JPH0755640A - 光学系の焦点距離測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有限物像間距離の光学系の焦点距離を、使用共
役条件に近い配置で測定する。 【構成】それぞれが光軸方向に移動自在な、被測定光学
系１９への発散光束生成手段１と、被測定光学系１９か
らの出射光束の収束点検出手段９を備え、被測定光学系
１９からの光束収束点が検出される発散光束生成手段１
の位置と光束収束点検出手段９の位置から、焦点距離を
演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学系の焦点距離測
定装置および測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズの焦点距離測定装置として、図８
と図９で示される構成のものが従来から知られている。

【０００３】図８の測定装置は、ノーダルスライド法と
呼ばれる測定方法に用いる装置であって、光源５１、標
線５２、コリメーターレンズ５３、光軸方向に移動でき
る摺動台５４と回転台５５からなるノーダルスライド台
５６、光軸方向に移動可能な光学ベンチ５７に設置され
た顕微鏡５８を備えている。標線５２はコリメーターレ
ンズ５３の焦点位置に配置される。被験レンズ５９はノ
ーダルスライド台５６に載せてある。

【０００４】被験レンズ５９を、回転台５５により光軸
に垂直な方向に僅かな角度回転してもコリメーターレン
ズ５３の焦点に置いた標線５２の像が動かなくなるよう
に、ノーダルスライド台５６の摺動台５４と顕微鏡５８
を光軸方向に調整して、そのときの顕微鏡５８の位置
「Ｓ」を読み取る。

【０００５】次に被験レンズ５９の代わりに標線を刻ん
だガラス板を、標線の方向が回転台５５の回転軸とほぼ
平行に、かつ標線側を顕微鏡５８に向けてノーダルスラ
イド台５６に取り付け、回転台５５により光軸方向に垂
直名方向に回転しても顕微鏡５８で観察したガラスの標
線の像が動かなくなるように、摺動台５４と顕微鏡５８
を光軸方向に調整する。そのときの顕微鏡５８の位置
「Ｓ₀ 」とすると、被験レンズ５９の焦点距離は｜Ｓ−
Ｓ₀ ｜で与えられる。

【０００６】図９の測定装置は、倍率法と呼ばれる測定
方法に用いられる装置であって、光源６０、長さｙが既
知の標板６１、焦点距離ｆ₀ が既知のコリメーターレン
ズ６２、顕微鏡６３を備えている。

【０００７】標板６１はコリメーターレンズ６２の焦点
位置に配置される。被験レンズ５９をコリメーターレン
ズ６２の後方に光軸を一致させて配置し、被験レンズ５
９の焦点面６４に生ずる標板６１の像の大きさｙ’を顕
微鏡６３で測定する。そのとき被験レンズの焦点距離は
（ｙ’／ｙ）・ｆ₀ で与えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】光ディスク用光学系に
おいて用いられる、光源から光束をコリメーターレンズ
を介さずに直接ディスク面に集光させるいわゆる有限仕
様の対物レンズは、コリメーターレンズが不要なため、
その構成が単純化される、コストダウンが図れる、等の
利点を有するため、広く用いられている。この種の光デ
ィスク用途の対物レンズは、プラスチックの射出成形に
よって、その量産化がなされているが、近年プラスチッ
クの射出成形技術の向上と相まって光ディスク用途の対
物レンズも更なる高精度化、高性能化が望まれるように
なった。したがって製造されたレンズが、設計値通りで
あるか厳しい検査が必要となり、光学系の最も基本的な
幾何光学的特性である焦点距離も、重要な検査項目のひ
とつとなっている。

【０００９】一方、前述の従来公知の焦点距離測定法で
あるノーダルスライド法も、倍率法も、平行光束を被験
レンズで結像させる構成となっており、無限遠の物体を
結像させるカメラレンズ等では良好に測定されるが、有
限仕様の光ディスク用途の対物レンズのように有限位置
の物体を集光するレンズでは、収差による像のボケの発
生が大きくなるため、高精度に測定できないという問題
があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、発散光束生成手段と、発
散光束生成手段をその光束の光軸方向に移動自在に支持
する光学支持体と、発散光束生成手段の位置の読取手段
と、読取手段で読み取られた発散光束生成手段の位置の
記憶手段と、被測定光学系から出射する光束の収束点を
検出する光束収束点検出手段と、光束収束点検出手段
を、被測定光学系からの出射する光束の光軸方向に移動
自在に支持する光学支持体と、光束収束点検出手段の位
置の読取手段と、読取手段で読み取られた光束収束点検
出手段の位置の記憶手段と、発散光束生成手段の位置
と、光束収束点検出手段の位置とから、被測定光学系の
焦点距離を算出する演算手段とを備えたことを特徴とす
る光学系の焦点距離測定装置を提供する。

【００１１】また、本発明は、少なくとも３箇所のＮ箇
所の発散光束生成手段の位置をｘ_i（ｉ＝１，２，・・
・，Ｎ）とし、光束収束点検出手段の位置をｙ_i （ｉ＝
１，２，・・・，Ｎ）とするとき、上記焦点距離を算出
する演算手段が、数３により算出する演算手段であるこ
とを特徴とする光学系の焦点距離測定装置を提供する。

【００１２】

【数３】

【００１３】また、本発明は、光束収束点検出手段を移
動し、被測定光学系からの光束の収束点を検出すること
を、少なくとも３箇所の発散光束生成手段の位置に対し
て行い、各々における発散光束生成手段の位置と、光束
収束点検出手段の位置とから、被測定光学系の焦点距離
を求めることを特徴とする光学系の焦点距離測定方法を
提供する。

【００１４】また、本発明は、発散光束生成手段を移動
させ、被測定光学系から出射する光束の収束点が光束収
束点検出手段により検出される位置を求めることを、少
なくとも３箇所の光束収束点検出手段の位置に対して行
い、各々における光束収束点検出手段の位置と、発散光
束生成手段の位置とから、被測定光学系の焦点距離を求
めることを特徴とする光学系の焦点距離測定方法を提供
する。

【００１５】さらに、本発明は、少なくとも３箇所の発
散光束生成手段の位置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）
と、光束収束点検出手段の位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）とから、前記数３により算出することを特徴
とする上記光学系の焦点距離測定方法を提供する。

【００１６】本発明の測定装置の構成を、図１により説
明する。本発明の測定装置は、発散光束生成手段１（実
施例では半導体レーザー２）と、発散光束生成手段１を
その光束の光軸方向に移動自在に支持する光学支持体３
（実施例では載物台４および光学ベンチ５）と、発散光
光束生成手段１の位置の読取手段６（実施例ではレーザ
ー干渉測長器７）と、読取手段６で読みとられた位置の
記憶手段８と、被測定光学系１９から出射する光束の収
束点を検出する光束収束点検出手段９（実施例では２次
元ＣＣＤセンサー１０）と、光束収束点検出手段９を、
被測定光学系１９から出射する光束の光軸方向に移動自
在に支持する光学支持体１２（実施例では載物台１３お
よび光学ベンチ１４）と、光束検出点検出手段９の位置
の読取手段１５（実施例ではレーザー干渉測長器１６）
と、読取手段１５で読みとられた位置の記憶手段１７
と、記憶手段８、および記憶手段１７に記憶された値か
ら被測定光学系の焦点距離を演算する演算手段１８とを
備える。

【００１７】次に、本発明の測定方法を、図１および図
２により説明する。本発明の測定方法は以下の手順から
なる。

【００１８】発散光束生成手段１の光軸方向の位置の設
定数Ｎ（≧３）を決めた後、発散光束生成手段１をその
光束が被測定光学系１９に光軸がほぼ一致して導かれる
ように、第１の設定位置に設置する（ステップ１）。

【００１９】光束収束点検出手段９、を被測定光学系か
ら出射する光束の光軸方向に一致させて移動し、光束収
束点を検出する（実施例ではＣＣＤセンサー１０により
画像として観察された光束の光束径が最小になる位置と
して検出する。）（ステップ２）。

【００２０】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ および光束
検出点検出手段９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後
（ステップ３）、発散光束生成手段１を第２の設定位置
へ移動する（ステップ４）。

【００２１】以下発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ
を満足するまでステップ２、３、４を繰り返す。

【００２２】こうして求めたＮ組の共役配置における、
発散光束生成手段１の設定位置ｘ_i（ｉ＝１，２，・・
・，Ｎ）と、光束検出点検出手段９の位置ｙ_i （ｉ＝
１，２，・・・，Ｎ）とから、演算手段１８を用いて焦
点距離を算出する。

【００２３】また、本発明の他の測定方法を、図１およ
び図３により説明する。本発明の他の測定方法は以下の
手順からなる。

【００２４】光束収束点検出手段９の光軸方向の位置の
設定数Ｎ（≧３）を決めた後、第１の設定位置に設置す
る（ステップ１１）。

【００２５】発散光束生成手段１を光束の光軸方向に移
動し、光束収束点検出手段９が光束収束点を検出する発
散光束生成手段１の位置を求める（実施例ではＣＣＤセ
ンサー１０により画像として観察された光束の光束径が
最小になる発散光束生成手段１の位置を求める。）（ス
テップ１２）。

【００２６】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ および光束
収束点検出手段９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後
（ステップ１３）、光束収束点検出手９を第２の設定位
置へ移動する（ステップ１４）。

【００２７】以下発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ
を満足するまでステップ１２、１３、１４を繰り返す。

【００２８】こうして求めたＮ組の共役配置における、
光束収束点検出手段９の設定位置ｙ_i （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）と、発散光束生成手段１の位置ｘ_i （ｉ＝
１，２，・・・，Ｎ）とから、演算手段１８を用いて焦
点距離を算出する。

【００２９】

【作用】図４を参照して、本発明に用いた焦点距離算出
の原理を説明する。レンズＬから有限の位置にある物点
をＯ、物点ＯのレンズＬによる像点をＩ、レンズＬの前
側（物体側）焦点位置をＦ、レンズＬの後側（像側）焦
点位置をＦ’とし、ＯとＦの距離をｘ、Ｆ’とＩの距離
をｙ、レンズＬの焦点距離をｆとすると、ニュートンの
式（数４）が成り立つ。

【００３０】

【数４】ｘ・ｙ＝ｆ・ｆ

【００３１】物点ＯをＯ’にΔｘ移動（物点Ｏがレンズ
Ｌに近づく方向を正とする）させたときに、像点Ｉが
Ｉ’にΔｙ移動（像点ＩがレンズＬから遠ざかる方向を
正とする）したとすると、Ｏ’とＩ’も共役であるか
ら、数５もまた成立することになる。

【００３２】

【数５】（ｘ−Δｘ）（ｙ＋Δｙ）＝ｆ・ｆ

【００３３】したがって、物点を光軸方向に異なる３箇
所ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ に設定し、それぞれに対する像点が
ｙ₁ 、ｙ₂ 、ｙ₃ であったとすると、数６の２つの式が
成立し、また、ニュートンの式（数４）も成立している
ので、これら３つの式を連立方程式として解き、ｘ、
ｙ、ｆを数７により求めることができる。

【００３４】

【数６】（ｘ−（ｘ₂ −ｘ₁ ））（ｙ＋（ｙ₂ −ｙ
₁ ））＝ｆ・ｆ （ｘ−（ｘ₃ −ｘ₁ ））（ｙ＋（ｙ₃ −ｙ₁ ））＝ｆ・
ｆ

【００３５】

【数７】

【００３６】さらに、物点Ｏを光軸方向に異なるＮ箇所
（Ｎ≧３）ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）に設定した
場合には、次のように焦点距離ｆを求めることができ
る。物点ｘ_i に対する像点位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・
・・，Ｎ）として、数８のＮ個の式が成立する。

【００３７】

【数８】（ｘ−（ｘ_i −ｘ_j ））（ｙ＋（ｙ_i −ｙ
_j ））＝ｆ・ｆ （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ） （ｊは１からＮまでの任意の整数）

【００３８】数９の（Ｎ−１）個の式にニュートンの式
（数４）を代入し、両辺を展開整理すると、数１０とな
り、ｘ、ｙについて線形の（Ｎ−１）個の式を得る。

【００３９】

【数９】（ｘ−（ｘ_i −ｘ_j ））（ｙ＋（ｙ_i −ｙ
_j ））＝ｆ・ｆ （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ ただしｉ＝ｊを除く）

【００４０】

【数１０】（ｙ_i −ｙ_j ）ｘ−（ｘ_i −ｘ_j ）ｙ＝（ｘ
_i −ｘ_j ）（ｙ_i −ｙ_j ） （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ ただしｉ＝ｊを除く） （ｊは１からＮまでの任意の整数）

【００４１】これら（Ｎ−１）個の式を観測方程式と
し、最小自乗法を適用することにより前記数３のように
ｘ、ｙ、ｆが求めることができる。

【００４２】測定箇所が３箇所の場合と３箇所以上の場
合に分けて説明したが、数３においてＮ＝３、ｊ＝１の
場合は数７の結果に一致するので、数３が焦点距離を求
める一般式となる。

【００４３】本発明の測定装置、および測定方法はこの
原理に基づき構成されたものであり、発散光束生成手段
１を、光学支持体３で移動自在に支持することで、被測
定光学系１９に対する物点の移動を可能とする。その物
点の移動量は発散光束生成手段１の位置の移動として読
取手段６により知ることができる。読取手段６により読
み取った値は、後の焦点距離算出に利用するため記憶手
段８に記憶される。

【００４４】光束収束点検出手段９を、光学支持体１２
で移動自在に支持することにより、像点の移動は、光束
の収束点が検出されるときの光束収束点検出手段９の位
置の移動として読取手段１５により知ることができる。
読取手段１５により読み取った値は、後の焦点距離算出
に利用するため記憶手段１７に記憶される。

【００４５】発散光束生成手段１を固定し、光束収束点
検出手段９を移動させ、光束収束点を検出することで、
物点と像点が共役であることの確認ができる。また、光
束収束点検出手段９を固定し、光束収束点検出手段９が
光束収束点を検出するように、発散光束生成手段１を移
動させて、物点と像点の共役の確認をしてもよい。

【００４６】演算手段１８は、少なくとも３箇所の共役
配置に対する、発散光束生成手段１の位置の値と、光束
収束点検出手段９の位置の値とから被測定光学系１９の
焦点距離を演算する機能を有する。

【００４７】以上により、本発明は、被測定光学系の物
像間距離を有限の配置にして焦点距離の測定を可能とす
るものである。

【００４８】

【実施例】実施例の測定装置を、図１により説明する。
実施例の測定装置は、発散光束生成手段１と、発散光束
生成手段１をその光束の光軸方向に移動自在に支持する
光学支持体３と、発散光束生成手段１の位置の読取手段
６と、読取手段６で読み取られた位置の記憶手段８と、
被測定光学系からの光束の収束点を検出する光束収束点
検出手段９と、光束収束点検出手段９を被測定光学系か
らの光束の光軸方向に移動自在に支持する光学支持体１
２と、光束収束点検出手段９の位置の読取手段１５と、
読取手段１５で読み取られた位置の記憶手段１７と、記
憶手段８と記憶手段１７で記憶された発散光束生成手段
１と光束収束点検出手段９の位置情報をもとに、被測定
光学系の焦点距離を演算する演算手段１８とを備える。
被測定光学系１９は、発散光束生成手段１からの発散光
束中に、光軸をほぼ一致させて配置される。

【００４９】以下に各部位毎の説明を行う。

【００５０】（発散光束生成手段１）半導体レーザー２
からの発散光束を用いる。

【００５１】（光学支持体３）半導体レーザー２を保持
する載物台４と光学ベンチ５からなり、光学ベンチ５
は、半導体レーザー２から出射する光束の光軸方向に長
くなったものである。この上に置かれた載物台４は図示
しないパルスモーターと送りねじで光軸方向に移動自在
となっている。

【００５２】（読取手段６）載物台４に図示しないコー
ナーキューブを取り付け、レーザー干渉測長器７により
半導体レーザー２と一体で移動する載物台４の光学ベン
チ５に対する位置を読み取る。方向は、載物台４（半導
体レーザー２）が被測定光学系１９に近づく方向を正と
する。

【００５３】（記憶手段８）レーザー干渉測長器７で読
みとられた位置情報はＡ／Ｄ変換され、記憶手段８に記
憶される。

【００５４】（光束収束点検出手段９）２次元ＣＣＤセ
ンサー１０である。得られる画像はモニター１１で観察
する。２次元ＣＣＤセンサー１０を収束点をもつ光束中
を光束の光軸方向に移動させ、光束径が最小となる位置
を収束点として検出する。

【００５５】（光学支持体１２）光束収束点検出手段９
を保持する載物台１３と光学ベンチ１４からなり、光学
ベンチ１４は、被測定光学系から出射する光束の光軸方
向に長くなったものである。この上に置かれた載物台１
３は図示しないパルスモーターと送りねじで光軸方向に
移動自在となっている。

【００５６】（読取手段１５）載物台１３に図示しない
コーナーキューブを取り付け、レーザー干渉測長器１６
により、収束点検出手段９と一体で移動する載物台１３
の光学ベンチ１４に対する位置を読み取る。方向は、載
物台１３（２次元ＣＣＤセンサー１０）が被測定光学系
１９から遠ざかる方向を正とする。

【００５７】（記憶手段１７）レーザー干渉測長器１６
で読み取られた位置情報はＡ／Ｄ変換され、記憶手段１
７に記憶される。

【００５８】（演算手段１８）記憶手段８に記憶された
Ｎ箇所（Ｎ≧３）の半導体レーザー２の位置（載物台４
の光学ベンチ５に対する位置として読み込んだ値）ｘ_i
（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と、記憶手段１７に記憶さ
れた、各々の位置に対して収束点を検出したときの２次
元ＣＣＤセンサー１０の位置（載物台１３の光学ベンチ
１４に対する位置として読み込んだ値）ｙ_i （ｉ＝１，
２，・・・，Ｎ）とから数１１により被測定光学系の焦
点距離を演算する機能を有する。

【００５９】

【数１１】

【００６０】実施例の測定方法を、図１および図２によ
り説明する。

【００６１】発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ（≧
３）を決めた後、第１の設定位置に設置する（ステップ
１）。

【００６２】光束収束点検出手段９を光束の光軸方向に
移動し、光束径が最小となる位置を光束の収束点として
検出する（ステップ２）。

【００６３】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ および光束
収束点検出手段９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後
（ステップ３）、発散光束生成手段１を第２の設定位置
へ移動する（ステップ４）。

【００６４】以下発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ
を満足するまでステップ２、３、４を繰り返す。i （１
≦ｉ≦Ｎ）番目の発散光束生成手段１の設定位置ｘ_i
と、および対応する光束収束点検出手段９の位置ｙ_i と
から演算手段１８により被測定光学系の焦点距離を算出
する。

【００６５】また、実施例の他の測定方法を、図１およ
び図３により説明する。

【００６６】光束収束点９の位置の設定数Ｎ（≧３）を
決めた後、第１の設定位置に設置する（ステップ１
１）。

【００６７】発散光束生成手段１を光束の光軸方向に移
動させて、光束収束点検出手段９が光束径最小を検出す
る位置を求める（ステップ１２）。

【００６８】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ および光束
収束点検出手段９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後
（ステップ１３）、光束収束点検出手段９を第２の設定
位置へ移動する（ステップ１４）。

【００６９】以下光束収束点検出手段９の位置の設定数
Ｎを満足するまでステップ１２、１３、１４を繰り返
す。i （１≦ｉ≦Ｎ）番目の光束収束点検出手段９の設
定位置ｙ_i と、発散光束生成手段１の位置ｘ_i とから演
算手段１８により被測定光学系の焦点距離を算出する。

【００７０】ところで、この発明は上述の実施例に限定
されない。光束の収束点の検出手段としては、光束中に
１次元のラインセンサーをおき、光束径が最小となると
ころを検出してもよい。

【００７１】また、図５に示すような検出手段でもよ
い。即ちピンホール２０、リレーレンズ２１、光電変換
素子２２からなり、光電変換素子２２をピンホール２０
のリレーレンズ２１による共役位置に配置する。この検
出手段を収束点をもつ光束中を光束の光軸方向に移動さ
せると、ピンホール２０が光束の収束点に一致したとき
に光電変換素子２２の出力が最大となり、収束点を検出
することができる。

【００７２】あるいは、図６に示す干渉パターンを利用
する構成でもよい。即ちレーザー光源２３、レンズ（２
４、２５、２６）からなる発散光束生成手段１の光束中
に設けた、光束の一部を来た光路に沿って逆行反射させ
る反射手段２７と、被測定光学系１９出射後の光束を逆
行反射させる反射手段２８と、により構成するのであ
る。

【００７３】反射手段２８が図６に示すような凹面の場
合は、収束点の後方に配置し、凹面の球心が光束の収束
点に一致したときに、光束が来た光路に沿って逆行反射
するので、反射手段２７で反射された光束との干渉によ
り干渉パターンが得られる。反射手段２８が凸面の場合
は、収束点より被測定光学系１９に近付けて配置し、凸
面の球心が光束の収束点に一致したときに、光束が来た
光路に沿って逆行反射するので、反射手段２７で反射さ
れた光束との干渉により干渉パターンが得られる。反射
手段２４が平面の場合は、光束の収束点がその平面上に
あるとき、光束は光軸に対称に反射し、反射手段２７に
より反射された光束と干渉し、干渉パターンを得る。

【００７４】いずれの場合も、干渉パターンはレンズ３
０を介して、２次元ＣＣＤセンサー３１、モニター３２
で観察される。このように、反射手段２８を、収束点の
検出手段として用いるのである。さらには、発散光束生
成手段をインコヒーレント光源と、レンズとで構成し、
収束点検出手段を接眼レンズを有する光学系とし、収束
点を目視で判断してもよい。

【００７５】発散光束生成手段については、白色光源
と、分光手段であるモノクロメーターと、を用いて構成
し、被測定光学系の波長による焦点距離の違いを測定す
る構成としてもよい。

【００７６】演算手段については、実施例では数３にお
いてｊ＝１と置くことによって得られた数１１を用いる
ことを示したが、ｊ＝１に限らない。ｊは１からＮまで
Ｎ通りの選択が可能である。また、数３においてｊを１
からＮまでＮ通りの計算で求めその一部または全部を平
均して焦点距離の値としてもよい。

【００７７】被測定光学系として、実施例では屈折系の
場合の配置を示したが、図７に示すように、発散光束生
成手段１からの光束を、被測定光学系３４で反射させ、
その光束をハーフミラー３３で折り曲げ光束収束点の検
出手段９に導く配置にすることにより、反射系光学系の
焦点距離の測定も可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、物
像間距離が有限の配置で測定できるので、光ディスク用
対物レンズをはじめ、複写機用レンズ、ファクシミリ用
レンズ等、有限で使用される目的で設計された光学系
を、配置の違いから生じる収差の影響をほとんど受ける
ことなく、実使用に非常に近い配置で測定できる。

【００７９】従来の技術の項で述べたノーダルスライド
法は、被験レンズの節点をノーダルスライド台回転軸上
に載せるために、レンズの回転と光軸方向の移動を交互
に繰り返す、繁雑な、熟練を要する操作が必要である
が、本発明では、発散光生成手段と収束点検出手段を光
軸方向に移動させる操作だけでよく、測定が容易であ
る。また倍率法では、焦点距離が既知にコリメーターレ
ンズおよび寸法が既知の指標を必要としたが、本発明で
は、光学ベンチ上の載物台の移動量読取手段に用いるス
ケール以外に、光学特性あるいは寸法が既知の参照物を
必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学系の焦点距離測定装置の実施例の
構成図

【図２】本発明の光学系の焦点距離測定方法の実施例の
手順を示す工程図

【図３】本発明の光学系の焦点距離測定方法の他の実施
例の手順を示す工程図

【図４】本発明の光学系の焦点距離測定の原理の説明に
供する被測定光学系の構成図

【図５】本発明の光学系の焦点距離測定装置における光
束収束点検出手段の変形例の構成図

【図６】本発明の光学系の焦点距離測定装置における光
束収束点検出手段の他の変形例の構成図

【図７】本発明を反射凹面鏡に対して実施する場合の配
置を示す構成図

【図８】従来技術であるノーダルスライド法による焦点
距離測定装置の構成図

【図９】従来技術である倍率法による焦点距離測定装置
の構成図

【符号の説明】

１：発散光束生成手段 ２：半導体レーザー ３：光学支持体 ４：載物台 ５：光学ベンチ ６：読取手段 ７：レーザー干渉測長器 ８：記憶手段 ９：収束点検出手段 １０：２次元ＣＣＤセンサー １１：モニター １２：光学支持体 １３：載物台 １４：光学ベンチ １５：読取手段 １６：レーザー干渉測長器 １７：記憶手段 １８：演算手段 １９：被測定光学系 ２０：ピンホール ２１：リレーレンズ ２２：光電変換素子 ２３：レーザー光源 ２４：レンズ ２５：レンズ ２６：レンズ ２７：反射手段 ２８：反射手段 ２９：ハーフミラー ３０：レンズ ３１：２次元ＣＣＤセンサー ３２：モニター ３３：ハーフミラー ３４：被測定光学系 ５１：光源 ５２：標線 ５３：コリメーターレンズ ５４：摺動台 ５５：回転台 ５６：ノーダルスライド台 ５７：光学ベンチ ５８：顕微鏡 ５９：被験レンズ ６０：光源 ６１：標板 ６２：コリメーターレンズ ６３：顕微鏡 ６４：被験レンズの焦点面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発散光束生成手段と、発散光束生成手段を
   その光束の光軸方向に移動自在に支持する光学支持体
   と、発散光束生成手段の位置の読取手段と、読取手段で
   読み取られた発散光束生成手段の位置の記憶手段と、被
   測定光学系から出射する光束の収束点を検出する光束収
   束点検出手段と、光束収束点検出手段を、被測定光学系
   からの出射する光束の光軸方向に移動自在に支持する光
   学支持体と、光束収束点検出手段の位置の読取手段と、
   読取手段で読み取られた光束収束点検出手段の位置の記
   憶手段と、発散光束生成手段の位置と、光束収束点検出
   手段の位置とから、被測定光学系の焦点距離を算出する
   演算手段とを備えたことを特徴とする光学系の焦点距離
   測定装置。
2. 【請求項２】少なくとも３箇所のＮ箇所の発散光束生成
   手段の位置をｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とし、光
   束収束点検出手段の位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，
   Ｎ）とするとき、請求項１の焦点距離を算出する演算手
   段が、数１により算出する演算手段であることを特徴と
   する光学系の焦点距離測定装置。 【数１】
3. 【請求項３】光束収束点検出手段を移動し、被測定光学
   系からの光束の収束点を検出することを、少なくとも３
   箇所の発散光束生成手段の位置に対して行い、各々にお
   ける発散光束生成手段の位置と、光束収束点検出手段の
   位置とから、被測定光学系の焦点距離を求めることを特
   徴とする光学系の焦点距離測定方法。
4. 【請求項４】発散光束生成手段を移動させ、被測定光学
   系から出射する光束の収束点が光束収束点検出手段によ
   り検出される位置を求めることを、少なくとも３箇所の
   光束収束点検出手段の位置に対して行い、各々における
   光束収束点検出手段の位置と、発散光束生成手段の位置
   とから、被測定光学系の焦点距離を求めることを特徴と
   する光学系の焦点距離測定方法。
5. 【請求項５】少なくとも３箇所の発散光束生成手段の位
   置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と、光束収束点検出
   手段の位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とから、
   数２により算出することを特徴とする請求項３または請
   求項４の光学系の焦点距離測定方法。 【数２】