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JPH0466832A - Measuring instrument of surface separation of lenses - Google Patents

Measuring instrument of surface separation of lenses

Info

Publication number
JPH0466832A
JPH0466832A JP18028890A JP18028890A JPH0466832A JP H0466832 A JPH0466832 A JP H0466832A JP 18028890 A JP18028890 A JP 18028890A JP 18028890 A JP18028890 A JP 18028890A JP H0466832 A JPH0466832 A JP H0466832A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lenses
light
distance
wavefront aberration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18028890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norikazu Arai
則一 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP18028890A priority Critical patent/JPH0466832A/en
Publication of JPH0466832A publication Critical patent/JPH0466832A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable measurement of surface separation between component lenses in a state wherein a plurality of lenses are incorporated, by constructing an instrument so that a lens system or a convergent light can be transferred freely and by measuring a distance of transfer of the lens system or the convergent light whereat wavefront aberration is minimum. CONSTITUTION:A light emitted from a laser 1 is turned to be a parallel light by a collimator 6 and falls on a reference lens 7, and it is partly transmitted through the end surface of the lens 7 and partly reflected thereby. A convergent light transmitted is reflected at the vertex of a lens 8 to be inspected, falls on the lens 7 and interferes with a reflected light. An interference light is imaged on a CCD camera 10 and an interference image thereof is analyzed by a computer 15 through a frame memory 12. By making a motor driver 19 drive a stage 20 to transfer a lens system in the direction of the optical axis and by displacing a piezo-transducer 18 minitely, the computer 15 determines wavefront aberration, makes a length measurer 21 measure a distance of transfer of the lens system whereat the wavefront aberration becomes minimum, and measures surface separation between lenses on the basis of a measured value of the distance.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、複数のレンズを鏡枠に組み込んだ状態で各
構成レンズ間の面間隔(空気間隔)を測定するようにし
た干渉計を使用したレンズの面間隔測定計に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention uses an interferometer that measures the surface spacing (air spacing) between each constituent lens with a plurality of lenses assembled in a lens frame. This invention relates to a surface distance measuring meter for lenses.

[発明の背景コ 複数のレンズを組み合わせて1つのレンズ系が構成され
ている場合、高精度なレンズ系を構成するには、レンズ
系を構成する構成レンズ間の間隔(面間隔)も設計優遇
りになっていなければならない。
[Background of the Invention] When a single lens system is constructed by combining multiple lenses, in order to construct a high-precision lens system, the spacing (planar spacing) between the constituent lenses constituting the lens system must also be given preferential design benefits. It must be the same.

この面間隔の測定方法としては以下に示すような方法が
知られている。
The following methods are known as methods for measuring this interplanar spacing.

■ 複数のレンズを組み込む前に、それぞれのレンズの
曲率半径、軸上厚などを既知の方法で測定する。
■ Before incorporating multiple lenses, measure the radius of curvature, axial thickness, etc. of each lens using a known method.

■ 鏡枠の形状(つきあて面の位1、径)スペーサー等
の径、長さなどを測定する ■、■から計算によりレンズ(構成レンズ)間の面間隔
(空気間隔)を測定している。
■ Measure the shape of the lens frame (place 1, diameter of the abutting surface), diameter, length, etc. of the spacer, etc. Measure the surface spacing (air spacing) between the lenses (constituent lenses) by calculating from ■ and ■. .

例えば、第6図のような単純な2枚玉のレンズでの第ル
ンズ30と第2レンズ32の面間隔t2を求めるには、 第ルンズ30の第2レンズ32側の面の曲率半径r2 スペーサー34の内径Ds スペーサー34の長さts 第2レンズ32の第2レンズ32側の面の深さS3 を測定し、これらよりまず 52=r2+    r2  −(Ds、/21 2(
r2<OS2<O) を求め、次に面間隔t2 t 2=ts−33+52 (S3<0) を算出するようにしている。
For example, to find the surface distance t2 between the first lens 30 and the second lens 32 in a simple two-element lens as shown in FIG. 6, use the radius of curvature r2 of the surface of the second lens 30 on the second lens 32 side The inner diameter Ds of the spacer 34, the length ts of the spacer 34, the depth S3 of the surface of the second lens 32 on the second lens 32 side, and from these, first 52=r2+r2-(Ds,/21 2(
r2<OS2<O) is calculated, and then the surface spacing t2 t2=ts-33+52 (S3<0) is calculated.

但し、符号は第1面(1は2以上の整数)の曲率半径r
iについては、曲率中心が各面の左側にあるとき負とし
、他の光軸方向の長さは各面の頂点を原点とし、右側を
正として計るものとする。
However, the sign is the radius of curvature r of the first surface (1 is an integer greater than or equal to 2)
Regarding i, it is assumed that when the center of curvature is on the left side of each surface, it is negative, and the length in the other optical axis direction is measured with the vertex of each surface as the origin, and the right side is positive.

なお、第6図において、36は主鏡枠、38は押え環で
ある。
In addition, in FIG. 6, 36 is a main lens frame, and 38 is a holding ring.

[発明が解決しようとする課題〕 このように、単純な鏡枠についても、レンズ系の面間隔
を測定するには、構成レンズおよび鏡枠構成部品の必要
な寸法をはかり、そして最終的な面間隔を求めるには符
号に気をつけながら、複雑な計算をしなければならない
[Problems to be Solved by the Invention] In this way, even for a simple lens frame, in order to measure the surface spacing of the lens system, the necessary dimensions of the constituent lenses and lens frame components are measured, and the final surface distance is measured. To find the interval, you have to do complicated calculations while paying attention to the sign.

したがって、レンズ構成枚数が増えると面間隔算出処理
が著しく複雑になる。
Therefore, as the number of lens elements increases, the surface spacing calculation process becomes significantly complicated.

また、ズームレンズのようにレンズ間隔が可変のものは
、さらにカムの3次元的形状、ビンの位置等も測定しな
ければならず、その結実現実的にはこの種レンズ系の面
間隔を求めるのは非常に困難を伴う。
In addition, for lenses with variable lens spacing, such as zoom lenses, it is also necessary to measure the three-dimensional shape of the cam, the position of the bins, etc., and as a result, it is practically possible to determine the surface spacing of this type of lens system. is extremely difficult.

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したも
のであって、鏡枠などの測定をしないでも、複数のレン
ズを組み込んだ状態で、構成レンズ間の面間隔を測定で
きるようにしたレンズの面間隔測定計を提案するもので
ある。
Therefore, this invention solves these conventional problems, and provides a lens that makes it possible to measure the interplanar spacing between constituent lenses in a state where multiple lenses are incorporated, without having to measure the lens frame or the like. This paper proposes a surface distance measuring meter.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述した課題を解決するため、この発明においては、収
れん光である被験光を生成する手段と、複数の構成レン
ズを組み込んだ被験レンズ若しくは収れん光の収れん点
を、被験レンズの光軸方向に移動する手段と、 その移動量を測定する手段と、 上記収れん光が被験レンズを構成するレンズの各々の面
の頂点近傍で頂点反射されたことを検出する検出手段と
、 上記移動量測定手段と検出手段から上記収れん点若しく
は被験レンズを構成するレンズの各々の面での頂点反射
位置を求め、これと上記被験レンズの構成レンズの曲率
半径および屈折率から、これら構成レンズ間の面間隔を
計測する面間隔測定手段とで構成されてなることを特徴
とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a means for generating test light that is convergent light, and a test lens incorporating a plurality of component lenses or a convergence point of the convergent light, which is moved in the optical axis direction of the test lens. means for measuring the amount of movement thereof; means for detecting that the convergent light is reflected at the apex near the apex of each surface of the lens constituting the test lens; and the means for measuring the amount of movement and detection. Determine the convergence point or the apex reflection position on each surface of the lenses constituting the test lens from the means, and measure the surface spacing between these constituent lenses from this and the radius of curvature and refractive index of the constituent lenses of the test lens. The device is characterized in that it is comprised of a surface distance measuring means.

[作 用コ 各構成レンズ面の曲率半径、非球面係数、屈折率は別の
手段で測定されているから既知の値である。
[Function] The radius of curvature, aspherical coefficient, and refractive index of each component lens surface are known values because they are measured by other means.

レンズを移動したとき頂点反射が起こる距離を、干渉縞
より波面収差量に基づいて検出し、このとき得られるレ
ンズの移動量Sと、既知の曲率半径、屈折率から最初の
レンズの面間隔tが算出される。
The distance at which vertex reflection occurs when the lens is moved is detected based on the amount of wavefront aberration from the interference fringes, and the distance S of lens movement obtained at this time and the initial surface spacing t of the lens are determined from the known radius of curvature and refractive index. is calculated.

次のレンズに関しては、このレンズに付いて得られた移
動量Sと、そのレンズの曲率半径、屈折率および前のレ
ンズの面間隔tのデータから、このレンズの面間隔tが
算出される。
Regarding the next lens, the surface spacing t of this lens is calculated from the movement amount S obtained for this lens, the radius of curvature, the refractive index of that lens, and the data of the surface spacing t of the previous lens.

この処理が最後のレンズにまで実行される。This process is executed up to the last lens.

頂点反射の位置は干渉計によって検出されるので、レン
ズを組み込んだまま構成レンズの面間隔が測定できる。
Since the position of the vertex reflection is detected by an interferometer, the interplanar spacing of the constituent lenses can be measured while the lens is still installed.

[実  施  例コ 続いて、この発明に係るレンズの面間隔測定計について
その一例を第1図以下を参照して詳細に説明する。
[Example 1] Next, an example of a lens surface distance measuring meter according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and subsequent figures.

まず、この発明に関するレンズ面間隔測定の原理を第2
図を参照して説明する。
First, the principle of lens surface distance measurement related to this invention will be explained in the second section.
This will be explained with reference to the figures.

いま、収差について考えないでおくことにすると、レン
ズの近軸理論が成り立つ。
If we ignore aberrations for now, the paraxial theory of lenses holds true.

そのため例えば、 rレンズ設計法J (共立出版松居
吉哉著 昭和47年11月5日発行 第2章)に記載さ
れているレンズの近軸理論を根拠にする。
Therefore, for example, the paraxial theory of lenses described in "R Lens Design Method J" (Kyoritsu Shuppan Yoshiya Matsui, published November 5, 1972, Chapter 2) is used as the basis.

これに記載されているのと同様な形で複数のレンズを使
用したレンズ系における近軸理論を定式化する。
We formulate a paraxial theory for a lens system using multiple lenses in a similar manner to that described in this paper.

いま、第1面から第1面(1は2以上の整数)箆での各
レンズの曲率半径および軸上厚、面間隔(空気間隔)が
既知であるものとする。
Now, it is assumed that the radius of curvature, axial thickness, and surface spacing (air spacing) of each lens from the first surface to the first surface (1 is an integer greater than or equal to 2) are known.

このとき、第1面から第1面までをひとつのレンズ系と
考えると、上述した理論的根拠よりこのレンズ系の焦点
距離、主点位置、全長等の近軸量が求まる。
At this time, if the first surface to the first surface is considered as one lens system, the paraxial quantities such as the focal length, principal point position, and overall length of this lens system can be determined from the above-mentioned theoretical basis.

Pi、Pi’、Fi′をそれぞれ第1面〜第i面までの
レンズ系における物体側主点、像側主点、像側焦点とす
る。また、 fi  第1面から第1面までのレンズ系の合成焦点距
M(像側焦点) pl 第1面から第1面までのレンズ系の第1面から収
れん光入射側の主点までの距離〈物体側主点距離) 21′ 第1面から第i面までのレンズ系の第1面から
収れん光入射とは反対側の主点までの距離(像側主点距
離) とする。
Let Pi, Pi', and Fi' be the object-side principal point, image-side principal point, and image-side focal point of the lens system from the first surface to the i-th surface, respectively. Also, fi composite focal length M of the lens system from the first surface to the first surface (image side focal point) pl from the first surface of the lens system from the first surface to the principal point on the convergent light incident side Distance (object-side principal point distance) 21' Distance from the first surface of the lens system from the first surface to the i-th surface to the principal point on the opposite side to the convergent light incidence (image-side principal point distance).

Xを入射光が光軸と交わる点とし、レンズの第1面から
Xまでの距離をSiとする。
Let X be the point where the incident light intersects the optical axis, and let Si be the distance from the first surface of the lens to X.

このとき、レンズの物体側主点Piとxtでの距11i
aiは ai=Si−pi で表わされる。
At this time, the distance 11i between the object-side principal point Pi of the lens and xt
ai is expressed as ai=Si−pi.

biをレンズの像側主点Pl′点からレンズ系を出射す
る光線が光軸と交わる点(i+1)までの距離とすると
、主点p1を基準とした結像式より、niを第i面と第
i+1面の間の媒質の屈折率として n1/bl=1/al+1/fi′  ・(2)bi=
tiのとき、光線は第i+1面の頂点でもときた光路を
戻ることになる。
If bi is the distance from the image-side principal point Pl' of the lens to the point (i+1) where the ray exiting the lens system intersects the optical axis, then from the image formation formula based on the principal point p1, ni is the i-th surface. As the refractive index of the medium between the
When ti, the ray returns along the optical path that it also traveled at the vertex of the i+1th surface.

よって、 (2)式より ni/1l=1Zai+1/f1′   (3)したが
って、第1面と第i+1面との間の面間隔ti は、 となり、 tlが求まる。
Therefore, from the formula (2), ni/1l=1Zai+1/f1' (3) Therefore, the interplane distance ti between the first surface and the i+1th surface is as follows, and tl can be found.

ここで、上述したfi′、pi、pi’は、第1面から
第1面までの各レンズ面の曲率半径rj(j=1〜1)
、第3面と第j+1面該での面間隔tj (j=1〜j
−1)、第9面と第j+1面町での屈折率nj (j=
1〜i)より求めることができる。
Here, fi', pi, and pi' mentioned above are the radius of curvature rj (j=1 to 1) of each lens surface from the first surface to the first surface.
, the surface spacing tj between the third surface and the j+1th surface (j=1 to j
-1), refractive index nj (j=
It can be determined from 1 to i).

第3図は実際に面間隔tiを測定するための説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram for actually measuring the interplanar distance ti.

これは、2枚構成のレンズの場合で、入射光を固定した
場合に相当する。
This corresponds to a case where the lens is composed of two lenses and the incident light is fixed.

(A)は第1面での頂点反射で、この位置を基準として
、 レンズをCB>、  (C)、  (D)のように
図では左方へ随時動かしていく。
(A) is the apex reflection on the first surface, and from this position as a reference, the lens is moved to the left as shown in CB>, (C), and (D).

(B)、  (c)、  CD>は、それぞれ第2面、
第3面、第4面での頂点反射である。このとき、レンズ
の移動量はそれぞれSl、  S2.  S3で表わさ
れる。
(B), (c), CD> are respectively the second side,
This is the vertex reflection on the third and fourth surfaces. At this time, the amount of lens movement is S1, S2. It is represented by S3.

二二で、実際問題としてはこれら測定量のうち、どの程
度までレンズを移動させれば第1面、第2面、第3面お
よび第4面での頂点反射となるがは大兄検討がついてい
る。そのため移動量S’l、S2、S3の大まかな値は
予め判っているものとす(1)第1面について、 n2(空気)=0であるから、 pl=p1′ =0 (1)式より、 al=31−pi =31 (4)式より (2)第2面について、 第1面から第2面までの焦点距離f2′、主点位Ip2
.  p2′ は、 rl、  r2、  nl、  
n2=1.  tlより求まる。
22. As a practical matter, it is difficult to determine to what extent the lens should be moved among these measured quantities to achieve vertex reflection on the first, second, third, and fourth surfaces. There is. Therefore, it is assumed that the rough values of the movement amounts S'l, S2, and S3 are known in advance. (1) For the first surface, n2 (air) = 0, so pl = p1' = 0 (1) Equation Therefore, al=31-pi =31 From equation (4), (2) Regarding the second surface, focal length f2' from the first surface to the second surface, principal point position Ip2
.. p2' is rl, r2, nl,
n2=1. Determined from tl.

従って、これを使い、測定値S2から(1)(3)式を
使って a2=82−p2      ・ (10)Slは測定
値であり、  nl、  rlは、別の方法で測定した
ものであり、したがって(9)式よりtlが求まる。
Therefore, using this, using formulas (1) and (3) from the measured value S2, a2 = 82 - p2 ・ (10) Sl is the measured value, and nl and rl are measured using different methods. , Therefore, tl can be found from equation (9).

なお、この場合、tlに関しては、第ルンズ30の軸上
厚であり、別の方法でも測定が可能であでt2が求めら
れる。
Note that in this case, tl is the axial thickness of the first lens 30, and can be measured by another method to obtain t2.

(3)第3面についても上述したと同様にしてt3が求
まる。
(3) For the third surface, t3 is found in the same manner as described above.

従って2一般にレンズ面かに面あるレンズ系において、
 r1〜rk、nl〜nkを既知の方法で測定し、この
発明の方法により81〜5k−I!で測定すると、それ
ぞれのレンズ間における面間隔ti〜tk−1を順次算
出して決定することができる。
Therefore, in general, in a lens system with a cranial lens surface,
r1~rk and nl~nk were measured by known methods, and 81~5k-I! was determined by the method of the present invention. When measured with , it is possible to sequentially calculate and determine the interplanar distances ti to tk-1 between the respective lenses.

このような算出処理を行なうにはそれぞれの移動値1に
おいて頂点反射位置を検出しなければならないが、この
検出手段としては、収れん光である被験光の干渉計を用
いるときは、干渉縞の変化に基づいて頂点反射位置を検
出できる。
In order to perform such calculation processing, it is necessary to detect the vertex reflection position at each movement value 1, but when using an interferometer for the test light, which is convergent light, as a detection means, it is necessary to detect changes in the interference fringes. The vertex reflection position can be detected based on .

すなわち、縞走査形の干渉計を用いて干渉縞の数、密度
などから波面収差量を求める。この波面収差量の算出は
、被験レンズを移動させながらその都度行う。この場合
、頂点反射が起こる付近で、この波面収差量の測定を行
う。
That is, the amount of wavefront aberration is determined from the number, density, etc. of interference fringes using a fringe scanning interferometer. This calculation of the amount of wavefront aberration is performed each time the test lens is moved. In this case, the amount of wavefront aberration is measured in the vicinity where vertex reflection occurs.

上述したように頂点反射する位置の大兄は予め判明して
いるので、その位置近傍まではマニュアル操作で移動さ
せてもよい。
As described above, since the major position of the vertex reflection position is known in advance, it may be moved manually to the vicinity of that position.

そうすると、波面収差量とレンズの移動量との関係は第
4図のようになる。その横軸はレンズの移動量りを、縦
軸はそのときの波面収差量Wrmsを示す。
Then, the relationship between the amount of wavefront aberration and the amount of movement of the lens becomes as shown in FIG. The horizontal axis indicates the amount of lens movement, and the vertical axis indicates the amount of wavefront aberration Wrms at that time.

頂点反射が起こる距離S1.S2.S3(第3図)付近
の波面収差量Wrw+sの変化は何れも下に凸となる放
物線を描き、頂点反射が起こる位置で極小点となる。
Distance S1 at which vertex reflection occurs. S2. Changes in the amount of wavefront aberration Wrw+s near S3 (FIG. 3) all draw a downwardly convex parabola, and reach a minimum point at the position where the apex reflection occurs.

したがって、干渉縞を観察しながら、この極小点となる
位置(移動量)Sを干渉計に内蔵されたコンピュータに
よって検出すれば、その極小点となった位置までの移動
量SL、S2.33などからtlを算出できる。
Therefore, while observing the interference fringes, if the position (movement amount) S at which this minimum point is detected is detected by the computer built in the interferometer, the movement amount SL to the position at which the minimum point is reached, S2.33, etc. tl can be calculated from

レンズを固定し、収れん光したがって干渉計を移動させ
る場合も移動方向が逆にになるだけで同様にtlを算出
できる。
Even when the lens is fixed and the convergent light and thus the interferometer are moved, tl can be calculated in the same way by simply reversing the moving direction.

上述した測定では、レンズの収差を無視しているが、収
差を考慮したほうが測定精度が向上することは明かであ
る。
In the measurement described above, lens aberrations are ignored, but it is clear that measurement accuracy is improved if aberrations are taken into consideration.

それには、第1面から第1面までの曲率半径、各面の軸
上間隔、各媒質の屈折率によって算出された近軸量に加
え、−点位W S i若しくはa】および入射光の開口
数NAを与えることによってレンズに発生する波面収差
量を算出する。
In addition to the paraxial amount calculated from the radius of curvature from the first surface to the first surface, the axial spacing of each surface, and the refractive index of each medium, the The amount of wavefront aberration generated in the lens is calculated by giving the numerical aperture NA.

そして、球面収差が最小となるデフォーカス量△を求め
、 Sj  ′ =Si  + Δ とし、Slに代えてこの新たなSl′を使って面間隔t
iを再算出すれば、球面収差を考慮した面間隔t1とな
っているので、その背側定精度が向上する。
Then, find the defocus amount △ that minimizes the spherical aberration, set Sj' = Si + Δ, and use this new Sl' instead of Sl to calculate the surface spacing t.
If i is recalculated, the surface spacing t1 takes into account spherical aberration, so the accuracy of determining the dorsal side is improved.

この他に、例えば測定波面収差から上述の波面収差量の
計算値を引いたものが最小になる位置をStとしてこれ
を用いて面間隔t1を算出する方法もある。
In addition to this, there is also a method in which, for example, the position where the value obtained by subtracting the above-mentioned calculated value of the amount of wavefront aberration from the measured wavefront aberration is minimized is set as St, and the surface spacing t1 is calculated using this position.

各面の面精度も、より精密に各面の軸上間隔を求める必
要のある際には補正すべきで、これは各面の曲率半径を
干渉計で測定するとき、その有効径に対する形状設定干
渉縞を解析して求めることで可能である。
The surface accuracy of each surface should also be corrected when the axial spacing of each surface needs to be determined more precisely. This can be determined by analyzing interference fringes.

レンズが非球面の場合は、波面収差を計算するとき、非
球面を含んだ光線追跡式を使用すればよいことは言うま
でもない。
Needless to say, if the lens has an aspherical surface, a ray tracing formula that includes the aspherical surface can be used when calculating the wavefront aberration.

頂点反射の位置を検出する手段としては、干渉計を用い
、干渉縞の変化により確認するのが最も精度が高いと考
えられるので、以下はこめ干渉計を使用したレンズの面
間隔測定計を説明する。
The most accurate means of detecting the position of the vertex reflection is to use an interferometer and check the changes in the interference fringes, so below we will explain a lens surface spacing meter that uses an interferometer. do.

第1図は縞走査形干渉計を用いたレンズの面間隔測定計
の一例を示すもので、収れん光である被験光を生成する
手段として機能するレーザー1より射出した光は、反射
ミラー2で折り曲げられ、集光レンズ3、ピンホール4
を通り、ビームスプリッタ−5を透過し、コリメーター
6で平行光となる。
Figure 1 shows an example of a lens spacing measurement meter using a fringe scanning interferometer.The light emitted from a laser 1, which functions as a means to generate a convergent test light, is reflected by a reflecting mirror 2. Bendable, condensing lens 3, pinhole 4
The light passes through the beam splitter 5 and becomes parallel light at the collimator 6.

この平行光は参照レンズ7に入射し、参照面である参照
レンズ7の最終面で一部は透過し、一部が反射される。
This parallel light enters the reference lens 7, and part of it is transmitted through the final surface of the reference lens 7, which is a reference surface, and part of it is reflected.

透過した収れん光は、被験レンズ8の入射レンズ面の頂
点で反射された頂点反射は、光路を逆に進み、参照レン
ズ7に再び逆方向から入射し、前述の参照面での反射光
と干渉する。
The transmitted convergent light is reflected at the vertex of the incident lens surface of the test lens 8, and the vertex reflection travels the optical path in the opposite direction, enters the reference lens 7 again from the opposite direction, and interferes with the reflected light on the reference surface mentioned above. do.

干渉光は、コリメーター6を通り、ビームスプリッタ−
5で反射され、撮像レンズ9によりCCDカメラ10上
に結像される6 CCDカメラlOでとらえた干渉像は、A 、、/ D
変換器11でA/D変換され、フレームメモリ12を通
し、コンピュータ15で解析される。ぼた、モニタ14
ではフレームメモリ12を介した画像のD / A変換
器13でD/A変換され表示さhる。
The interference light passes through the collimator 6 and is sent to the beam splitter.
The interference image captured by the CCD camera 10 is reflected by the image pickup lens 9 and is reflected by the image pickup lens 9 onto the CCD camera 10.
The signal is A/D converted by a converter 11, passed through a frame memory 12, and analyzed by a computer 15. Buta, monitor 14
Then, the image passed through the frame memory 12 is D/A converted by the D/A converter 13 and displayed.

これで干渉縞を観察できる。Now you can observe interference fringes.

コンピュータ15はCCDカメラ10でとらえた干渉縞
から波面収差を計算する。
The computer 15 calculates wavefront aberration from the interference fringes captured by the CCD camera 10.

より精度よく波面収差を求めるには、コンピュータ15
からD/A変換器17を通してピエゾトランスデユーサ
18を微小に変位させ、公知の方法で縞走査を行うこと
で、1/200〜1/1000の精度(λは波長)で波
面収差を求めることができる。
In order to obtain wavefront aberration with higher accuracy, the computer 15
By slightly displacing the piezo transducer 18 through the D/A converter 17 and performing fringe scanning using a known method, the wavefront aberration can be determined with an accuracy of 1/200 to 1/1000 (λ is the wavelength). I can do it.

また、コンピュータ15はモータドライバ19を介し、
ステージ20を電動駆動することでレンズ系を光軸方向
(第3図では左側の方向)に移動させる。
Further, the computer 15 via the motor driver 19,
By electrically driving the stage 20, the lens system is moved in the optical axis direction (to the left in FIG. 3).

その移動量は、レーザー干渉測長器、マグネスケール等
の測長器21によって測定され、その測定値はA/D変
換器22でディジタル量に変換されたのちコンピュータ
15に送られる。
The amount of movement is measured by a length measuring device 21 such as a laser interference length measuring device or Magnescale, and the measured value is converted into a digital amount by an A/D converter 22 and then sent to the computer 15.

このコンピュータ15では前述した焦点距離、主点位置
が計算され、メモリ16に蓄えられ必要に応じて利用さ
れる。
This computer 15 calculates the aforementioned focal length and principal point position, stores them in a memory 16, and uses them as needed.

なお、各面の曲率半径、非球面係数、屈折率は別の手段
で測定され、既知の値としてコンピュータ15に入力さ
れている。
Note that the radius of curvature, aspheric coefficient, and refractive index of each surface are measured by other means and input into the computer 15 as known values.

第5図は球面収差を考慮した面間隔測定のための代表的
なフローチャートを示す。その前提として第ルンズ30
はすでに第3図Aの位1にあるものとする。
FIG. 5 shows a typical flowchart for measuring the interplanar distance in consideration of spherical aberration. As a premise, Runs 30
Assume that is already in the 1st place in Figure 3A.

面間隔測定のための制御プログラムがスタートすると、
まずステップ51″’Ci = 1がセットされるとと
もに、10=0がセットされる。次に、レンズ系を移動
させて第3図Bの位置が確定したとき(その位置は上述
したように干渉縞の変化を利用して検出する)、ステッ
プ52で測長器21の出力に基づいてSlか測定される
When the control program for surface distance measurement starts,
First, step 51''Ci = 1 is set, and 10 = 0.Next, when the lens system is moved and the position shown in Figure 3B is determined (the position is determined by interference as described above), In step 52, Sl is measured based on the output of the length measuring device 21.

Siの測定が終了すると、ステップ53でrjnjおよ
びtjが入力されて、次に近軸理論に基づいてfi、p
iおよびp1′が算出される。
When the measurement of Si is completed, rjnj and tj are input in step 53, and then fi, p are calculated based on the paraxial theory.
i and p1' are calculated.

これらの値が算出されたのちはステップ55でaiと第
1面と第i+1面との間の面間隔t】が計算式に基づい
て算出される。そして、次のステップ56においてレン
ズ系の球面収差を考慮すべく波面収差量から球面収差が
最少となるペストなデフォーカス量△iが算出され、こ
れに基づいてステップ57で球面収差を考慮したS″△
と、このS″△から新たなaiが求められる。
After these values are calculated, in step 55, ai and the surface distance t between the first surface and the i+1th surface are calculated based on a calculation formula. Then, in the next step 56, in order to take into account the spherical aberration of the lens system, a perfect defocus amount △i that minimizes the spherical aberration is calculated from the amount of wavefront aberration, and based on this, in step 57, the S ″△
Then, a new ai is obtained from this S″△.

球面収差を考慮した新たなaiが算出されると、これよ
りステップ58で面間隔t1が求められることになる。
Once a new ai is calculated in consideration of spherical aberration, the surface spacing t1 is determined from this in step 58.

これらの処理は最後のレンズになるまで続行され(ステ
ップ59)、後続のレンズがあるときは、iをインクリ
メントしながら、同じ処理を繰り返して、そのレンズと
の間における面間隔tiが算出される(ステップ60.
52〜58)、最後のレンズの面間隔の算出が終了する
と、この面間隔測定処理プログラムが終了する。
These processes are continued until the last lens is reached (step 59), and if there is a subsequent lens, the same process is repeated while incrementing i to calculate the interplanar distance ti with that lens. (Step 60.
52 to 58), when the calculation of the surface distance of the last lens is completed, this surface distance measurement processing program ends.

上述の実施例では、すべてコンピュータ15にコントロ
ールされた縞走査干渉計を使用した測定システムについ
て例示したが、例えばZYGo社製rZYGo  Ma
rklV」等の市販の干渉計を使用すると共に、この干
渉計にレンズ系を動かすステージ、その移動量をはかる
測長器をつけた構成とし、手動でステージを動かしなが
ら、波面収差の極小値を波面収差の計算結果もしくは目
視により検出し、Siを求めることし可能である。
In the above-mentioned embodiments, a measurement system using a fringe scanning interferometer controlled by the computer 15 was exemplified, but for example, the rZYGo Ma
In addition to using a commercially available interferometer such as "rklV", this interferometer is equipped with a stage for moving the lens system and a length measuring device for measuring the amount of movement of the lens system, and while manually moving the stage, the minimum value of the wavefront aberration can be determined. It is possible to determine Si by detecting the wavefront aberration by calculating the wavefront aberration or by visual inspection.

面間隔の計算はやや複雑であるので、この場合にはコン
ピュータ計算が望ましく、波面収差を使った補正量と共
に別のコンピュータで計算を行う必要がある。
Since calculation of the surface spacing is somewhat complicated, computer calculation is preferable in this case, and it is necessary to perform the calculation together with the amount of correction using wavefront aberration using a separate computer.

頂点反射の位置を干渉縞でなく、第1区のピンホール4
と共通な位置にCCDカメラ10を置き、そのスポット
像が最小となる位置として検出することも可能である。
The position of the vertex reflection is not the interference fringe, but the pinhole 4 in the first section.
It is also possible to place the CCD camera 10 at a common position and detect the position where the spot image is minimum.

 しかし、干渉計と異なり、球面収差補正計算が出来な
いので、その場合には測定精度はやや落ちる。
However, unlike an interferometer, it is not possible to calculate spherical aberration correction, so in that case the measurement accuracy will be slightly lower.

なお、各面での頂点反射とは別に、各面で面の法線方向
に光線が入射する場合も干渉するので、面反射とを区別
する必要があるが、この点については上述したように、
Siの概略位1が予め判明しているので、面反射による
波面収差を誤って算出するようなおそれはない。
In addition to vertex reflection on each surface, interference also occurs when light rays are incident on each surface in the normal direction of the surface, so it is necessary to distinguish between surface reflection, but this point is explained above. ,
Since the approximate position 1 of Si is known in advance, there is no risk of erroneously calculating the wavefront aberration due to surface reflection.

本発明の方法では、収れん光入射光から数えて、奥の方
のレンズの面間隔は誤差が累積する可能性もあるので、
興の方のレンズについてはレンズを逆にして測定するこ
とも可能である。
In the method of the present invention, there is a possibility that errors may accumulate in the surface spacing of the lens at the back, counting from the incident convergent light.
It is also possible to measure the lens with the lens reversed.

レンズの厚みについては、本方法によっても測定できる
が、レンズ単品で測定しておき、この値を使用すれば誤
差を、小さくすることができろう[発明の効果コ 以上のように、この発明においては干渉計を使用すると
共に、レンズ系若しくは収れん光を移動自在に構成して
、波面収差が最少となるレンズ系若しくは収れん光の移
動距離を測定し、その測定値に基づいて面間隔を算出す
るようにしたものである。
The thickness of the lens can also be measured by this method, but if the lens is measured individually and this value is used, the error can be reduced. In this method, an interferometer is used and the lens system or convergent light is configured to be movable, the distance traveled by the lens system or convergent light is measured so that the wavefront aberration is minimized, and the surface spacing is calculated based on the measured value. This is how it was done.

これによれば、鏡枠の測定をしないで、レンズを組み込
んだ状態で構成レンズ間の面間隔を正確にしかも簡便に
測定できる特徴を有する。
According to this, it is possible to accurately and easily measure the interplanar distance between the constituent lenses in a state where the lenses are assembled without measuring the lens frame.

したがって、この発明によれば従来技術では測定が不可
能であったズームレンズなどを含むレンズ系の面間隔測
定も可能になる。
Therefore, according to the present invention, it becomes possible to measure the interplanar distance of a lens system including a zoom lens, which was impossible to measure with the prior art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1121はこの発明に係るレンズの面間隔測定計の一
例を示す系統図、第2図〜第4図は面間隔測定の動作説
明に供する図、第5図は面間隔測定のための一例を示す
フローチャート、第6図は従来の面間隔測定方法を説明
するためのレンズ系の断面図である。 収れん光発光用のレーザー 参照レンズ ・レンズ系(被験レンズ) 撮像レンズ ・フレームメモリ モニタ コンピュータ ピエゾトランスデユーサ ステージ 測長器 第ルンズ ・第2レンズ スペーサ 主鏡枠 頂A反射付近のWr■s&l!の特性 第4図 8:′M験レンズ 第6図 第5図
1121 is a system diagram showing an example of a surface distance measuring meter for a lens according to the present invention, FIGS. 2 to 4 are diagrams for explaining the operation of surface distance measurement, and FIG. 5 is an example for surface distance measurement. The flowchart shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of a lens system for explaining a conventional surface distance measurement method. Laser reference lens/lens system for emitting convergent light (test lens) Imaging lens/frame Memory monitor Computer piezo transducer stage Length measuring instrument Second lens/spacer Wr■s&l near the top A reflection of the primary mirror frame! Characteristics of Fig. 4 8: 'M experimental lens Fig. 6 Fig. 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)収れん光である被験光を生成する手段と、複数の
構成レンズを組み込んだ被験レンズ若しくは収れん光の
収れん点を、被験レンズの光軸方向に移動する手段と、 その移動量を測定する手段と、 上記収れん光が被験レンズを構成するレンズの各々の面
の頂点近傍で頂点、反射されたことを検出する検出手段
と、 上記移動量測定手段と検出手段から上記収れん点若しく
は被験レンズを構成するレンズの各々の面での頂点反射
位置を求め、これと上記被験レンズの構成レンズの曲率
半径および屈折率から、これら構成レンズ間の面間隔を
計測する面間隔測定手段とで構成されてなることを特徴
とするレンズの面間隔測定計。
(1) A means for generating test light that is convergent light, a means for moving a test lens incorporating a plurality of component lenses or a convergence point of the convergent light in the optical axis direction of the test lens, and measuring the amount of movement thereof. means for detecting that the convergent light is reflected near the apex of each surface of the lens constituting the test lens; detecting the convergence point or the test lens from the movement amount measuring means and the detection means; It consists of a surface spacing measuring means that determines the apex reflection position on each surface of the constituent lenses, and measures the surface spacing between these constituent lenses from this and the radius of curvature and refractive index of the constituent lenses of the test lens. A lens surface distance measuring meter characterized by:
(2)請求項1において、上記収れん点若しくは被験レ
ンズを構成するレンズの各々の面での頂点反射を検出す
る手段として干渉計が使用されてなることを特徴とする
レンズの面間隔測定計。
(2) A lens surface spacing measuring instrument according to claim 1, characterized in that an interferometer is used as means for detecting the convergence point or vertex reflection on each surface of the lens constituting the test lens.
(3)請求項2において、干渉計若しくは被験レンズを
光軸方向に動かすに伴い、波面収差が極小となる点を、
構成レンズの各々の面の頂点反射点としたことを特徴と
するレンズの面間隔測定計。
(3) In claim 2, the point at which the wavefront aberration becomes minimum as the interferometer or the test lens is moved in the optical axis direction is defined as
A lens surface spacing meter characterized in that the apex reflection point of each surface of the constituent lenses is taken as the apex reflection point.
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