JP3315805B2 - 像面測定装置 - Google Patents
像面測定装置Info
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Description
形成される像面の状態を測定する像面測定装置に関す
る。
成される撮影レンズ系では、レンズ素子が1個でも偏心
ないし傾斜すると、これが結像系である場合には像面に
倒れを生じ、さらに諸収差のバランスが崩れて結像性能
が劣化する。つまり、被写体像が、画面中央付近ではフ
ィルム面上に結像するが、周辺部ではフィルム面の前方
または後方に結像してしまい、撮影画面の周辺がボケる
という問題を生じてしまう。そのため、各レンズ素子を
偏心および傾斜しないようにレンズ鏡筒に対して正確に
位置決めする必要がある。
械的精度を向上させるためには、各部品の精度や、組付
けの精度が高く要求され、コスト、時間がかかるという
問題があった。したがって、レンズ素子を鏡筒などに組
み付けた後に像面の傾斜を簡単に測定できる装置が望ま
れていた。
なされたもので、レンズにより形成される像面の傾きを
簡単かつ迅速に検出できる像面測定装置を提供すること
を目的とする。
明は、被測定光学系に測定光を照射する測定光源と、前
記被測定光学系の前に配置され、前記測定光源から発し
た測定光を回折させる回折格子と、この回折格子を光軸
と平行な軸を中心に回転させる回転機構と、前記被測定
光学系の焦点位置に配置され、前記回折格子で回折して
被測定光学系を透過した回折光を反射する基準反射面
と、この基準反射面で反射され、前記被測定光学系およ
び前記回折格子を介して合成された異なる次数の回折光
により形成される干渉縞を、前記回折格子を回転させな
がら検出する検出手段と、を備えたことに特徴を有す
る。
射された測定光を回折させる回折格子と、この回折格子
で回折された回折光を被測定光学系の被測定結像面に結
像させる基準レンズと、前記被測定結像面に配置され、
前記回折光を反射する基準反射面と、前記回折格子を前
記基準レンズの光軸と平行な軸を中心に回転させる回転
機構と、前記基準反射面で反射され、前記基準光学系お
よび前記回折格子を介して合成された異なる次数の回折
光により形成される干渉縞を、前記回折格子を回転させ
ながら検出する検出手段と、を備えたことに特徴を有す
る。
る。図1および図2は、本発明を適用した像面測定装置
の実施例の光学的構成を示す光路図である。図1は、被
測定光学系としての被測定レンズ17を測定する測定装
置、図2は、基準レンズ18によりカメラ41のフィル
ム面における像面の状態を測定する測定装置である。両
測定装置は、基本的構成は同一なので、共通の構成は図
1に示した実施例に基づいて説明する。
は、ハーフミラー13を透過して回折格子15により回
折され、回折光が被測定レンズ17により基準反射面1
9に結像される。基準反射面19は、±一次回折光のみ
を反射し、他の次数の回折光を吸収または透過するもの
で、被測定レンズ17の焦点位置またはその近傍に、被
測定レンズ17の光軸O(理想光軸)と直交する向きに
配置されている。なお、この実施例では被測定レンズ1
7は無限遠に合焦する状態に調整してある。
a、これと同心の環状の反射部分19bおよび外方部分
19cを備えている。反射部分19bは、入射光を反射
するが、中心部分19aおよび外方部分19bは入射光
を吸収して反射しない。つまり基準反射面19は、中心
を光軸Oと一致させた状態で、反射部分19bに±一次
回折光が入射し、中心部分19aに0次回折光が入射
し、外方部分19cに他の次数の回折光が入射するよう
に形成してある。なお、基準反射面19は、±一次回折
光のみを反射し、他の次数の回折光は透過する構成でも
よい。
た±1次回折光は、光路を逆行して再び被測定レンズ1
7を透過し、回折格子15で回折され、ハーフミラー1
3で結像レンズ21方向に反射される。そして、回折格
子15により、往路で+1次方向に回折されさらに復路
で−1次方向に回折された回折光、および往路で−1次
方向に回折され復路で+1次方向に回折された回折光の
みが、結像レンズ21の焦点位置に配設された空間フィ
ルタ23により選択透過され、測定面25上に集束され
る。観察面25上に結像された±1次回折光により形成
される干渉縞(図5参照)がフォトディテクタ27によ
り光電変換され、その強度が電気信号によるデータとし
て出力される。空間フィルタ23は、中央に上記±1次
回折光のみを透過させる孔23aを有する。孔23aの
周辺部分23bは、入射光を吸収する。
スリット格子であり、被測定レンズ17のほぼ前側焦点
位置に光軸Oと直交方向に配置され、回転機構29によ
り光軸0または光軸Oと平行な軸を中心に回転可能に保
持されている。フォトディテクタ27が出力した電気信
号は、マイクロコンピュータ等の画像処理装置で画像処
理して、記録媒体に記録し、あるいはディスプレイに表
示して像面の倒れを視覚的に観察する。
態を測定する態様であったが、図2の実施例は、結像光
学系が理想状態または理想状態に近い状態にあるときの
被測定光学系の結像面の状態を測定する態様である。こ
の実施例では、一眼レフカメラ41において、基準レン
ズ18が理想状態にあるときのフィルム面上における結
像状態を測定する。この測定により、基準レンズ18に
対するフィルム面の傾き、あるいはボディマウント面4
3とフィルム面の基準となるフィルムガイドレール43
との平行度、光軸と直交する方向のずれなどが分かる。
合焦状態とし、ミラー47をアップし、裏蓋(図示せ
ず)を開いたあるいは装着前の状態で測定装置本体(図
示せず)にセットする。そして、フィルムガイドレール
43(外レール)に圧板と同様に基準反射面191を当
て付ける。つまり、基準反射面191は、装填されたフ
ィルム感光面と等価になる。なお、基準反射面191の
基本的構成は基準反射面19と同一である。
次回折光の光路差を、図3を参照して説明する。図3
は、基準反射面19付近の光路の様子を示してある。同
図において、像面31は、光軸Oを含む面内において基
準反射面19から反時計方向に角度φだけ倒れている。
この倒れ角φが最大になる光軸周りの回転角θを基準反
射面19に対する最大傾斜方向とする。本実施例におい
て、回転角θは光軸Oと直交する面内の角度、倒れ角φ
は光軸Oを含む面内の角度であって、回転角θの初期位
置はX軸方向(図面においては紙面に垂直な方向)と
し、倒れ角φは基準反射面19から測る。
見ると、あたかもA点から発散(反射)されたように見
える。したがって、A点の基準反射面19からの長さを
Tとすると、実質的に+1次回折光の光路長は2Tだけ
長くなる。一方、−1次回折光は、入射方向から見る
と、あたかもB点から発散(反射)されたように見え
る。したがって−1次回折光の光路長は、2Tだけ短く
なる。このように+1次回折光と−1次回折光とでは、
計4Tの光路差を生じ、この光路差により、±1次回折
光は、観察面25上にニュートンリング状の干渉縞を生
じる(図5(A)参照)。フォトディテクタ27は、破
線28で囲んだ領域の干渉縞の強度を測定する。
光路差P(θ)、干渉縞I(θ)(強度)との関係は、
下記式の通りである。 P(θ)=4Tcos θ …… I(θ)=(1/2) I0[1+cos{(8πT/λ)cosθ}] …… ただし、λはレーザ光源の波長、I0 は平均光強度であ
る。したがって、回折格子15を回転させると、±1次
回折光の干渉縞は、回転角90゜につき4T/λ回明暗
を繰り返す。
ときの観察平面25上での干渉縞41の様子を図4に示
し、図3に示すように像面31が倒れているときの干渉
縞の様子を図5(A)に示した。回折格子15を図2の
状態から矢印方向に90゜回転させると、+1次回折光
は、紙面に対して0次回折光の真上に、−1次回折光は
紙面に対して0次回折光の真下に来るので、±1次回折
光の光路差が0になる。したがって、観察平面25上で
の干渉縞は、図5(B)に示すようにヌル状態に変わ
る。回折格子15を360゜回転させたときの干渉光の
強度変化を、図6ないし図8のグラフに示してある。
じる干渉縞I(θ)の明暗の個数をカウントすることに
より、長さTが求まる。例えば、回折格子15を180
゜回転させて干渉光の明暗(強度)の変化を検出し、明
暗の回数をカウントする。このカウント値がnであれ
ば、式、 T=nλ/8 … により長さT、すなわち像面31の倒れ量が求まる。こ
の倒れ量の大きさにより、被測定レンズ17の良、不良
が判定できる。像面の倒れ量が最も大きい回転角θが像
面の倒れ方向(最大傾斜方向)である。この像面の倒れ
方向は、明暗が最も粗になる回転角θ0 、つまり、明暗
の周期が最も長い波の頂点に対応する回転角θ0 と一致
する。
散点間の光軸方向距離d、倒れ量T等により、像面31
の倒れ角φを求めることができる。+一次光、−一次光
の高さをyとすると、 φ=tan-1d/2y≒d/2y …… である。ここで、d=2T、 y=λf/Pitch であり、式より、T=nλ/8 である。したがって、これらを上記式に代入して像面
31の倒れ角φを式、 φ=8n・Pitch /f により求めることができる。
倒れに与える感度を予めシミュレーションしておけば、
以上の測定および演算により求めた倒れ量Tおよび倒れ
方向φに基づいて、被検光学系の複数のレンズのうち、
どのレンズをどの方向へどれだけの量調整すればよいか
を演算処理により求めることができる。
0゜回転させたときの干渉光の強度変化をグラフに示し
てある。図において、回転角θが0゜および180゜は
回折格子15のスリットが紙面に対して直交方向に延び
ている状態、同回転角θが90゜および270゜は回折
格子15のスリットが紙面と平行に延びている状態であ
る。これらのグラフにおいて、波形のピークは1次回折
光の光路差が2nλ/2のときであり、波形の谷は同光
路差が(2n−1)λ/2のときである。そして、明暗
の周期が最も長い波の中央値に相当する角度θが像面3
1の最大傾斜方向である。そして、回折格子15が18
0゜回転する間に発生する波数nから、式により像面
31の傾斜量が求まる。
゜回転する間に、6回明暗を繰り返している。したがっ
て、T=(λ/8)×6=0.75λとなる。同様に図
7、図8の測定例では、10回明暗を繰り返しているの
で、T=(λ/8)×10=1.25λとなる。
の最も周期の長い部分がθ≒0゜、180゜、360゜
のときに表われることから、像面の最大傾斜方向が図2
の像面31の傾斜と一致することが分かる。また、図8
では、波形の最も周期の長い部分がθ≒60゜のときに
表われることより、像面31の最大傾斜方向は、図3の
像面31を光軸0を中心に回折格子15と同方向におよ
そ60゜回転した状態であることが分かる。
回折格子15を回転しながら回折させて被測定レンズ1
7により基準反射面19上に結像させ、基準反射面19
で±1次回折光のみを反射させ、再び回折格子15で回
折させ、空間フィルタ23により往路における+1次回
折光で復路での−1次回折光、および往路における−1
次回折光で復路での+1次回折光のみを透過させてこれ
らを干渉させ、その干渉縞の強度をフォトディテクタ2
7で測定している。したがって、被測定レンズ17によ
り形成される像面31が基準反射面19に対して傾斜し
ている場合は、干渉縞の強度(明暗)が回折格子15の
回転に伴って変化するので、その明暗の数をカウントす
ることにより像面の傾斜量の測定ができる。そして、回
折格子15を所定角度回転している間に変化する干渉縞
の明暗の周期に基づいて、像面の傾斜方向も測定でき
る。
折格子を回転させながら被測定光学系により形成される
干渉縞を測定するので、被測定光学系のレンズ系の傾き
および傾斜方向を簡単に測定できる。請求項2に記載の
発明は、基準レンズを使用するので、被測定光学系の結
像面の傾きおよび傾斜方向を簡単に検出することができ
る。さらに、請求項1および2に記載の発明は、測定光
が回折格子、被測定光学系を2回通るので、±1次光回
折光を干渉させることにより、2倍の精度で検出ができ
る。
路を示した図である。
光路を示した図である。
示す図である。
図である。
したグラフを示す図である。
したグラフを示す図である。
したグラフを示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 被測定光学系に測定光を照射する測定光
源と、 前記被測定光学系の前に配置され、前記測定光源から発
した測定光を回折させる回折格子と、 この回折格子を光軸と平行な軸を中心に回転させる回転
機構と、 前記被測定光学系の焦点位置に配置され、前記回折格子
で回折して被測定光学系を透過した回折光を反射する基
準反射面と、 この基準反射面で反射され、前記被測定光学系および前
記回折格子を介して合成された異なる次数の回折光によ
り形成される干渉縞を、前記回折格子を回転させながら
検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする像面測
定装置。 - 【請求項2】 測定光源から照射された測定光を回折さ
せる回折格子と、 この回折格子で回折された回折光を被測定光学系の被測
定結像面に結像させる基準レンズと、 前記被測定結像面に配置され、前記回折光を反射する基
準反射面と、 前記回折格子を前記基準レンズの光軸と平行な軸を中心
に回転させる回転機構と、 前記基準反射面で反射され、前記基準光学系および前記
回折格子を介して合成された異なる次数の回折光により
形成される干渉縞を、前記回折格子を回転させながら検
出する検出手段と、を備えたことを特徴とする像面測定
装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記基準反
射面は、±1次回折光のみを反射する像面測定装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の装置はさらに、前記基
準反射面で反射し、さらに前記回折格子で回折した±1
次回折光のみを透過する空間フィルタを備えている像面
測定装置。 - 【請求項5】 請求項1または2において、前記検出手
段は、前記回折格子を所定角度回転させる間に変化する
前記干渉縞の明暗をカウントする像面測定装置。 - 【請求項6】 請求項5において、前記検出手段は、前
記干渉縞の明暗数から像面の傾き量を検出する像面測定
装置。 - 【請求項7】 請求項5において、前記検出手段は、前
記干渉縞の明暗の周期が最も長くなるときの前記回転格
子の基準位置からの回転角を検出して像面の倒れ方向を
検出する像面測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06292194A JP3315805B2 (ja) | 1993-03-31 | 1994-03-31 | 像面測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7355893 | 1993-03-31 | ||
JP5-73558 | 1993-03-31 | ||
JP06292194A JP3315805B2 (ja) | 1993-03-31 | 1994-03-31 | 像面測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06337235A JPH06337235A (ja) | 1994-12-06 |
JP3315805B2 true JP3315805B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=26403980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06292194A Expired - Fee Related JP3315805B2 (ja) | 1993-03-31 | 1994-03-31 | 像面測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3315805B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5671050A (en) * | 1994-11-07 | 1997-09-23 | Zygo Corporation | Method and apparatus for profiling surfaces using diffracative optics |
US11650323B2 (en) * | 2018-10-12 | 2023-05-16 | Eko Instruments Co., Ltd. | Meteorological lidar |
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1994
- 1994-03-31 JP JP06292194A patent/JP3315805B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06337235A (ja) | 1994-12-06 |
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