマイクロレンズアレイ撮像素子、および、解析装置を用いて、シャック−ハルトマンの原理より被検レンズの波面収差を求めるように構成することにより、被検レンズの波面収差およびずれ量を高精度に、かつ、容易に求めることができる。 When the flange focal length measuring device according to the present invention is configured as described above, the deviation amount of the flange focal length from the reference value can be measured with high accuracy and quantitatively. By using a microlens array imaging device and an analysis device as the detection device of these flange focal length measurement devices, the wavefront aberration of the test lens is determined based on the Shack-Hartmann principle. The wavefront aberration and shift amount of the lens can be easily obtained with high accuracy.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るフランジ焦点距離測定装置(以下、「焦点距離測定装置」と称する)は、被検レンズを透過した波面(透過波面)の波面収差を測定し、そのデフォーカス成分を算出することにより、被検レンズのフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定するものである。まず、図1を用いて本実施例に係る焦点距離測定装置の構成を説明する。この焦点距離測定装置1は、図1において左右方向に延びる照明光学系2と測定光学系3とから構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The flange focal length measuring device according to the present invention (hereinafter referred to as “focal length measuring device”) measures the wavefront aberration of the wavefront (transmitted wavefront) that has passed through the lens to be measured and calculates its defocus component. The amount of deviation from the reference value of the flange focal length of the lens to be tested is measured. First, the configuration of the focal length measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This focal length measuring device 1 is composed of an illumination
照明光学系2は、光軸上に並んで配置された反射鏡4、光源5、拡散板6、コンデンサレンズ7、レチクルチャート8、および、第1のコリメータレンズ9から構成される。また、測定光学系3は、光軸上に並んで配置された被検レンズ20、ハーフミラー11、第2のコリメータレンズ12、マイクロレンズアレイ13、および、撮像素子14から構成される。なお、本実施例においては、反射鏡4、光源5、拡散板6、コンデンサレンズ7、および、レチクルチャート8は、点光源装置10として一体に構成されている。また、被検レンズ20は、前側(対物側)が第1のコリメータレンズ9に正対し、この被検レンズ20の後側焦点と第2のコリメータレンズ12の焦点とがほぼ一致するように配置されている。
The illumination
光源5から放射された光線は直接、または、反射鏡4で反射されて拡散板6に照射され、この拡散板6を透過して均一な照度の光線となる。そして、コンデンサレンズ7で集光されてレチクルチャート8に照射される。このレチクルチャート8には光軸を含むようにピンホールが形成されており、このピンホールから出射した光線が第1のコリメータレンズ9で平行光束に変換されて被検レンズ20の前側から入射する。上述のように、被検レンズ20の後側焦点は、第2のコリメータレンズ12の焦点とほぼ一致しているため、被検レンズ20の後側から出射した光線がハーフミラー11を透過して第2のコリメータレンズ12により平行光束に変換される。そしてこの平行光束は、マイクロレンズアレイ13に入射する。マイクロレンズアレイ13は、微細な複数のレンズ(マイクロレンズ)を二次元的に配列したレンズ集合体であり、各々のマイクロレンズを透過した光線は各々のマイクロレンズの焦点面に配置された撮像素子14に各点像として結像する。この撮像素子14から出力される画像信号は解析装置(PC)15で解析される。
The light beam emitted from the
この焦点距離測定装置1において、第2のコリメータレンズ12には、被検レンズ20の開口数と同じか、若しくは、被検レンズ20の開口数よりやや大きな開口数を有するレンズが用いられる。第2のコリメータレンズ12の開口数が被検レンズ20の開口数より小さいと、被検レンズ20の全ての瞳径を入射することができず、この被検レンズ20全体の波面収差を測定できないからである。なお、第2のコリメータレンズ12の開口数が被検レンズ20の開口数より大き過ぎると、瞳径が縮小されてしまい、有効なマイクロレンズの数が少なくなるため、測定精度が低くなる。そのため、第2のコリメータレンズ12と被検レンズ20の開口数は一致していることが望ましい。
In the focal length measuring apparatus 1, a lens having a numerical aperture that is the same as or slightly larger than the numerical aperture of the
ここで、簡単に、この焦点距離測定装置1における被検レンズ20の波面収差の測定方法について説明する。照明光学系2および測定光学系3は、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の測定光学系の一例である。レチクルチャート8のピンホールより出射した点光源装置10からの光を第1のコリメータレンズ9で平行光束に変換して被検レンズ20に照射して一旦結像させ、第2のコリメータレンズ12で平行光束に再度変換する。そして、この平行光束をマイクロレンズアレイ13によりマイクロレンズの焦点面にある撮像素子14上に結像させて各点像の位置を検出し、この各点像の位置より被検レンズ20の波面収差を解析装置15で算出できるように構成されている。
Here, a method of measuring the wavefront aberration of the
この解析装置15は、求められた波面収差からデフォーカス成分を算出し、このデフォーカス成分から被検レンズ20のフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定する。上述のように、この焦点距離測定装置1において、被検レンズ20の後側焦点は、第2のコリメータレンズ12の焦点位置Oの近傍に位置するように配置されている。ここで第2のコリメータレンズ12の焦点位置Oは既知であり、被検レンズ20のフランジ面から第2のコリメータレンズ12の焦点位置Oまでの距離(これを「基準距離L」と呼ぶ)が基準となるフランジ焦点距離(基準値)になるように被検レンズ20を焦点距離測定装置1に固定することができる。そのため、解析装置15によりデフォーカス成分からずれ量Δを算出し、このずれ量Δに応じてこの被検レンズ20を保持するカメラマウントのフランジにマウントワッシャ等を着脱して厚みを調整することで、カメラレンズのフランジ焦点距離を所望の値(基準値)に調整することができる。
The
なお、この焦点距離測定装置1には、ハーフミラー11の下方に、キャリブレーション用照明装置10′が配置されている。このキャリブレーション用照明装置10′は、測定光学系3の光軸と直交するように並んで配置された反射鏡4′、光源5′、拡散板6′、コンデンサレンズ7′、および、レチクルチャート8′から構成され、被検レンズ20のフランジ焦点位置とレチクルチャート8′に形成されたピンホールの位置とが共役関係になるように配置されている。そのため、被検レンズ20を取り付けてその波面収差を測定する前に、キャリブレーション用照明装置10′から照射した照明光をハーフミラー11で反射させて第2のコリメータレンズ12で平行光束に変換し、上述のように撮像素子14でマイクロレンズアレイ13の点像を検出し、解析装置15でその点像の位置から測定光学系3の波面収差(これを「装置の波面収差」と呼ぶ)を算出して記憶させておく。これにより、解析装置15において、被検レンズ20の測定された波面収差から装置の波面収差を除去することができ、被検レンズ20の真のデフォーカス成分を算出できるため、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を高精度に測定することができる。
In the focal length measuring device 1, a calibration illumination device 10 'is disposed below the
このように、本実施例に係る焦点距離測定装置1は、可動部分がないため、被検レンズ20のフランジ焦点距離の基準値からのずれ量Δを、高精度かつ定量的に測定することができ、また、計測が簡単であるため、短時間で行うことができる。また、キャリブレーション用照明装置10′を設けることにより、測定光学系3を変更せずにキャリブレーション(装置の波面収差を解析装置15に記憶させる操作)が可能となり、作業が簡便となる。そのため、キャリブレーションが要求されない場合は、ハーフミラー11およびキャリブレーション用照明装置10′は無くてもよい。
Thus, since the focal length measuring apparatus 1 according to the present embodiment has no movable part, it is possible to measure the deviation Δ from the reference value of the flange focal length of the
以上に説明した本実施例に係る焦点距離測定装置1は、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の照明光学系2および測定光学系3を用いることにより、レーザ光等の特殊な光源を用いる必要がなく、ハロゲンランプやタングステンランプ等の白色光源(光源5)により測定することができるため、被検レンズ20(カメラレンズ)の使用状態と同一の波長(白色光)の照明光を用いた検査を可能にするとともに、高精度で安価な焦点距離測定装置1を提供することができる。さらに、シャック−ハルトマンの原理を用いることにより、この焦点距離測定装置1には可動部分が無いことや、光線のゆらぎ等の影響を受けないため、耐環境性能を向上させることができる。
The focal length measurement apparatus 1 according to the present embodiment described above needs to use a special light source such as a laser beam by using the illumination
1 焦点距離測定装置 9 第1のコリメータレンズ
10 点光源装置(点光源) 12 第2のコリメータレンズ
13 マイクロレンズアレイ 14 撮像素子 15 解析装置
20 被検レンズ L 基準距離(基準値) Δ ずれ量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Focal length measuring device 9
Claims (2)
点光源から出射した光線を平行光束に変換する第1のコリメータレンズと、
前記第1のコリメータレンズから出射した平行光束を集光する前記被検レンズと、
前記被検レンズの後側焦点近傍に焦点が位置するように配置された第2のコリメータレンズと、
前記第2のコリメータレンズにより平行光束に変換された光線を検出し、前記ずれ量を算出する検出装置とから構成されるフランジ焦点距離測定装置。 A flange focal length measuring device for measuring a deviation amount from a reference value of a flange focal length of a camera lens comprising a test lens and a camera lens mount holding the test lens,
A first collimator lens that converts a light beam emitted from a point light source into a parallel light beam;
The test lens for condensing the parallel light beam emitted from the first collimator lens;
A second collimator lens arranged so that the focal point is located in the vicinity of the rear focal point of the test lens;
A flange focal length measurement device comprising: a detection device that detects a light beam converted into a parallel light beam by the second collimator lens and calculates the shift amount.
二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズの各々で結像された点像を検出する撮像素子と、
前記撮像素子で検出された前記点像の位置から、前記被検レンズの波面収差を算出し、前記波面収差のデフォーカス成分から前記ずれ量を算出する解析装置とから構成された請求項1に記載のフランジ焦点距離測定装置。 The detection device is
A microlens array having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally;
An image sensor for detecting a point image formed by each of the plurality of microlenses;
2. The analyzer according to claim 1, further comprising: an analysis device that calculates a wavefront aberration of the lens to be measured from a position of the point image detected by the image sensor and calculates the shift amount from a defocus component of the wavefront aberration. The flange focal length measuring device described.
Priority Applications (2)
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JP2006196463A JP2008026048A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Flange focal distance measuring instrument |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105806593A (en) * | 2016-03-14 | 2016-07-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Focal length measuring method based on star ground observation system |
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2006
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