JPH07146213A - 収差測定装置 - Google Patents

収差測定装置

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JPH07146213A
JPH07146213A JP5079146A JP7914693A JPH07146213A JP H07146213 A JPH07146213 A JP H07146213A JP 5079146 A JP5079146 A JP 5079146A JP 7914693 A JP7914693 A JP 7914693A JP H07146213 A JPH07146213 A JP H07146213A
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JP
Japan
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lens
inspected
light
prism
inspection
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JP5079146A
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English (en)
Inventor
Yumiko Yuhara
由美子 湯原
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 収差測定装置における、主にコリメ−タレン
ズに起因する使用制限を解消すると共に、装置全体をコ
ンパクトにすること。 【構成】 平行光束からなる検査光を生じさせる光源手
段と、互いに直交する少なくとも二つの反射面を有する
反射手段と、反射手段の二つの反射面で反射された検査
光を被検査対象に入射させる光学手段とを備え、反射手
段の位置を変化させることにより被検査対象への検査光
の入射位置を変化させ、焦点位置近辺に収束する状態を
各々検出することにより、被検査対象の収差の状態を測
定する収差測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主に写真レンズを対象
とする光線収差の球面収差等を測定する収差測定装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置の一例を図2に示
す。この従来例は、光線追跡計算により像面付近の収差
が計測できることを利用して、被検査対象となるレンズ
に実際に光線を通して焦点付近の光線の収束状態を測定
する実験的光線追跡法であり、いわゆるハルトマンテス
トと呼ばれている方式である。
【0003】この従来例では、点光源101を発した光
をコリメ−タレンズ102で平行光として、絞り板10
3を照射する。絞り板103は適当な位置に孔が設けら
たハルトマン板で構成されており、この絞り板103の
1対の孔を通った光は、被検レンズ104を通り、焦点
位置を挟んだ第一受光位置105と第二受光位置106
で光束の位置を夫々測定する。
【0004】この夫々の測定値から、被検レンズ104
の色々な収差が求められる。例えば球面収差測定であれ
ば、光軸から1対の孔までの距離hを色々変え、それに
応じた第一受光位置105と第二受光位置106とでの
光束の位置を夫々個々に測定することにより、レンズに
対する入射位置に伴う個々の収束位置が検出できるの
で、これと焦点位置との関係から収差の状態を求めるこ
とができる。
【0005】ここで、従来のこの種の装置では、光軸か
ら孔の位置(距離h)を変えるためには、ハルトマン板
を(距離hの異なるものに)取り替える方法や、らせん
状に孔があいているものをスリットと組み合わせて回転
させる方法等の色々な方法が知られている。そして、こ
れらの方法により、被検レンズに入射する光束を制限
し、被検レンズへの光線の入射位置とその収束状態とを
夫々測定することによって、被検レンズの諸収差を求め
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
従来の技術に於いては、光源からの光束を検査光束とす
る為のコリメ−タレンズが、対象となる被検レンズより
も、測定する収差に関して補正が十分になされたもので
なければならない。この為、諸収差の良好な補正を考慮
するとコリメ−タレンズの焦点距離は長くなり、結果と
して収差測定装置の全体が大きくならざるを得なかっ
た。
【0007】さらに、従来の収差測定装置では、コリメ
−タレンズの口径が被検レンズの測定可能な口径の限界
となってしまう為、検査対象となるレンズの口径が制限
されてしまうという問題もあった。
【0008】本発明はこのような問題点を解決する為に
なされたものであり、コリメ−タレンズに関する制限を
解消すると共に、また装置全体をコンパクトにすること
が可能な収差測定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的達成のために
本発明では、被検査対象に対して異なる複数の位置に入
射させた検査光束が、被検査対象によりその焦点位置近
辺に収束する状態を各々検出することにより、被検査対
象の収差の状態を測定する収差測定装置において、平行
光束からなる検査光を生じさせる光源手段と、互いに直
交する少なくとも二つの反射面を有する反射手段と、前
記反射手段の位置を移動させる移動手段と、前記反射手
段の一方の反射面に前記検査光を入射させると共に、反
射手段の二つの反射面で反射された検査光を被検査対象
に入射させる光学手段とを備え、前記移動手段により反
射手段の位置を変化させることにより、前記被検査対象
への検査光の入射位置を変化させることを特徴とする収
差測定装置を提供する。
【0010】
【作用】本発明は、収差検査方法としてはいわゆるハル
トマンテスト方式を応用するものであるが、移動手段に
より反射手段の位置を変化させることにより、被検査対
象への検査光の入射位置を変化させるものであり、被検
査対象に対して入射光束の位置を変える為のハルトマン
板を備えていない点が従来と大きく異なる。
【0011】そして、光源手段から得られた平行光束を
検査光として用い、反射手段の互いに直行する二つの反
射面により反射された検査光を被検査対象に入射させる
ことにより、その入射光束の収束位置を計測する。さら
に、移動手段により反射手段の位置を変える事により、
反射手段から射出される検査光の位置を変化させ、これ
により被検査対象への入射位置を変化させるものとし、
変化させた後の複数入射位置に対する収束位置検出結果
に基づいて、諸収差を計測する。
【0012】即ち、本発明では被検査対象に対する検査
光の入射位置を変える為に、従来のようにハルトマン孔
の位置を変えるのではなく、検査光の光線そのものを検
査光束の光路自体を変化させることで移動させるものと
している。換言すれば、被検査対象に対して光源自体を
移動させる事により入射位置を変化させるのであるが、
従来の装置で言えば光源とこれメータレンズと孔とを一
体で移動させているものと同様の作用を備えている。
【0013】ここで、実際にこれらを一体で移動させる
と、静止した位置でのステ−ジの傾きが光線の傾きとな
り、そのまま被検査対象を通って誤差が生じる。例え
ば、球面収差であれば、この傾きと被検査対象(レン
ズ)の焦点距離を乗じた誤差が測定結果に生じることと
なる。この場合、被検レンズとして焦点距離の長いもの
を対象として測定する場合も考慮して、このような検出
誤差を生じさせないためには、入射光束自体を移動させ
ても検査光の光線に傾きが発生しないようにしなければ
ならない。
【0014】本発明では、光源手段としては平行光束を
生じさせるものであれば良く、この光源手段からの光路
中に移動可能な反射手段を設け、反射手段を移動する事
により光路を移動させ、光源自体が移動しなくても良い
ものとしている。即ち、本発明における光源手段自体は
固定状態で機能を発揮できるものである。
【0015】ここで、本発明の光源手段は、平行光束を
生じさせるものであれば、その構成は特に限定させるも
のではない。一例を示せば、従来同様に光源とそこから
生じた光束を平行光束とするコリメーターレンズとから
なるものでも良く、その光軸近傍の光束のみを取り出す
様に、光路上に孔や絞り等を用いて検査光束を取り出せ
ば、コリメータレンズの諸収差は特に問題とならない。
【0016】また、本発明の反射手段は、互いに直行す
る少なくとも二つの反射面を備えたのものである。これ
を換言すれば、この反射手段における入射光束と反射光
束が互いに平行となるように構成されたものであれば良
く、入射光束に対する反射光束の偏角が180度となる
反射手段であれば良い。この反射手段の最も単純な構成
の一例を挙げれば、二つのミラーを互いの反射面が直角
となるように組み合わせたものが考えられるが、その他
にも、直角プリズムや、コーナーキューブプリズム等を
反射手段とするものでも良い。
【0017】一方、移動手段は反射手段を移動させる事
により、反射手段から射出する検査光の位置が変化する
ように移動させるものであれば良い。反射手段を移動さ
せる事により反射手段に対する検査光の入射位置、さら
には反射手段の反射面への入射位置が異なるように構成
されているものであれば、異なる反射位置で反射された
検査光の光路が移動する事となる。
【0018】ここで、上述したように反射手段は偏角が
180度となるものである為、検査光の光路が変化して
も移動前後の光路は互いに平行に保たれている。そし
て、反射手段の移動により仮に反射手段が傾いた場合等
でも、この機能は変化しないため、検査光の移動による
検出誤差が生じないものとなっている。
【0019】本発明では、上記のような構成をとってい
るので、従来のように光源手段、特にコリメータレンズ
に対する制限が殆どないので、例えばコリメ−タレンズ
を使用する場合にも、その焦点距離を短くコンパクトに
することができる。さらに、従来の装置構成上の大きな
部位を占めていた光源手段自体を小さくする事で、収差
測定装置の小型化を図る事が可能となっている。
【0020】また、反射手段を移動するだけで光路を移
動させており、その移動により移動前後の光路にふれ角
が生じさせることなく被検査対象に検査光を入射させる
ことができるので、被検査対象の諸収差を正確に測定す
ることができる。
【0021】加えて、従来のような被検査対象に対する
コリメ−タレンズによる制限がなくなるので、例えば、
口径の大きな被検レンズや、焦点距離の長い被検レンズ
の測定も可能となる利点がある。
【0022】
【実施例】以下、実施例を通じ本発明をさらに詳しく説
明する。図1に、本発明の一実施例に係るレンズ収差測
定装置の概略構成を示す。ここ実施例における収差測定
方式も、基本的にはハルトマンテスト方式を応用するも
のである。
【0023】この実施例では、反射手段として直角プリ
ズム5を用いており、検査光束をその長辺側から入射さ
せると共に、内部で互いに直交する二つの短辺で検査光
束を反射させ、再度長辺側から検査光束を射出させる構
成となっている。
【0024】この実施例の光源手段は、光源1からの光
束を比較的焦点距離の短いコリメータレンズ2により平
行光束とした後、絞り3により光束径を絞って検査光と
して使用する。なお、この実施例では光源手段からの検
査光束がミラー4により反射してプリズム5に入射する
構成となっている。これは、被検査対象となる被検レン
ズ6のセットの際に光源手段が邪魔にならないようにす
る為であり、さらに、光源手段からの不要光束、例えば
絞り3から漏れた光等がプリズムに直接入射しないよう
にする効果がある。
【0025】プリズム5には移動手段(図示せず)が設
けられており、その長辺と平行な方向(図中の上下方
向)に移動可能なように構成されている。このプリズム
5の移動により、検査光の射出光路が移動する。なお、
図中の点線で示すようにプリズム5の移動量(距離h/
2)に対し、光路の移動量は倍(距離h)になる。
【0026】プリズム5から射出された検査光束は、所
定位置にセットされた被検レンズ6の光軸と平行な光束
となって被検レンズ6に入射し、ここから射出した透過
検出光束は検出装置9に入射する。検出装置9は、いわ
ゆるスリットスキャンユニットからなり、光軸方向に対
して前後と上下方向(図中のXY方向)に移動可能であ
り、第一受光位置7と第二受光位置8における先の透過
検出光束の通過位置を検出する。
【0027】この検出装置9は、切り替えにより開放可
能なスリット10、フィールドレンズ11、RGB(レ
ッド、グリーン、ブルー)の切り替え可能なフィルタ1
2、受光素子13等からなり、スリット10を透過した
光束がフィールドレンズ11を介して受光素子13に入
射するように構成され、フィルタ12の切り替えにより
三色について検出可能になっている。
【0028】ここで、この実施例を用いた収差測定の方
法を説明する。先ず、一例として写真レンズの諸収差を
測定する場合には、被検レンズ6を保持手段(図示せ
ず)により所定の取付位置にセットする。この保持手段
は、このレンズを使用するレンズ鏡筒とほぼ同様の保持
機構を有し、保持手段にレンズをセットした状態を基準
位置とする被検レンズ6の焦点位置が定まる。
【0029】この時、絞り3をスル−(φ=8mm程
度)にし、さらにスリット10を開放として検出装置9
により、被検レンズ6による検査光の収束状態を焦点面
位置で検知する事により、光軸上の正規位置に被検レン
ズ6がセットされた事を確認する。
【0030】次に、この実施例における検査光束の基準
位置となる光軸位置の検出、いわゆる光軸出しを行な
う。ここでは、絞り3を被検レンズ6が測定可能な適当
な大きさ(φ=2〜3mm程度)に換え、さらに光軸付
近でプリズムを微動させることにより、被検レンズ6の
光軸(を透過する検査光束の位置)出しをおこなう。こ
の時、検出装置9は光軸上の前記焦点面位置で被検レン
ズ6が正しくセットされているかどうかをチェックす
る。
【0031】このように被検レンズ6が正しくセットさ
れ、その光軸出しが終了した状態で諸収差の測定を行な
う。ここでは、球面収差の測定を例に取り、図3を用い
て説明する。先ず、前述した光軸出しにより決定した仮
想光軸をもとに、仮想光軸からhだけ離れた点に検査光
束が射出されるようにする。この実施例では、プリズム
5を光軸位置(基準位置)からh/2だけ離れた位置に
移動させる事により行なう。
【0032】この時、検出装置9のスリット10は、開
放状態から所定のスリットに切り替えられる。そして、
検出装置9を移動させ、第一受光位置7(M.Bf位置
−d/2)と第二受光位置8(M.Bf位置+d/2)
において検査光の検出を行なう。なお、図に示すよう
に、検査光束は光軸に対して対象な(+h)位置と(−
h)位置の双方での検出を行なう。
【0033】そして、各受光位置において検出装置9を
y方向に移動させることによりスリットスキャンを行な
い、その検出結果の重心位置計測により光軸からの偏心
距離y1 及びy2 を求める。この検出値から、以下の式
(1) に基いて、被検レンズ6のh位置に対する収束位置
h が測定できる。
【0034】 Zh ={y2 d/(y1 +y2 )}−d/2 …(1) 式
【0035】さらに、プリズム5を移動させ、hを変え
て夫々の計測値を求める事で球面収差が測定されるが、
この計測方式は従来知られているハルトマンテスト方式
と同様である。なお、被検レンズ6の横方向(図面の垂
直方向)の収差を測定する場合には、レンズを回転させ
てセットし直す事により、再度同様な計測を行なって計
測する。
【0036】このように本実施例によれば、プリズム5
を移動させる事により、被検レンズ6に対する検査光束
の入射位置を変化させることで、ハルトマンテスト方式
と同様な収差計測が行なえるものとなっており、従来方
式のようにハルトマン板等は必要としない。
【0037】さらに、プリズム5の大きさ並びに移動距
離により、計測できるレンズの口径が定まる為、従来の
ようにコリメータレンズの口径に制限される事がなく、
かなり大口径のレンズの収差計測が行なえるものとなっ
ている。また、焦点距離の長い被検レンズ(f=300
〜1200mm)の諸収差も測定可能である。
【0038】一方、本実施例の光源手段に使用したコリ
メータレンズ2の焦点距離は、f=20mm〜40mm
程度で充分であり、光源手段自体の小型化が図れるもの
となっている。加えて、コリメータレンズ2の収差補正
状態の影響が、被検レンズ6の収差計測に与える影響が
極めて小さなものとなっているので、使用制限の緩和と
共に製造コストを抑えることができる利点もある。
【0039】また、本実施例では反射手段として直角プ
リズムを利用しているが、互いに垂直な二面反射を利用
している為、移動方向に対して直角プリズムが振れて
も、射出光束に影響がない。特に、球面収差及びコマ収
差測定では、位置検出方向がプリズムの移動方向と同一
であるため、検出結果に対する信頼性は高い。なお、反
射手段としてコ−ナ−キュ−ブを応用する事により、移
動方向に対する垂直方向の振れもキャンセル可能であ
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、収
差測定装置の小型化並びに製造コストの減額が図れる利
点がある。
【0041】さらに、計測対象に対する制限が緩和され
るので、従来個別の装置で計測しなければならなかった
大口径のレンズや、焦点距離の長いレンズも同一の装置
で計測できる為、スループットの向上や計測設備全体の
簡素化やコストダウンを行なえる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る収差測定装置の概略構
成を示す説明図である。
【図2】従来のハルトマンテスト法による収差測定装置
の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1,101…点光源、 2,102…コリメ−タレンズ、 3…絞り、 103…ハルトマン板、 4…ミラ−、 5…直角プリズム、 6,104…被検レンズ、 7,105…第一受光位置、 8,106…第二受光位置、 9…検出装置、 10…スリット、 11…フィ−ルドレンズ、 12…カラ−フィルタ、 13…受光素子、 103…ハルトマン板、
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年10月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る収差測定装置の概略構
成を示す説明図である。
【図2】従来のハルトマンテスト法による収差測定装置
の一例を示す説明図である。
【図3】図1の装置による収差計測法の一例を示す説明
図である。
【符号の説明】 1,101…点光源、 2,102…コリメータレンズ、 3…絞り、 103…ハルトマン板、 4…ミラー、 5…直角プリズム、 6,104…被検レンズ、 7,105…第一受光位置、 8,106…第二受光位置、 9…検出装置、 10…スリット、 11…フィールドレンズ、 12…カラーフィルタ、 13…受光素子、 103…ハルトマン板、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査対象に対して異なる複数の位置に
    入射させた検査光束が、被検査対象によりその焦点位置
    近辺に収束する状態を各々検出することにより、被検査
    対象の収差の状態を測定する収差測定装置において、 平行光束からなる検査光を生じさせる光源手段と、 互いに直交する少なくとも二つの反射面を有する反射手
    段と、 前記反射手段の位置を移動させる移動手段と、 前記反射手段の一方の反射面に前記検査光を入射させる
    と共に、反射手段の二つの反射面で反射された検査光を
    被検査対象に入射させる光学手段とを備え、 前記移動手段により反射手段の位置を変化させることに
    より、前記被検査対象への検査光の入射位置を変化させ
    ることを特徴とする収差測定装置。
JP5079146A 1993-03-13 1993-03-13 収差測定装置 Pending JPH07146213A (ja)

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JP5079146A JPH07146213A (ja) 1993-03-13 1993-03-13 収差測定装置

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JP5079146A JPH07146213A (ja) 1993-03-13 1993-03-13 収差測定装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100485562B1 (ko) * 2001-09-19 2005-04-28 세이코 엡슨 가부시키가이샤 광학 소자의 검사 장치 및 광학 소자의 검사 방법
JP2007085788A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Nikon Corp ハルトマンセンサ
JP2009258046A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Fujikoden Corp 偏芯量測定方法、偏芯量測定装置、および偏芯調整装置
CN108225744A (zh) * 2018-01-31 2018-06-29 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法

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