JPH1068675A

JPH1068675A - レンズの測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JPH1068675A
Application number: JP24400396A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Oguma; 信夫小熊
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】測定者等による不確定要素を排除でき、精度
良く視度又は倍率を測定できるレンズの測定装置及び測
定方法を提供する。【解決手段】光源１１の光をナイフエッジ３３に透過
し、該透過した光束をコリメータ１４により平行光束と
し、該平行光束を結像レンズ２０に入射して該結像レン
ズによりナイフエッジの像を受光素子２４上に結像させ
る。受光素子２４の出力を微分回路３０で微分し、微分
値の最大となる位置を結像位置とする。被検レンズＯの
あるときと、無いときとで、結像位置を求め、両者の結
像位置の差から被検レンズの視度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズの視度や倍
率を測定する方法及び装置に関し、カメラのファイン
ダ、双眼鏡又は望遠鏡等の視度の測定にも適用できる技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラのファインダ等のレンズ系の測定
を行うものとして、図１１に示すイギリスのイーリング
社のテレスコープ測定装置が知られている。これは、被
検レンズのＭＴＦを測定するものである。

【０００３】図１１において、光源１から射出された光
は、スリット２を通過し、コリメートレンズ３で平行光
束にされ、ファインダレンズ等の被検レンズ４で虚像Ｐ
´から射出される発散光束となり、結像レンズ５でＰ点
に結像する。この像を拡大レンズ６で受光素子７上に結
像させ、マイクロコンピュータで光量分布をフーリエ変
換し、アフォーカル光学系のＭＴＦを測定している。

【０００４】しかし、上記の装置では、光学性能（ＭＴ
Ｆ）は測定できるが、視度の測定はできない。これに対
し、視度を測定する従来の方法は、視度望遠鏡を用いる
方法が一般的であった。これは、まず、視度望遠鏡の対
物レンズを光軸方向に移動して無限遠にピントを合わせ
る。次に視度望遠鏡の前方に被検レンズをセットし、再
び対物レンズを移動して無限遠にピントを合わせる。そ
して、双方の測定における対物レンズの繰り出し量から
被検レンズの視度を計算していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、測定者が目視によりピントを合わせるので、測定者
による測定誤差の影響が大きく、測定精度を上げられな
かった。そのため、測定される視度もジオプター単位と
粗かった。

【０００６】本発明は、上記の事実から考えられたもの
で、測定者等の不確定要素を排除でき、精度良く視度又
は倍率を測定できるレンズの測定装置及び測定方法を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のレンズ測定装置は、光源と、該光源から光
を受けるパターン板と、該パターン板を前側焦点位置と
するコリメータと、該コリメータから射出された光束が
入射するように被検レンズを保持する試料台と、被検レ
ンズから射出された光束が入射する結像レンズと、該結
像レンズの結像点近傍に置かれ結像レンズの光軸方向に
進退自在な受光素子と、該受光素子を光軸方向に進退さ
せるコントローラと、該受光素子の出力を微分する微分
回路と、該微分回路と上記コントローラを制御する制御
装置とを有することを特徴としている。

【０００８】上記パターン板がスリット、又はナイフエ
ッジである構成や、上記ナイフエッジがタンジェンシャ
ル方向及びラジアル方向に対して４５゜傾斜している構
成や、上記被検レンズがファインダレンズで、上記パタ
ーン板が上記ファインダレンズのフレームである構成
や、上記演算回路が受光素子の出力を微分する微分回路
である構成とすることができる。

【０００９】また、本発明のレンズ測定方法としては、
光源の光をパターン板に透過し、該透過した光束をコリ
メータにより平行光束とし、該平行光束を結像レンズに
入射して該結像レンズにより上記パターン板のパターン
像が結像した位置を求める工程と、上記平行光束内に被
検レンズを配置して上記結像レンズが上記パターン像を
結像した位置を求める工程と、両者の結像位置の差から
被検レンズの視度を算出する工程とからなることを特徴
としている。

【００１０】上記結像位置に受光素子を置き、該受光素
子を結像レンズの光軸方向に進退させ該受光素子の出力
から結像位置を求めることとしたり、上記受光素子の出
力の微分を行い、微分値のピーク値が最大となる位置を
結像位置としたり、上記パターン板に４５゜傾斜したナ
イフエッジを用い、上記受光素子で、縦横方向に受光素
子の出力を測定することが望ましい。

【００１１】また、上記受光素子により結像面における
パターン像の離間した２点間の距離を求め、上記パター
ン板における対応する２点間の距離から被検レンズの倍
率を求めることとしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面によ
り説明する。図１は、本発明の測定装置の１実施例の構
成を示す図である。光源１１は、筒体１２に支持され、
この筒体１２には、パターン板１３と、コリメータ１４
とが一体に組み込まれている。パターン板１３には、図
３に示すように幅ｄのスリット１３ａが開けられ、この
スリット１３ａがコリメータ１４の前側焦点に重なる。
スリット１３ａは、図３（ａ）のように細長いもので
も、図３（ｂ）のように正方形でもよい。また、スリッ
ト１３ａが細長い場合には、パターン板１３には、回動
手段１５が接続され、光軸ａを中心に回動自在となって
いる。筒体１２は、光源支持台１６に固定され、光源支
持台１６は装置基部１７に固定されている。

【００１３】光源支持台１６の右側には、装置基部１７
から立設された試料台１８があり、被検レンズＯはこれ
に着脱自在である。試料台１８の右側には、結像レンズ
支持台１９があり、この先端に結像レンズ２０が取り付
けられている。

【００１４】結像レンズ支持台１９の右側には、自動ス
テージ２１が光軸ａ方向に進退自在に取り付けられ、こ
の自動ステージ２１には受光素子支持台２２が設けら
れ、受光素子支持台２２の結像レンズに対向する面に回
転ステージ２３があり、回転ステージ２３に受光素子２
４が固定されている。受光素子２４にはラインセンサが
使用され、回転ステージ２３は、光軸ａを中心に回転自
在である。

【００１５】受光素子２４は、その出力が２値化回路か
らなる演算回路２５を介して制御装置２６としてのマイ
クロコンピュータに入力される。自動ステージ２１はコ
ントローラ２７により自動的に光軸上を進退するが、コ
ントローラ２７は、予め定められたプログラムにしたが
って制御装置２６により駆動される。また、受光素子２
４の出力状態や測定結果などは、ＣＲＴ２８によりモニ
ター可能となっている。

【００１６】図１において、光源１１で照明されたパタ
ーン板１３は、コリメータ１４により平行光束となり、
被検レンズＯで虚像Ｐ´となり、結像レンズ２０で受光
素子２４上Ｐ点に結像する。

【００１７】図２は、測定のフローチャートである。ま
ず、被検レンズＯを取り外した状態にする（ステップ１
０１）。受光素子２４としてのラインセンサとスリット
像とが直交するように、回動手段１５と回転ステージ２
３とを調整する（ステップ１０３）。たとえば、スリッ
ト１３ａをラジアル（Ｒ）方向にし、受光素子２４のラ
インセンサはこれと直交する方向にする。そして、受光
素子２４を光軸ａ方向に移動しつつ受光素子２４の出力
を測定する（ステップ１０５）。

【００１８】光量を縦軸にとり、スリットの幅方向の長
さを横軸にとってスリット１３ａを表すと、図４（ａ）
のように矩形波となる。ラインセンサは多数の素子を一
列に配置してあり、素子１つの幅δはスリット像の幅Ｄ
より遥かに小さく、スリット像の幅にラインセンサの素
子が多数含まれている。したがって、ラインセンサの各
素子の出力を、縦軸に出力、横軸に素子の並んだ方向を
とって表すと、図４（ｂ）のように裾野の幅がｄ´の階
段状の山となる。

【００１９】これを演算回路２５としての２値化回路で
２値化し、制御装置２６に入力し、特定周波数でＭＴＦ
を算出する（ステップ１０７）。制御装置２６がコント
ローラ２７を駆動して受光素子２４を光軸方向に移動
し、上記のＭＴＦが最大となる位置を求め（ステップ１
０９）、そのときの受光素子２４の光軸上の位置を計測
する（ステップ１１１）。

【００２０】次に、スリット１３ａを９０゜回転してタ
ンジェンシャル（Ｔ）方向にし、受光素子２４もこれと
直交するように９０゜回転する。そしてステップ１０５
からステップ１１１までを繰り返す。次に、被検レンズ
Ｏとしてのファインダレンズを取り付け（ステップ１０
１）、ステップ１１１までを繰り返す。被検レンズＯの
有無の測定が終わったら、制御装置２６が次式により視
度計算を行う（ステップ１１３）。

【００２１】視度（ジオプタ）＝（ｆｄ²／Δａ−Ｌ）ただし、ｆｄ：結像レンズ２０の焦点距離（ｍｍ） Δａ：被検レンズの有無による特定周波数ＭＴＦ値の最
大位置の差（ｍｍ）Ｌ：被検レンズと結像レンズの主点位置の距離（ｍ
ｍ）とする。最後に測定結果をＣＲＴ２８に表示して終了す
る。

【００２２】上記の実施例では受光素子２４をラインセ
ンサとしたが、エリアセンサを使用することもできる。
エリアセンサとした場合には、受光素子２４を回転する
必要はなく、ラジアル（Ｒ）方向はエリアセンサのライ
ンを縦方向に読みとり、タンジェンシャル（Ｔ）方向は
横方向に読みとることで同様の測定ができる。また、ス
リット１３ａを図３（ｂ）に示すように正方形とすれ
ば、回動手段１５も不要となる。

【００２３】上記の実施例では、パターン板としてスリ
ット１３ａを使用したが、光学性能（ＭＴＦ）の最大値
光軸方向の位置で探すためスリット巾ｄが１００μ以下
となり、光学性能の悪いレンズまたは暗いレンズでは視
度の測定が難しく、カメラ等のファインダのように光学
性能が悪い被検レンズの測定には向いていない。

【００２４】また、スリット（物体）のＴ．Ｒ（縦、
横）方向での視度を測定する場合はスリット１３ａ、受
光素子２４を０°および９０°回転して測定する必要が
あるので回転による像の位置ずれが発生し、測定時に調
整が必要となり測定に時間がかかる。

【００２５】図５の実施例は、このような問題の解決を
図ったもので、カメラのファインダなどのように暗いレ
ンズでも視度を高精度に測定でき、また、受光素子やパ
ターン板を回転する必要のない実施例を示す図である。

【００２６】図５において、被検レンズＯはファインダ
レンズで、視野内にフレーム枠またはマークが描かれた
フレーム４１を有し、試料台１８に取付けられている。
被検レンズＯの前方にコリメータ１４及び光源１１があ
り、これらの間に拡散板３２、パターン板としてのナイ
フエッジ３３が支持されている。

【００２７】ナイフエッジ３３は図６に示す様に半円が
遮光され半円が透過する様になっている。またエッジ３
３ａはタンジェンシャル（Ｔ）又はラジアル（Ｒ）のい
ずれに対しても４５°傾いて設置され、かつ、取り付け
取り外し可能となっている。また、この例では、回動手
段１５を使用していない。

【００２８】さらに、この実施例では、受光素子２４の
出力は、演算回路２５としての微分回路３０を経て制御
装置２６に入力される。図５において、光源１１と拡散
板３２及びナイフエッジ３３を透過した光束は平行光束
となり、被検レンズＯとしてのファインダレンズに入射
する。

【００２９】被検レンズＯの測距部４２に入射した光束
は、ファインダレンズ内部の半透鏡４３、レンズ４４を
通り、さらに結像レンズ２０を透過して受光素子２４上
のＰ点に結像する。受光素子２４の各素子の出力を図６
のＴ及びＲ（縦、横）方向に沿って測定していくと、図
７（ａ）のように明と暗とでＨの出力差のある線図を得
る。この出力を微分回路３０により微分すると、図７
（ｂ）のように、エッジ３３ａに対応した位置に極大値
Ｈｏが表れる。

【００３０】コントローラ２７は予め制御装置２６にイ
ンストールされたプログラムに従い受光素子２４を光軸
方向に移動し、極大値Ｈｏが最大になる位置を求め、そ
の位置を結像点としてそのときの受光素子の光軸上の座
標を読みとる。受光素子２４の読み取り方向を縦横に行
い、同様に極大値が最大になる位置を求める。

【００３１】次に、被検レンズＯを取り外し、上記と同
様にナイフエッジ３３の像を結像し、極大値が最大にな
る位置を求める。そして、これらの測定結果から制御装
置２６が被検レンズＯの視度を算出し、ＣＲＴ上に表示
する。上記のように、この実施例ではスリットの代わり
にナイフエッジを使用するので、パターン像が明るくな
り、暗いレンズでも視度を容易に測定できる。

【００３２】図５において、ナイフエッジ３３を取り外
し、コリメータ１４からの平行光束をフレーム４１に入
射させ、レンズ４５、ミラー４６、ハーフミラー４３、
レンズ４４と経由して結像レンズ２０で受光素子２４上
のＰ点にフレーム４１のパターン像を結像させる。この
場合、フレーム４１がパターン板となる。

【００３３】フレーム４１は、図８に示すように透明な
板４１ａに不透明なフレーム枠４１ｂが描かれており、
このフレーム枠の像がパターン像となって受光素子２４
上に結像することになる。いずれかのフレーム枠４１ｂ
について、上記と同様に受光素子２４の出力を求め、微
分回路３０で微分形状を算出し、微分値が最大になる位
置を求める。次に、被検レンズＯを外して同様に微分値
が最大となる位置を求めれば、フレーム４１の視度を求
めることができる。

【００３４】図９は上記の測定方法をさらに発展させ、
倍率の測定に適用した実施例である。この実施例では、
フレーム４１の不透明なフレーム枠４１ｂのパターン像
を１４１ｂ，１４１ｂ´の２個所について受光素子２４
で出力を測定するものである。

【００３５】受光素子２４としては、パターン像１４１
ｂ，１４１ｂ´の両端を越える大きさのエリアセンサあ
るいは長さのラインセンサを用い、図９の左右方向に各
素子の出力を測定すると、図１０（ａ）に示すように、
パターン像１４１ｂ，１４１ｂ´に対応して出力がＨ又
はＨ´低下した谷部分を有する線図が得られる。

【００３６】この出力を微分回路３０で微分すると、図
１０（ｂ）に示すように（ａ）のＨの谷に対応するＨ₁
の谷とＨ₂の山が得られ、Ｈ´の谷に対応するＨ₁´の谷
とＨ₂´の山が得られることになる。そして、微分光量
値の重心位置の差を算出してＬの寸法を求め、フレーム
４１における該当個所を実測すれば、ファインダレンズ
の倍率を測定することができる。

【００３７】従来方法はファインダレンズ等の被検レン
ズの倍率測定ができなかったが、本発明の実施例によれ
ば、これが可能となる。また、上記の実施例において、
パターン像１４１ｂ，１４１ｂ´は独立した像であった
が、１つのパターン像上の離間した２点について測定す
ることで同様の測定を行うことが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
光源で照明されたパターン板の光像を被検レンズ、結像
レンズを通しラインセンサで計測し、微分回路で微分
し、光軸方向での微分値の最大値になるセンサ位置を求
め、被検レンズの有無（取付け、取り外し）での受光素
子の移動した差分が算出できるので、被検レンズの視度
を高精度に測定できる。また、すべて自動的に測定する
ので、測定者による誤差の影響がない。

【００３９】パターン板にナイフエッジを用いる構成と
すれば、スリットよりパターン像が明るくなり、暗い被
検レンズの測定も容易にできる。上記の方法でナイフエ
ッジを取り外し被測定ファインダのフレーム全体を照明
し、ファインダ内のフレーム像をラインセンサで計測
し、微分回路で微分し、ファインダレンズ有無での微分
値の最大になるセンサ位置差よりファインダ内のフレー
ムの視度が測定できる。

【００４０】ラインセンサ上のフレーム像の微分値が測
定でき画微分値のラインセンサ上の重心位置を算出視、
重心位置差を求めることにより光学系を通ったフレーム
の寸法が算出でき、実寸との比較をすることによりフレ
ーム像の倍率を測定することができる。

【００４１】ナイフエッジを受光素子のラインセンサ又
はエリアセンサに対し４５°傾けて、設置すれば、エリ
アセンサやラインセンサを回転する必要がなくなり、測
定が簡単にできるようになる。

【００４２】上記受光素子により結像面におけるパター
ン像の離間した２点間の距離を求め、上記パターン板に
おける対応する２点間の距離を求めれば、被検レンズの
倍率を測定することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ測定装置の１実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明のレンズの測定方法を示すフローチャー
トである。

【図３】（ａ），（ｂ）は、図１のパターン板を示す図
である。

【図４】（ａ）はスリットにおける光量を示す線図、
（ｂ）はスリット像における受光素子の出力を示す線図
である。

【図５】本発明のレンズ測定装置の他の実施例を示す構
成図である。

【図６】ナイフエッジの構成を示す図である。

【図７】（ａ）は、ナイフエッジの像に対する受光素子
の出力を示す線図、（ｂ）は（ａ）の微分値を示す線図
である。

【図８】パターン板としてのフレームの詳細を示す図で
ある。

【図９】２つのパターン像が受光素子上に結像した状態
を示す図である。

【図１０】（ａ）は、図９の受光素子の出力を図の左右
方向にとった出力線図で、（ｂ）は（ａ）の微分値を示
す線図である。

【図１１】従来のレンズ測定装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｏ被検レンズ１１光源１３パターン板１３ａスリット１４コリメータ１８試料台２０結像レンズ２４受光素子２５演算回路２６制御装置２７コントローラ３０微分回路３３ナイフエッジ４１フレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から光を受けるパターン
板と、該パターン板を前側焦点位置とするコリメータ
と、該コリメータから射出された光束が入射するように
被検レンズを保持する試料台と、被検レンズから射出さ
れた光束が入射する結像レンズと、該結像レンズの結像
点近傍に置かれ結像レンズの光軸方向に進退自在な受光
素子と、該受光素子を光軸方向に進退させるコントロー
ラと、該受光素子の出力を処理する演算回路と、該演算
回路と上記コントローラを制御する制御装置とを有する
ことを特徴とするレンズの測定装置。
【請求項２】上記パターン板がスリットを有すること
を特徴とする請求項１記載のレンズの視度測定装置。
【請求項３】上記パターン板がナイフエッジを有する
ことを特徴とする請求項１記載のレンズの視度測定装
置。
【請求項４】上記ナイフエッジがタンジェンシャル方
向及びラジアル方向に対して４５゜傾斜していることを
特徴とする請求項３記載のレンズの測定装置。
【請求項５】上記被検レンズがファインダレンズで、
上記パターン板が上記ファインダレンズのフレームであ
ることを特徴とする請求項１記載のレンズの測定装置。
【請求項６】上記演算回路が受光素子の出力を微分す
る微分回路であることを特徴とする請求項１から５のい
ずれかに記載のレンズの測定装置。
【請求項７】光源の光をパターン板に透過し、該透過
した光束をコリメータにより平行光束とし、該平行光束
を結像レンズに入射して該結像レンズにより上記パター
ン板のパターン像が結像した位置を求める工程と、上記
平行光束内に被検レンズを配置して上記結像レンズが上
記パターン像を結像した位置を求める工程と、両者の結
像位置の差から被検レンズの視度を算出する工程とから
なることを特徴とするレンズの測定方法。
【請求項８】上記結像位置に受光素子を置き、該受光
素子を結像レンズの光軸方向に進退させ該受光素子の出
力から結像位置を求めることを特徴とする請求項７記載
のレンズの測定方法。
【請求項９】上記受光素子の出力の微分を行い、微分
値のピーク値が最大となる位置を結像位置とすることを
特徴とする請求項８記載のレンズの測定方法。
【請求項１０】請求項７から９のいずれかの方法で、
上記パターン板に４５゜傾斜したナイフエッジを用い、
上記受光素子で、縦横方向に受光素子の出力を測定する
ことを特徴とするレンズの測定方法。
【請求項１１】上記受光素子により結像面におけるパ
ターン像の離間した２点間の距離を求め、上記パターン
板における対応する２点間の距離から被検レンズの倍率
を求めることを特徴とする請求項７から１０のいずれか
に記載のレンズの測定方法。