JPH01197624A - 色収差測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学系の特性である色収差を測定するための
色収差測定装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、結像光学系の色収差を測定する場合には、色収
差を直接測定するのではなく、解像力測定の際に目視で
色収差の程度を定性的に判断しているのが通例である。

又、色収差を定量的に測定する手段としては、干渉フィ
ルター等を照明系側に配置し、各色毎にピントが会うよ
うにスクリーンを移動操作させ、このスクリーンの位置
の差により色収差を測定する手段がある。

また、焦点調整に適した検出方式として、瞳面分割によ
る像位相差法に高速画像処理を付加した技術がある（例
えば特願昭６１−２９４２５０号参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように解像力測定の際に目視で色収差の程度を判
断したり、干渉フィルター等を隙明系側に配置し、各色
毎にピントが会うようにスクリーンを移動操作してスク
リーンの位置の差により色収差を測定する従来技術は、
操作性が悪い上に測定精度が極めて低いという問題点が
あった。又、瞳面分割による像位相差法に高速画像処理
を付加した技術においては、基本的には色収差を測定す
ることができない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、光学系の特性である色収差を極めて高い精度で
、かつ操作性良く検出しうるようにした色収差測定装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の色収差測定装置に
おいては、光源と、前記光源からの光束を分光器に集光
入射するための照明光学系と、前記照明光学系を介して
入射される前記光源からの光を分光するための分光器と
、前記分光器の出射側像付近に設けられたピンホールと
、被検レンズを介して形成される前記ピンホールの像を
２次像として投影するための投影レンズと、前記投影レ
ンズの射出瞳付近に配設された瞳面分割プリズムと、こ
れらにより分割形成される複数の２次像の各々の重心又
は中心位置を検出すべく前記投影レンズの基準像面位置
に配設された受光素子と、前記受光素子における２次像
の位置信号から合焦ずれ量を算出するとともに波長に対
応した合焦ずれ量を表示するための表示部とより構成し
たものである。

〔作用〕

上記構成の色収差測定装置においては、光源からの光束
が照明光学系を介して分光器に集光入射されて分光され
るとともにピンホールから分光器の設定波長に対応した
光が出射され、この出射光は被検レンズを通過してピン
ホール像が形成される。そして、このピンホール像は、
投影レンズ、瞳面分割プリズムを解して受光素子上に複
数の２次像として結像され、この受光素子における２次
像の位置信号から合焦ずれ量、即ち基準像面からの像位
置のずれ量が算出されて表示部上に表示される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。

（第１実施例） 第１図は、本発明に係る色収差測定装置１の第１実施例
を示す構成説明図である。

図において２で示すのは光源で、この光源２からの光束
は照明光学系３を介して分光器４の入射側に入射される
ように設定してあり、分光器４に入射された光源２から
の光は、分光されて分光器４の出射側像付近に設けられ
たピンホール５から分光器４の設定波長に対応した光と
して出射されるようになっている。そして、このピンホ
ール５からの出射光は被検レンズ６に入射され、被検レ
ンズ６を介してピンホールの像７が一次像として結像さ
れるようになっており、ピンホール像７は、投影レンズ
８を介して受光素子９上に２次像として結像されるよう
に設定しである。投影レンズ８の射出瞳付近には、瞳面
分割プリズム１０が配設してあり、受光素子９の受光面
上には瞳面分割プリズム１０を介して分割されたピンホ
ール像７が２次像として投影されるようになっている。

瞳面分割プリズム１０は、第２図ａにて示すごとく、同
一のウェッジ角αを有する２つのウェッジプリズム１０
ａ、１０ｂを側面で密着させて構成しである。従って、
被検レンズ６にて形成されたピンホール５の１次像が投
影レンズ８を介して受光素子９上に２次像として投影さ
れる際には、瞳面分割プリズム１０の分割作用により前
記２次像が第２図すにて示すごとく複数（本実施例では
２個）の同一形状の像１１ａ、ｌｌｂとして投影される
ようになっている。

受光素子９は演算部１２と接続されており、この演算部
１２にて、受光素子９上に２次像として投影されるピン
ホール像７の光軸方向の位置が検出、演算されるように
設定しである。即ち、分光器４の波長設定を連続的に変
化させると各波長に応じてピンホール像７の光軸方向の
位置が変化することになるが、このピンホール像７の光
軸方向のずれ量（変化量）を演算部１２にて演算しうる
ように設定しである。そして、この演算部１２にて演算
された演算結果は、表示部１３に表示されるようになっ
ている。

次に、上記構成の色収差測定装置１により色収差を測定
する作用について説明する。

光源２から発光された光は、照明光学系３を経て分光器
４に集光入射される０分光器４に入射された光は分光さ
れ、出射側のピンホール５から分光器４の設定波長に対
応した光が出射される０分光器４のピンホール５から出
射された光は、被検レンズ６を経てピンホール像７が形
成され、このピンホール像７は、投影レンズ８、瞳面分
割プリズム１０を介して受光素子９上に２次像として投
影される。この場合、受光素子９上には、瞳面分割プリ
ズム１０の作用により第２図すにて示すごとく２個の２
次像が形成される。

ここで、ｎをウェッジプリズムＩＯａ、１０ｂの屈折率
、λを光の波長、ｆ、を被検レンズ６の焦点距離、ＮＡ
、を被検レンズ６のＮＡ（開口数）、β８を被検レンズ
６の倍率、ｆｏを投影レンズ５の焦点距離、ＥＸＰ、を
投影レンズ８の射出瞳の位置、β。を投影レンズ８の倍
率、αをウェッジプリズム１０ａ、１０ｂのウェッジ角
（くさび角）、１０を受光素子９上の２つの像点１１ａ
、ｌｌｂ間の距離とすると、 ４２　ｏ　＝＝２　（ｎ　　１　）　（βｏｆｏ十ｆｏ
　　ＥＸＰｏ）ｓｉｎα・・・（１） となる。

次に、この状態でピンホール像点７が、光軸上に変化し
た場合を考える。第３図ａ、ｂはこの状態を示す図であ
る。この場合、第２の像点１１は受光素子９の受光面の
前方（図では右側）に変化するため、上の光線束の重心
が上側、下の光線束の重心が下側となるため、受光素子
９の受光面上での像点位置（この場合光線束の重心位置
）は第３図すに示すごとく、分割線に対してＸ方向に逆
向きに等しい距離だけ変化する。今、この２点１１ａ、
ｌｌｂのＸ方向の座標の差をδとする。

又、第２図すと同様に、Ｘ方向の２点１１ａ。

１１ｂの座標の差を２とする。この場合においても、２
つの像点１１ａ、ｌｌｂの大きさ、形状は全く同じとな
り、これらのＸ方向の大きさをｄｘ。

Ｘ方向の大きさをｄｙ、Δ２をピンホール像点７の変化
量とすると、 リ　　　　　　　　　　　　（闘　　　　　　　　　　
　　℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　℃となる。

ここで、第２の像点１１の焦点深度内に受光素子９の受
光面が置かれている場合には、受光素子９の受光面上で
の像点の大きさと形は上式でΔ２が無視できるため受光
素子９の受光面上に像点が一敗したときとほぼ等しくな
る。従って、Δ２が微小な範囲であれば結像点と受光素
子９の受光面との差に応じてδのみが変化することにな
る。故に、このδを検出することによって、第１の結像
点７のずれ量Δ２を検出することができる。

上記ピンホール像７の光軸方向の位置は、分光器４の波
長設定を連続的に変化させるとその各波長に応じて変化
することになり、この変化Ｎ（ずれ量）Δ２がいわゆる
色収差となる。従って、本実施例の測定装置１によりピ
ンホール像７の位置を検出し、設定波長の変化に応じて
変化するピンホール像７の光軸方向のずれ量Δ２を演算
することにより、被検レンズ６における波長に対する色
収差の特性を高い精度で測定することができる。

この演算処理時には、上記（４）式（受光素子９におけ
る受光面上の２つの像転１１ａ、ｌｌｂ間の座標差δを
求める式）におけるδが測定値として求められ既知量と
なるので、（４）式をΔ２が未知量となる式に変形させ
ることによりΔ２を求めることができる。第４図は、本
実施例装置１により測定した色収差曲線を示すものであ
る。なお、図において横軸は波長（λ）を示し、縦軸は
色収差（Δ２）を示している。

そして、演算部１２にて演算された演算結果は、表示部
１３に表示されるので、被検レンズ６の色収差の測定値
を目視することができる。

以上のように、本実施例によれば、光学系の特性である
色収差を極めて高い精度で操作性よく測定しうるちので
ある。

（第２実施例） 第５図ａは、本発明の第２実施例を示すものである。な
お、本実施例においては、瞳面分割プリズム１０以外の
構成は第１実施例と同一であるので、その図示及び説明
を省略する。

本実施例は、本発明の要部である瞳面分割プリズム１０
を、４個のウェッジプリズム１０ａ。

１０ｂ、ｌｏｃ、１０ｄを互いに接合して４分割プリズ
ムに構成したものである。なお、４個のウェッジプリズ
ム１０ａ〜１０ｄを接合する構成は第５図ａに示す構成
例に限定されるものではなく、例えば第５図す、ｃにて
示すように配置して接合構成してもよい。

本実施例によれば、非点収差を有する被検レンズについ
ても平均的な像位置として色収差を検出。

測定できるので、目視測定と同一条件で、かつ精密な測
定が可能となる利点がある。その他の作用。

効果は第１実施例と同様であるので、その説明を省略す
る。

（第３実施例） 第６図は、本発明の第３実施例を示すものである０本実
施例の特徴は、第１実施例における受光素子９としてテ
レビカメラ２０を用いるとともに、テレビカメラ２０の
画面上に投影される複数の点像の各重心位置を求めるた
めに画像処理装置２１をテレビカメラ２０と演算部１２
との間に配置して構成した点である。その他の構成は、
第１実施例と同様であるので、第１図の構成部と同様の
構成部には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例によれば、より高精度に色収差を測定できる利
点がある。その他の作用、効果は第１実施例と同様であ
るので、その説明を省略する。

（第４実施例） 第７図は、本発明の第４実施例を示すものである０本実
施例の特徴は、第１図にて示す構成において、受光素子
９として光位置検出素子（又はラインセンサー）３０を
用い、この光位置検出素子３０からの出力を増幅器３１
を介して演算部１２に入力するように構成した点である
。その他の構成は、第１実施例と同様であるので、第１
図の構成部と同様の構成部には同一符号を付してその説
明を省略する。

本実施例によれば、装置の軽量化が図れる利点がある。

その他の作用、効果は、第１実施例と同様であるのでそ
の説明を省略する。

なお、上記各実施例においては、光軸上の色収差を測定
する装置の例について説明したが、分光器４をピンホー
ル５とともに光軸方向と直交する方向に移動自在の構成
とすることにより、軸外の色収差を測定しうるように設
定しうるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の色収差測定装置によれば、光学
系の特性である色収差を極めて高い精度で、かつ操作性
よく測定しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置の第１実施例を示す構成説
明図、 第２図ａ、ｂは、第１図の要部の説明図、第３図ａ、ｂ
は、第１実施例の作用説明図、第４図は、各波長に対す
る色収差の測定値を示す色収差曲線図、 第５図ａ、ｂ、ｃは、本発明の第２実施例の要部の構成
例を示す斜視図、 第６図、第７図は、それぞれ本発明の第３．第４実施例
を示す構成説明図である。 ２・・・光源 ３・・・照明光学系 ４・・・分光器 ５・・・ピンホール ６・・・被検レンズ ７・・・ピンホール像 ８・・・投影レンズ ９・・・受光素子 １０・・・瞳面分割プリズム １２・・・演算部 １３・・・表示部 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社１３・・・
表示部 第４図 昭和６３年　７月２７日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６３年特　許　願　第２３５６５号２、発明の名称 色収差測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号名　称　
（０３７）オリンパス光学工業株式会社代表者　　下　
　山　　敏　　部 ４、代理人〒１０５ 住　所　東京都港区浜松町２丁目２番１５号７、補正の
内容 （１）図面中、第１図、第３図ａ、第６図および第７図
を別紙の通り補正する。 ８、添付書類の目録

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、前記光源からの光束を分光器に集光入射
   するための照明光学系と、前記照明光学系を介して入射
   される前記光源からの光を分光するための分光器と、前
   記分光器の出射側像付近に設けられたピンホールと、被
   検レンズを介して形成される前記ピンホールの像を２次
   像として投影するための投影レンズと、前記投影レンズ
   の射出瞳付近に配設された瞳面分割プリズムと、これら
   により分割形成される複数の２次像の各々の重心又は中
   心位置を検出すべく前記投影レンズの基準像面位置に配
   設された受光素子と、前記受光素子における２次像の位
   置信号から合焦ずれ量を算出するとともに波長に対応し
   た合焦ずれ量を表示するための表示部とより構成したこ
   とを特徴とする色収差測定装置。