JPH0810177B2 - 非点収差検査方法及び非点収差検査装置 - Google Patents

非点収差検査方法及び非点収差検査装置

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JPH0810177B2
JPH0810177B2 JP2174088A JP2174088A JPH0810177B2 JP H0810177 B2 JPH0810177 B2 JP H0810177B2 JP 2174088 A JP2174088 A JP 2174088A JP 2174088 A JP2174088 A JP 2174088A JP H0810177 B2 JPH0810177 B2 JP H0810177B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非点収差検査方法及び非点収差検査装置に
関する。
〔従来の技術〕
一般に、光学系の性能として解像力が最も重要な特性
であり、この解像力は光学系のもつ球面収差、非点収
差、コア収差、色収差等の各収差量により決定される。
そして、これらの収差の中で製作精度に大きく依存する
収差として非点収差を挙げることができる。
非点収差は、主として各光学素子の面精度の程度と各
面の組合せ条件により決定され、従って、比較的悪い面
精度の光学素子でも組合せ調整により見掛上非点収差を
大幅に小さくすることができる。具体的な手段として
は、非点収差に対して効果の大きなレンズを回転するこ
とにより、非点収差を小さくする調整方法が知られてい
る。一方、非点収差量の検出方法についは、次のような
従来技術がある。
(1) チャート像を評価する方法 この方法は、例えば、放射状のチャートを用い、被検
レンズ(被検光学系)を移動させながらいずれかの方位
のチャート像にピントが会う範囲に対応するレンズの移
動量を見掛上の非点収差として測定する方法である。
(2) スポット像を評価する方法 この方法は、例えば点チャートを用い、被検レンズを
移動させながら点像も目視もしくはテレビカメラを通し
て観察し、被検レンズの見掛上の非点収差として測定す
る方法である。
(3) 干渉計により非点収差を測定する方法。
(4) その他、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方法
がある(特願昭61−294250号参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術においてはそれぞれ次の
ような問題点があった。即ち、チャート像を評価する方
法は検出精度が非常に悪く、レンズを常に移動させて測
定しなければならないので、調整器としては不向きであ
る。又、スポット像を評価する方法は検出感度が比較的
高いが、測定精度としてはあまり良くない欠点がある。
さらに、レンズの移動を伴うので調整器として不向きで
ある。又、干渉計による方法は検出精度は高いが配置を
厳密にする必要があるため、例えば被検レンズ調整後に
再度配置調整しなければならないという問題点があり、
この手段も調整器としては不向きである。又、特願昭61
−294250号記載の技術においては、基本的には非点収差
を調整できないという問題点があった。
以上のように、従来の各種技術においては、検出精度
が悪いかもしくは操作性が極めて悪いという問題点を有
していた。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであって、検出精度が高く、かつ操作性にも優れた非
点収差検査方法及び非点収差検査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、本発明は、光源と被検光
学系との間に配設したピンホールチャートの1次像を前
記被検光学系にて形成し、前記ピンホールチャートの1
次像を投影レンズ及び投影レンズの射出瞳付近に配設し
た瞳面分割プリズムを介して複数の2次像として受光素
子上に投影し、前記瞳面分割プリズムを回転させつつ前
記複数の2次像の受光素子上の各位置によって前記1次
像点の光軸上の位置を検出するとともにその検出値の最
大値と最小値の差を演算することにより非点収差の量を
測定するものである。
又、本発明に係る非点収差検査装置は、光源と、前記
光源と被検光学系との間に配置されたピンホールチャー
トと、前記被検光学系にて形成された前記ピンホールチ
ャートの1次像を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、これらによりできる複数の2次像の各々
の重心又は中心の位置を検出する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、被検光学系に対
し、前記瞳面分割プリズムを回転するための回転機構部
と、前記受光素子における前記2次像の像点位置の座標
の差から前記1次像の像点のずれ量を算出するとともに
その算出値の前記瞳面分割プリズムの少なくとも1/2回
転当たりの最大値と最小値との差を算出するための演算
部と、前記演算部における演算結果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〕
上記方法及び装置によれば、投影レンズの射出瞳付近
に配設した瞳面分割プリズムを回転させつつピンホール
チャートの1次像点の光軸上の位置を検出することによ
り、非点収差の量を測定できるものである。
〔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、本発明に係る非点収差検査装置1の構成を
示す説明図である。
図に示すように非点収差検査装置1は、光源2と、こ
の光源2と被検光学系(被検レンズ又は調整すべきレン
ズ)3との間に配置されたピンホールチャート4と、被
検光学系3にて形成されたピンホールチャート4の1次
像を2次像として投影するための投影レンズ5と、投影
レンズ5の射出瞳付近に配設された瞳面分割プリズム6
と、これらによりできる複数の2次像の各々の重心又は
中心の位置を検出するべく投影レンズ5の基準像面位置
に配設された受光素子(CCDカメラ等)7と、被検光学
系3に対し、瞳面分割プリズム6を回転するための回転
機構部8と、受光素子7における前記2次像の位置信号
から合焦ずれ量を算出する、即ち、2次像の像点位置の
座標の差から前記1次像の像点のずれ量を算出するとと
もにその算出値の前記瞳面分割プリズム6の少なくとも
1/2回転あたりの最大値と最小値との差を算出するため
の演算部9と、演算部9における演算結果を表示するた
めの表示部10とより構成してある。
ピンホールチャート4と被検光学系3との間の距離
は、調整条件として与えるものであり、又、回転機構部
8は、投影レンズ5の射出瞳付近で瞳面分割プリズム6
を射出瞳の中心軸を回転軸とした状態で常に回転しうる
ように設定構成されている。
瞳面分割プリズム6は、第2図aにて示すごとく、同
一のウエッジ角αを有する2つのウエッジプリズム6a,6
bを側面で密着させて構成してある。従って、被検光学
系3にて形成されたピンホールチャート4の1次像が投
影レンズ5を介して受光素子7上に2次像として投影さ
れる際には、瞳面分割プリズム6の分割作用により前記
2次像が第2図bにて示すごとく複数(2つ)の同一形
状の像11a,11bとして投影されるようになっている。
次に、上記構成の非点収差検査装置1を用いて非点収
差の量を検査(測定)する方法及び非点収差を調整する
方法について説明する。
光源1から発光された光はピンホールチャート4に照
射され、ピンホールチャート4の像はまず被検光学系3
を介して1次像として結像される。そして、このピンホ
ールチャート4の像は、投影レンズ5を介して受光素子
7上に2次像として投影される。この場合、受光素子7
上には、瞳面分割プリズム6の作用により第2図bにて
示すごとく2個の2次像が形成される。
ここで、nをウエッジプリズム6a,6bの屈折率、λは
光の波長、fwを被検光学系3の焦点距離、NAwを被検光
学系3のNA(開口数)、βを被検光学系3の倍率、fo
を投影レンズ5の焦点距離、EXPoを投影レンズ5の射出
瞳の位置、βを投影レンズ5の倍率、αをウエッジプ
リズム6a,6bのウエッジ角(くさび角)、loを受光素子
7上の2つの像点11a,11b間の距離とすると、 lo=2(n−1)(βofo+fo−EXPo)sinα …(1) となる。
次に、この状態で第1の像点が、光軸上前方(図で右
側)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の像点は受光素子7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7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b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11
a,11bのx方向の座標の差をδとする。又、第2図bと
同様に、y方向の2点11a,11bの座標の差をlとする。
この場合においても、2つの像点11a,11b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,y方
向の大きさはdy、Δを第1の像点の変化量とする。
l=lo …(5) となる。
ここで、第2の像点11の焦点深度内に受光素子7の受
光面が置かれている場合には、受光素子7の受光面上で
の像点の大きさと形は(6)式および(7)式でΔ
無視できるため、受光素子7の受光面上に像点が一致し
たときとほぼ等しくなる。従って、Δが微小な範囲で
あれば結像点と受光素子7の受光面との差に応じてδの
みが変化することになる。即ち第2の像点11が焦点深度
に入る程度に前記第1の像点が存在すれば、該第1の像
点の光軸上の位置に対応して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
点のずれ量Δを検出することができる。
上記のような瞳面2分割方式の場合には、ウェッジプ
リズム6a,6bの接合面に直角な方位の光束成分に対して
最大感度を有し、接合面に平行で光軸に直角な光束成分
に対しては感度0であることは上記説明より明らかであ
る。
一方、非点収差は、前記成分光束の方位を回転した際
の1次像点の光軸上のずれ量と考えて差支えない。従っ
て、本実施例によれば、ウェッジプリズム6a,6bを回転
させながら前記複数の2次像の受光素子上の各位置によ
って1次像点の光軸上の位置を検出し、その最大値と最
小値の差を演算部9にて演算することにより、非点収差
の量を高い精度で測定(検査)することができる。そし
て、演算部9にて演算された演算結果は、表示部10に表
示されるので、非点収差の量を目視することができる。
又、上記1次像点の光軸上の位置の最大値と最小値の
差が0となるように被検光学系3を調整することによ
り、簡単な操作で非点収差のないレンズを製作すること
が可能となる。又、同様に、上記最大値と最小値の差が
0となるように、換言すれば非点収差検出値が0となる
ように非検光学系3の特定のレンズを回転する等するこ
とにより、非点収差が最小となるように調整することが
でき、簡単な操作で高精度の非点収差調整が可能となる
ものである。
従って、本実施例によれば、光学系の特性である非点
収差の量を極めて高い精度で操作性よく検出しうるとと
もに、簡単な操作で高精度の非点収差調整が可能となる
ものである。
(第2実施例) 第4図に本発明に係る非点収差検査方法を実施するた
めの非点収差検査装置1の第2実施例を示す。本実施例
の特徴は、瞳面分割プリズム6と演算部9との間に、瞳
面分割プリズム6の回転方位検出用の検出部20を配設し
て構成した点である。従って、本実施例においては、回
転機構部8の構成は極めて簡単化してある。その他の構
成部については、第1実施例と同様であるので、第1図
にて示した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、瞳面分割プリズム6の各回転方位
に対応する受光素子7上の2つの像点11a,11bのずれ量
を測定することができる。例えば、瞳面分割プリズム6
の回転方位を(1),0゜の方位,(2).90゜の方位,
(3).180゜の方位とすると、受光素子7の受光面上に
は、第5図a,b,cにて示すごとく各回転方位に対応した
映像が投影されることになり、従って、各々の回転方位
における各像点11a,11bのずれ量δ゜,δ90゜,δ180
゜を測定することができる。又、回転方位をより細かく
設定して測定すれば、第5図dにて示すように各回転方
位に対する検出値の特性曲線を描くことができる。この
特性曲線は、一般的に180゜周期の周期関数を表す曲線
となり、この曲線における振幅Wが非点収差に比例した
量となる。そして、このときの比例定数は投影レンズ5
の倍率と非検光学系3の像側開口数により定まるもので
ある。
なお、図示は省略するが、瞳面分割プリズム6の分割
線を投影レンズ5の瞳面の中心に常に位置するように
(具体的には、複数の点像の強度が等しくなるように)
サーボ制御することにより、さらに高精度な測定が実現
できる。又、必ずしも特性曲線を表示する必要はなく、
検出部20からの周期信号により1周期当りの振幅を求
め、演算部9にて非点収差を求めることもできる。
又、本実施例においては、回転機構部8が簡単かつ軽
量化できるとともに安価になるという利点がある。その
他の非点収差検査方法や非点収差の調整方法に関して
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図に本発明に係る非点収差検査方法を実施するた
めの非点収差検査装置1の第3実施例を示す。本実施例
の特徴は、回転機構部8を介して投影レンズ5,瞳面分割
プリズム6,及びCCDカメラ等の受光素子7を一体として
光軸回りに回転させて非点収差を検出しうるように構成
した点である。そして、第1実施例と同様に、検出した
非点収差検出値が0となるように被検光学系3の特定の
レンズを回転する等して非点収差が最小となるように調
整しうるように設定してある。その他の構成部について
は、第1実施例と同様であるので、第1図にて示した構
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。
本実施例においては、投影レンズ5,瞳面分割プリズム
6,及びCCDカメラ等の受光素子7を一体として光軸回り
に回転させる構成であるため、受光素子7に対して像の
方位が変化することがなく、画像処理がし易くなるとと
もに投影レンズ5の非点収差の影響を除去することがで
き、より高精度に非点収差を検出できる利点がある。そ
の他の作用,効果や非点収差の調整方法に関しては、第
1実施例と同様であるので、その説明を省略する。
なお、上記各実施例における受光素子7は、CCDカメ
ラ以外、例えば2個のラインセンサーや光位置検出素子
等を用いてもよく、この場合にも同様の効果を奏しうる
ものである。又上記各実施例では2分割の瞳面分割プリ
ズム6を用いる例を示したが、これに限定されるもので
はなく、例えば4分割プリズムに設定し、通常は非回転
で高精度の焦点検出を行い、非点収差の測定,調整を行
うときのみ回転機構部8を介して回転させて非点収差の
検出,調整を行いうるように設定してもよい。
又、各実施例において、照明側に各種色フィルター,
干渉フィルター(図示省略)等を挿入することにより、
特定波長(又は波長域)に対する非点収差の測定ができ
るのは勿論である。
さらに、上記説明においては軸上の非点収差の測定に
ついてのみ説明してあるが、ピンホールチャート4を被
検光学系3に対して軸外に配置することにより、軸外の
非点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は、投影レンズの射出瞳付近に配
設した瞳面分割プリズムを回転させつつピンホールチャ
ートの1次像点の光軸上の位置を検出することにより非
点収差の量を測定するものであるから、光学系の特性で
ある非点収差を極めて高い精度でかつ操作性よく検出し
うるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の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実施例の作用状態を示す説明図、 第4図は、本発明の第2実施例を示す構成説明図、 第5図a,b,c,dは、第2実施例の作用状態を示す説明
図、 第6図は、本発明の第3実施例の示す構成説明図であ
る。 2……光源 3……被検光学系 4……ピンホールチャート 5……投影レンズ 6……瞳面分割プリズム 7……受光素子 8……回転機構部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と被検光学系との間に配設したピンホ
    ールチャートの1次像を前記被検光学系にて形成し、前
    記ピンホールチャートの1次像を投影レンズ及び投影レ
    ンズの射出瞳付近に配設した瞳面分割プリズムを介して
    複数の2次像として受光素子上に投影し、前記瞳面分割
    プリズムを回転させつつ前記複数の2次像の受光素子上
    の各位置によって前記1次像点の光軸上の位置を検出す
    るとともにその検出値の最大値と最小値の差を演算する
    ことにより非点収差の量を測定することを特徴とする非
    点収差検査方法。
  2. 【請求項2】光源と、前記光源と被検光学系との間に配
    置されたピンホールチャートと、前記被検光学系にて形
    成された前記ピンホールチャートの1次像を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
    できる複数の2次像の各々の重心又は中心の位置を検出
    する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、被検光学系に対し、前記瞳面分割プリズムを
    回転するための回転機構部と、前記受光素子における前
    記2次像の像点位置の座標の差から前記1次像の像点の
    ずれ量を算出するとともにその算出値の前記瞳面分割プ
    リズムの少なくとも1/2回転当たりの最大値と最小値と
    の差を算出するための演算部と、前記演算部における演
    算結果を表示するための表示部とより構成したことを特
    徴とする非点収差検査装置。
JP2174088A 1988-02-01 1988-02-01 非点収差検査方法及び非点収差検査装置 Expired - Fee Related JPH0810177B2 (ja)

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