JPH09210856A - アフォーカル光学系の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな測定画角が得られると共に測定誤差を
最小限に抑え、視野角を変えたときのスリット像の位置
合わせが簡単であり、また、Ｔ、Ｒ方向を切り換えた際
の偏心によっても像が消えたりすることがなく、位置調
整が簡単となり測定作業の効率化を図ることが可能なア
フォーカル光学系の測定装置を得る。 【解決手段】 カメラのファインダー、テレスコープ、
オペラグラス等に使用されるアフォーカル光学系の像性
能を定量的に測定するアフォーカル光学系の測定装置。
被検レンズの物体装置を設定する為にスリットを光源と
したコリメータとこのコリメータを光軸と直角方向へ移
動させかつスリット位置を回転中心とした回転が可能な
装置を備え、スリット像の検知部にエリア型ＣＣＤを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラのファイン
ダー、テレスコープ、オペラグラス等に使用されるアフ
ォーカル光学系の品質特性の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】望遠鏡等の性能測定方法として、無限距
離の被写体の代わりにコリメータの焦点位置に複数個の
スリットを設け、コリメータ出射光の光路上に被検レン
ズ（望遠鏡）を置きその射出光を集光レンズを用いて結
像し、更に拡大レンズでラインセンサ上に適正な大きさ
で結像させたスリット像の出力形状から、望遠鏡＋集光
レンズの性能を測定する方法がとられている。このよう
な測定方法の従来例について説明する。

【０００３】図３は従来の望遠鏡の像性能測定装置の概
略を示している。図３において、コリメータ１の内部に
は光源２が設けられている。光源２から一定の距離をお
いて後方にはスリット板３が設けられている。スリット
板３の中央には、軸上測定用のスリット５、このスリッ
ト５を中心として両側には軸外測定用のスリット４、６
が設けられている。コリメータ１の内部でスリット板３
の後方（図において右側）にはコリメートレンズ８が設
けられている。

【０００４】コリメータ１から一定距離をおいて後方に
は２つのレンズからなる被検レンズ９が配置されてお
り、被検レンズ９からさらに一定距離をおいて後方に
は、検知部１１が配置されている。検知部１１には、Ａ
／Ｄ変換ボードと、アフォーカル光学系の像性能値を計
算処理する為のパソコンが接続されている。検知部１１
は中空状で、内部の前方側、即ち、被検レンズ９側の箇
所には集光レンズ１２が配置されている。集光レンズ１
２の後方には拡大レンズ部１７が配置されている。拡大
レンズ部１７の内部には、集光レンズ１２側に拡大レン
ズ１４が、拡大レンズ１４の後方にはラインセンサ１６
が取り付けられている。このラインセンサ１６に対して
電源やＡ／Ｄ変換ボード、パソコンが接続されている。
また、拡大レンズ１４とラインセンサ１６の間には切換
ミラー１９が配置されており、この切換ミラー１９と接
眼レンズ１８とを経ることによって像の位置を確認でき
るようになっている。

【０００５】次に、上記像性能測定装置を用いた測定方
法について説明する。先ず軸上測定時には、図３の如く
コリメータ１、被検レンズ９、集光レンズ１２、拡大レ
ンズ１４の光軸合わせをしておく。軸上スリット５から
出てコリメータレンズ８を経た平行光２０は、被検レン
ズ９を通過した後、集光レンズ１２で第１集光点１３に
結像する。さらにその結像したスリット像は拡大レンズ
１４によってラインセンサ１６上に結像し、そのスリッ
ト像と直交するように配置されたラインセンサ１６でス
リット像の断面形状として出力を得た後、Ａ／Ｄ変換さ
れパソコンによりＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行
い周波数毎のアフォーカル光学系の像性能値が測定され
る。

【０００６】また、入射角度を変えて軸外を測定する場
合は、スリット板３上の軸外のスリット４、６の各像
を、接眼レンズ１８で見ながら検知部１１全体を被検レ
ンズ９のアイポイント１０を回転軸として回転させ、ス
リット像が視野の中心になるようにして上記と同様の方
法でアフォーカル光学系の像性能値を測定出来る。

【０００７】なお、周辺部の測定ではＴ、Ｒ（Ｔａｎｇ
ｅｎｔｉａｌ（接線）方向，Ｒａｄｉａｌ（半径）方
向）方向を切換えて測定する必要がある為、あらかじめ
スリット板３に軸外のＴ、Ｒ方向測定用のスリットを同
心円上に設けておく。そして、Ｔ、Ｒ方向の測定方法に
応じて、スリット板３を回転して切換え同時にラインセ
ンサーの方向もＴ、Ｒ方向のスリット像に直交するよう
にセンサ中心を軸にし回転して合わせることにより、上
記の例と同様に測定することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような方法を用
いることにより、望遠鏡の性能を比較測定することは可
能である。しかるに、入射画角が例えば±２０゜〜±４
０゜というように大きいアフォーカル光学系の測定に際
してはコリメータ焦点面の軸上、軸外用のスリットの間
隔を大きくとる必要があるのであるが、従来の測定方法
によれば、コリメータレンズ８の焦点距離や有効径等の
制限を受ける為、実際には、測定画角は±５゜程度が限
界である。

【０００９】また、周辺光に相当するスリット４、６か
らの平行光は光軸光線とは見なすことができず、収差が
発生するため、軸上、軸外の測定条件が異なることとな
り測定精度が悪化してしまう。

【００１０】さらに、軸外測定の場合、Ｔａｎｇｅｎｔ
ｉａｌ方向やＲａｄｉａｌ方向を測定する必要があり、
測定の視野角を変える毎にラインセンサ１６上のスリッ
ト像とラインセンサ１６とを直交させる必要があるが、
スリット４、６とラインセンサ１６の回転時に偏心或い
は位置誤差等の影響を受け、検知部１７のビューアによ
る位置合わせが非常に困難となり、測定の作業性が悪化
してしまう。

【００１１】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、大きな測定画角が得ら
れると共に測定誤差を最小限に抑え、視野角を変えたと
きのスリット像の位置合わせが簡単であり、また、Ｔ、
Ｒ方向を切り換えた際の偏心によっても像が消えたりす
ることがなく、位置調整が簡単となり測定作業の効率化
を図ることが可能なアフォーカル光学系の測定装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
カメラのファインダー、テレスコープ、オペラグラス等
に使用されるアフォーカル光学系の像性能を定量的に測
定するアフォーカル光学系の測定装置であって、被検レ
ンズの物体位置を設定する為にスリットを光源としたコ
リメータを設けると共に、このコリメータを光軸と直角
方向へ移動させ、かつ、スリット位置を回転中心とした
回転が可能な装置を備え、スリット像の検知部にエリア
型ＣＣＤを備えていることを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、エリア型ＣＣＤの
受像面に於けるスリット像をモニター上に表示し光軸合
わせがなされることを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、コリメータに設け
たスリットの代わりにピンホールを用いた光源部と、受
光部にエリア型ＣＣＤを用いたことを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、ピンホールを備え
たコリメータと、エリア型ＣＣＤを用い、ピンホール像
のＣＣＤ出力値から任意の方向のアフォーカル光学系の
像性能値を算出することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるアフォーカ
ル光学系の測定装置の実施の形態について図面を参照し
ながら説明する。図１において、光源側のコリメータ３
１は中空状で、長尺Ｘステージ３６とこれに直交する長
尺Ｙステージ３８上を自在に移動することができる図示
しないキャリアに取り付けられている。キャリアとコリ
メータ３１の間には、コリメータ３１を支持して回転可
能であり、かつ、コリメータ３１の回転角度を正確に読
み取ることができる回転ステージ３２が取付けられてい
る。回転ステージ３２の回転中心はスリット板３５のス
リット５０を中心として回転することができる。

【００１７】コリメータ３１の内部で、しかも、コリメ
ータ３１の一端部には光源３４が配置されている。光源
３４の後方にはフィルタ３３が配置されており、フィル
ター３３の後方（図１において右方）にはスリット板３
５が、スリット板３５の後方にはコリメートレンズ２８
が設けられている。スリット板３５には、光源３４の光
軸と直交する位置にスリット５０が形成される。このた
め、光源３４からの光束は、上記軸上スリット５０によ
ってスリット板３５を通過し、コリメートレンズ２８へ
と照射される。

【００１８】被検レンズ４１は、長尺Ｘステージ３６上
に設けられた、光軸基準で光軸の周りに回転出来る回転
ステージ４０に取付けられ、回転ステージ４０と共に光
軸を中心に回転可能となっている。被検レンズ４１の瞳
位置３７には、各被検レンズ４１に応じた瞳径を有する
絞りの取付けが可能になっている。瞳位置３７の後方に
は集光レンズ４２がその前側の焦点位置を瞳位置３７に
合致させて配置されている。

【００１９】スリットの像は第１集光点４６に結像し、
さらにに拡大レンズ４３によって適正な大きさに拡大さ
れエリアＣＣＤ４７上に結像される。エリアＣＣＤ４７
からは結像されたスリット像に対応した信号が出力さ
れ、その出力は、Ａ／Ｄ変換されＦＦＴボードによって
各周波数毎にＭＴＦ計算がなされ、しかも、パソコンに
より所定の計算処理がなされグラフ表示が行われる。上
記集光レンズ４２、拡大レンズ４３は長尺回転ステージ
４５に取り付けられ、エリアＣＣＤ４７を有してなるＣ
ＣＤカメラ４８もカメラ支持台４９を介して上記長尺回
転ステージ４５に取り付けられている。長尺回転ステー
ジ４５は、図１において左端部が上記長尺Ｘステージ３
６に上記瞳位置を中心に回転可能に取り付けられてい
る。

【００２０】次に、上記アフォーカル光学系の測定装置
を用いた測定方法について説明する。まず軸上測定時に
は、コリメータ３１、被検レンズ４１、集光レンズ４
２、拡大レンズ４３の光軸合わせをしておく。スリット
５０から出てコリメートレンズ２８を経た平行光は、被
検レンズ４１を通過した後、集光レンズ４２で第１集光
点４６に結像する。さらにその結像したスリット像は拡
大レンズ４３によってエリアＣＣＤ４７上に結像し、そ
のスリット像と直交するように配置されたエリアＣＣＤ
４７でスリット像の断面形状として出力を得た後、Ａ／
Ｄ変換されパソコンによりＦＦＴ（高速フーリエ変換）
処理を行い周波数毎のアフォーカル光学系の像性能値が
測定される。

【００２１】軸外測定の場合には、コリメータ３１を点
線で示す軸外コリメータ位置５１に移動させる。これと
ともに回転ステージ３２をスリット板３５のスリット５
０を中心として回転させ、軸外スリットを光源とみなす
ことができるコリメータ３１からの光束を被検レンズ４
１に入射する。また、長尺回転ステージ４５に取付けら
れた瞳位置３７、集光レンズ４２、拡大レンズ４３、エ
リアＣＣＤ４７等も長尺回転ステージ４５とともに一体
に回転させ、Ａ／Ｄ変換後のスリット像の出力形状をモ
ニタ上で観察し予め設定した基準位置に合わせる。この
状態でＣＣＤ４７から出力を得、この出力をＡ／Ｄ変換
しＦＦＴ処理を行うことにより、周波数毎のアフォーカ
ル光学系の像性能値を測定することができる。

【００２２】このようにしてスリット像をエリアＣＣＤ
４７で検出し、位置決めを行うことにより、広範囲の視
野がモニタ上で見られる為、視野角を変えた時のスリッ
ト像の位置合わせを容易にすることができる。

【００２３】また、被検レンズ４０を光軸を基準に回転
させるＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向切換及びコリメータ３
１の移動によるＲａｄｉａｌ方向切換時の偏心により像
位置が視野から消えることもないため、像位置の調整が
簡単になり測定作業の効率化が計れる。

【００２４】さらに、被検レンズ４１の軸上、軸外測定
ともにコリメータ３１の光軸光線を使用することによ
り、被写体側条件が同じになるため測定誤差を減少させ
ることができる。コリメータ３１の位置と回転角を変え
ることにより広画角の被検レンズの測定が可能となる。

【００２５】なお、コリメータ３１の光源部に使用する
スリット板３５の代わりに、ピンホールを有するピンホ
ール板を用い、エリアＣＣＤ４７上のピンホール像の出
力分布から最高出力となる画素位置を検出し、その画素
を通る任意の方向の画素出力を取り出して、その形状か
ら前述した測定方法用いてＭＴＦ値を算出することもで
きる。例えば、図２に示すように、エリアＣＣＤ４７上
に符号６２で示す像が形成された場合、その像の中心部
６３でＸ方向の画素とＹ方向の画素を取り出し、このＸ
方向の画素の形状６５と、Ｙ方向の画素の形状６４とか
らＭＴＦ値を算出することができる。この方法を用いる
ことにより、メカ的なＴ、Ｒ方向の切換をすることが不
要となり、測定作業の効率化を図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、被検レンズの物体装置
を設定する為にスリットを光源としたコリメータを設け
ると共に、このコリメータを光軸と直角方向へ移動させ
かつスリット位置を回転中心とした回転が可能な装置を
備え、スリット像の検知部にはエリア型ＣＣＤを備えて
いるため、大きな測定画角が得られると共に、測定誤差
を最小限に抑えることが可能となる。また、視野角を変
えたときのスリット像の位置合わせを簡単にすることが
可能となる。さらに、Ｔ、Ｒ方向を切り換えた際の偏心
によっても像が消えたりすることがなくなり、位置調整
が簡単となり、測定作業の効率化を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるアフォーカル光学系の測定装置
の実施の形態を示す断面図。

【図２】上記フォーカル光学系の測定装置によるピンホ
ール像の検出方法を示す図。

【図３】従来のアフォーカル光学系の測定装置の実施の
形態を示す断面図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラのファインダー、テレスコープ、
   オペラグラス等に使用されるアフォーカル光学系の像性
   能を定量的に測定するアフォーカル光学系の測定装置で
   あって、 被検レンズの物体位置を設定する為にスリットを光源と
   したコリメータを設けると共に、このコリメータを光軸
   と直角方向へ移動させ、かつ、スリット位置を回転中心
   とした回転が可能な装置を備え、 スリット像の検知部にエリア型ＣＣＤを備えていること
   を特徴とするアフォーカル光学系の測定装置。
2. 【請求項２】 上記エリア型ＣＣＤの受像面に於けるス
   リット像をモニター上に表示し光軸合わせがなされるこ
   とを特徴とする請求項１記載のアフォーカル光学系の測
   定装置。
3. 【請求項３】 上記コリメータに設けたスリットの代わ
   りにピンホールを用いた光源部と、受光部にエリア型Ｃ
   ＣＤを用いたことを特徴とする請求項１記載のアフォー
   カル光学系の測定装置。
4. 【請求項４】 上記ピンホールを備えたコリメータと、
   エリア型ＣＣＤを用い、ピンホール像のＣＣＤ出力値か
   ら任意の方向のアフォーカル光学系の像性能値を算出す
   ることを特徴とする請求項３記載のアフォーカル光学系
   の測定装置。