JP2020060480A - Eccentricity measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検光学系の偏心量を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the amount of eccentricity of a test optical system.
複数のレンズにより構成される光学系では、いずれかのレンズが光軸からずれて配置されることで光学性能が低下する。このため、光軸からのレンズのずれ(偏心)を高精度に測定して、レンズの配置を再調整したり、レンズの製造工程を見直したりする必要がある。偏心を測定する方法としては、オートコリメーション法がある。この方法では、光学系の一部を光軸方向に駆動して指標を被検面の見かけの曲率中心位置に投影し、測定基準軸に対する被検面からの反射像の位置に基づいて被検面の偏心量を算出する。 In an optical system composed of a plurality of lenses, the optical performance deteriorates because any one of the lenses is displaced from the optical axis. Therefore, it is necessary to measure the deviation (eccentricity) of the lens from the optical axis with high accuracy, readjust the lens arrangement, and review the lens manufacturing process. As a method for measuring the eccentricity, there is an autocollimation method. In this method, a part of the optical system is driven in the direction of the optical axis to project the index on the apparent center of curvature of the surface to be inspected, and the inspection is performed based on the position of the reflection image from the surface to be inspected with respect to the measurement reference axis. Calculate the amount of eccentricity of the surface.
特許文献1には、光源からの光をその集光位置を調整する光学系を通して被検光学系の被検面に照射し、被検光学系を回転させた状態で反射像を撮像し、反射像の回転半径および回転方向を測定することで、被検面の偏心量を求める方法が開示されている。 In Patent Document 1, light from a light source is irradiated onto a surface to be inspected of an optical system to be inspected through an optical system that adjusts a condensing position, and a reflection image is taken in a state where the optical system to be inspected is rotated and reflected. A method of determining the amount of eccentricity of the surface to be inspected by measuring the rotation radius and the rotation direction of the image is disclosed.
また、特許文献2には、被検光学系を回転させずに、被検光学系の一部を光軸に直交する方向に駆動し、被検面の反射像が基準位置に位置するときの駆動量から被検面の偏心量を測定する方法が開示されている。この方法では、光が垂直に照射されない(曲率中心位置に集光されない)面での反射光は発散して強度が弱くなり検出されず、光が垂直に照射される面からの反射光に応じた信号のみが得られる。また、被検面より前方の面偏心によって被検面からの反射像の位置が変化するため、被検面より前方の面偏心を考慮して、近軸の光線追跡計算により被検面の偏心量が算出される。 Further, in Patent Document 2, when a part of the optical system to be inspected is driven in a direction orthogonal to the optical axis without rotating the optical system to be inspected and the reflection image of the inspected surface is located at the reference position. A method of measuring the amount of eccentricity of the surface to be inspected from the driving amount is disclosed. In this method, the reflected light on the surface where the light is not vertically irradiated (concentrated at the center of curvature) is diverged and the intensity is weakened and is not detected. Depending on the reflected light from the surface where the light is vertically irradiated, Only the signal obtained is obtained. Further, since the position of the reflected image from the surface to be inspected changes due to the surface eccentricity in front of the surface to be inspected, the surface eccentricity in front of the surface to be inspected is taken into consideration, and the eccentricity of the surface to be inspected by paraxial ray tracing calculation The amount is calculated.
複数のレンズユニットを含む光学系には、レンズユニット間の間隔を変化させて光学倍率を変更するズーム機能を有するものがある。ただし、ズームによって、いずれかのレンズユニットを構成するレンズに偏心が生じるおそれがあるため、様々なズーム状態(例えば、ワイド、ミドル、テレ)で偏心測定を行う必要がある。 Some optical systems including a plurality of lens units have a zoom function that changes the optical magnification by changing the distance between the lens units. However, since there is a risk of decentering of the lens that constitutes one of the lens units due to zooming, it is necessary to perform decentering measurement in various zoom states (for example, wide, middle, and tele).
しかしながら、偏心測定を行う被検面の数が多いと、測定に要する時間が長くなる。しかも、レンズ数が多いレンズユニットには、高精度な偏心測定が困難な被検面が存在する場合がある。 However, if the number of test surfaces on which eccentricity measurement is performed is large, the time required for measurement becomes long. In addition, a lens unit having a large number of lenses may have a surface to be inspected for which highly accurate decentering measurement is difficult.
本発明は、偏心測定に要する時間を短縮し、さらに測定が難しい被検面に対しても精度良く偏心測定を行えるようにした偏心量測定方法を提供する。 The present invention provides a method for measuring the amount of eccentricity that shortens the time required for measuring the eccentricity, and that enables accurate measurement of the eccentricity even on a surface to be measured that is difficult to measure.
本発明の一側面としての偏心量測定方法は、それぞれ1つ以上のレンズを含む複数のレンズユニットにより構成される被検光学系における偏心量を測定する方法である。該方法は、被検光学系の第1の状態において、対物光学系からの光を用いた測定により、被検光学系における被検面の偏心に関する第1のデータを取得する第1のステップと、被検光学系の第1の状態とはレンズユニット間の間隔が異なる第2の状態において、対物光学系からの光を用いた測定により、被検面の偏心に関する第2の測定データを取得する第2のステップと、第1および第2のデータを用いて、被検面の偏心量を取得する第3のステップとを有することを特徴とする。 An eccentricity amount measuring method according to one aspect of the present invention is a method of measuring an eccentricity amount in an optical system to be tested, which is composed of a plurality of lens units each including one or more lenses. The method includes a first step of obtaining first data regarding decentering of a surface to be inspected in the optical system to be measured by measurement using light from the objective optical system in a first state of the optical system to be inspected. , In the second state in which the distance between the lens units is different from the first state of the optical system to be inspected, the second measurement data regarding the eccentricity of the inspected surface is obtained by the measurement using the light from the objective optical system. And a third step of acquiring the amount of eccentricity of the surface to be inspected by using the first and second data.
また、本発明の他の一側面としての偏心量測定方法は、それぞれ1つ以上のレンズを含む複数のレンズユニットにより構成される被検光学系における偏心量を測定する方法である。該方法は、複数のレンズユニットのそれぞれを単独のレンズユニットにした第1の状態において、対物光学系からの光を用いた測定により、該単独のレンズユニットにおける被検面の偏心に関する第1のデータを取得する第1のステップと、複数のレンズユニットにより被検光学系を構成した第2の状態において、第1のデータを用いて被検面の偏心量を取得する第2のステップとを有することを特徴とする。 A method of measuring the amount of eccentricity according to another aspect of the present invention is a method of measuring the amount of eccentricity in an optical system to be tested, which is composed of a plurality of lens units each including one or more lenses. According to the method, in a first state in which each of the plurality of lens units is a single lens unit, measurement is performed using light from the objective optical system to determine a first decentering of a surface to be inspected in the single lens unit. The first step of acquiring data and the second step of acquiring the decentering amount of the surface to be measured using the first data in the second state in which the optical system to be measured is composed of a plurality of lens units It is characterized by having.
なお、上記方法を用いて被検光学系における偏心量を測定する装置および上記方法に従う処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。 An apparatus for measuring the amount of eccentricity in the optical system to be tested using the above method and a computer program that causes a computer to perform the processing according to the above method also constitute another aspect of the present invention.
本発明によれば、偏心測定に要する時間を短縮することができ、さらに測定が難しい被検面に対しても精度良く偏心測定を行うことができる。 According to the present invention, the time required for the eccentricity measurement can be shortened, and further, the eccentricity measurement can be accurately performed even on the surface to be measured which is difficult to measure.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1である偏心測定装置の構成を示している。図1において、図の左右方向に延びる軸をX軸とし、後述する被検光学系(被検レンズ)6の第1面の頂点を原点とした左方向をマイナスで、右方向をプラスで表現する。また、図の上下方向に延びる軸をY軸とし、図の紙面に垂直に延びる軸をZ軸とする。 First Embodiment FIG. 1 shows the configuration of an eccentricity measuring device that is a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an axis extending in the left-right direction in the figure is defined as an X-axis, a left direction with respect to an apex of a first surface of a test optical system (test lens) 6 to be described later as an origin is represented by a minus, and a right direction is represented by a plus. To do. Further, the axis extending in the vertical direction in the figure is the Y axis, and the axis extending perpendicular to the paper surface of the figure is the Z axis.
照明光源1からの光は指標チャート2を照明する。指標チャート2を透過した光は、ハーフミラー(ビームスプリッター)3を透過し、コリメーター4により平行光に変換され、対物光学系(対物レンズ)5を通過して被検光学系6に照射される。被検光学系6の被検面6aで反射した光は、対物光学系5とコリメーター4を通過して結像面チャート7上に像(反射像)を形成する。反射像および結像面チャート7は、結像レンズ8を介して受光センサとしてのイメージセンサ9により撮像される。 The light from the illumination light source 1 illuminates the index chart 2. The light transmitted through the index chart 2 is transmitted through the half mirror (beam splitter) 3, is converted into parallel light by the collimator 4, passes through the objective optical system (objective lens) 5, and is irradiated onto the optical system 6 to be tested. It The light reflected by the surface 6 a of the optical system 6 to be inspected passes through the objective optical system 5 and the collimator 4 and forms an image (reflection image) on the image plane chart 7. The reflected image and the image plane chart 7 are picked up by an image sensor 9 as a light receiving sensor via an image forming lens 8.
指標チャート2において透過部を形成する小径のアパーチャは、十字線、Y軸またはZ軸に対して非対称な形状を有する。結像面チャート7には、十字の点線が描画されており、点線が交差する座標を原点(光軸)としている。 In the index chart 2, the small-diameter aperture forming the transmissive portion has a shape that is asymmetric with respect to the cross line, the Y axis, or the Z axis. A cross-shaped dotted line is drawn on the imaging plane chart 7, and the coordinates at which the dotted lines intersect are the origin (optical axis).
指標チャート2と結像面チャート7はハーフミラー3に対して等価な位置に配置されているため、指標チャート2の反射像は、結像面チャート7の位置に、反転した等倍像として形成される。 Since the index chart 2 and the image plane chart 7 are arranged at positions equivalent to the half mirror 3, the reflected image of the index chart 2 is formed at the position of the image plane chart 7 as an inverted equal-magnification image. To be done.
対物光学系5は、駆動ステージ10上に配置され、駆動ステージ10によって光軸(X)方向に駆動される。被検光学系6は、回転ステージ11により保持されるとともに光軸を中心に回転される。 The objective optical system 5 is disposed on the drive stage 10 and is driven by the drive stage 10 in the optical axis (X) direction. The test optical system 6 is held by the rotary stage 11 and is rotated about the optical axis.
イメージセンサ9は、CMOSカメラまたはCCDカメラであり、被検光学系6内の被検面6aで反射した指標チャート2の反射像の光強度を撮像する。コンピュータ12は、イメージセンサ9により撮像された反射像の位置座標を取得し、これを用いて被検面6aの偏心量を算出する。コンピュータ12は、駆動ステージ10および回転ステージ11の駆動を制御する。 The image sensor 9 is a CMOS camera or a CCD camera, and captures the light intensity of the reflected image of the index chart 2 reflected by the surface 6a to be inspected in the optical system 6 to be inspected. The computer 12 acquires the position coordinates of the reflection image captured by the image sensor 9, and uses this to calculate the amount of eccentricity of the test surface 6a. The computer 12 controls driving of the drive stage 10 and the rotary stage 11.
偏心測定時には、対物光学系5を駆動ステージ10によって光軸方向に移動させ、被検光学系6の各被検面の見かけの球心位置に指標チャート2の像を投影する。被検光学系6を回転ステージ11により光軸(X軸)回りで回転させると、被検面6aで反射した光が作る像は円弧を描く。円弧の半径は、被検面6aの偏心量に依存した値であり、近軸近似の光線追跡計算をすることで偏心量を取得する。 At the time of eccentricity measurement, the objective optical system 5 is moved in the optical axis direction by the drive stage 10, and the image of the index chart 2 is projected on the apparent spherical center position of each test surface of the test optical system 6. When the test optical system 6 is rotated around the optical axis (X axis) by the rotary stage 11, the image reflected by the test surface 6a forms an arc. The radius of the arc is a value that depends on the amount of eccentricity of the surface 6a to be inspected, and the amount of eccentricity is acquired by performing paraxial approximation ray tracing calculation.
被検光学系6は、光学倍率を変更するズームが可能なズームレンズであり、ズームに際して相互間の間隔が変化する複数のレンズユニットにより構成されている。それぞれのレンズユニットは、1つ以上のレンズにより構成されている。被検光学系6のズーム状態(第1および第2の状態:以下、ズームステートという)には、光学倍率が低いワイドや光学倍率が高いテレがある。 The optical system 6 to be inspected is a zoom lens capable of zooming by changing the optical magnification, and is composed of a plurality of lens units whose mutual intervals change during zooming. Each lens unit is composed of one or more lenses. The zoom state (first and second states: hereinafter referred to as zoom state) of the optical system 6 to be inspected includes wide with low optical magnification and tele with high optical magnification.
本実施例および後述する他の実施例では、対物光学系5からの光を用いたオートコリメーション法により被検面の偏心量を測定する。ただし、前述したように、被検光学系6を構成するレンズ数が多くなると、偏心測定が難しい被検面が存在するおそれがある。具体的には、以下のような要因で偏心測定が難しくなる。
・見かけの球心位置が長すぎて対物光学系5を駆動することができない。
・見かけの球心位置が短すぎて対物光学系5が被検光学系6と干渉する。
・被検面の偏心量が大きいことによりイメージセンサ9の撮像視野外に反射像が結像する。
・複数の被検面の見かけの球心位置が互いに近いために反射像と被検面との対応関係が分からない。
・球面収差により、反射像がボケる。
In this embodiment and other embodiments described later, the amount of eccentricity of the surface to be inspected is measured by the autocollimation method using the light from the objective optical system 5. However, as described above, when the number of lenses forming the test optical system 6 increases, there may be a test surface on which decentering measurement is difficult. Specifically, the eccentricity measurement becomes difficult due to the following factors.
-The apparent optical axis position is too long to drive the objective optical system 5.
The objective optical system 5 interferes with the test optical system 6 because the apparent spherical center position is too short.
The reflected image is formed outside the imaging field of the image sensor 9 due to the large eccentricity of the surface to be inspected.
-The apparent spherical center positions of a plurality of surfaces to be inspected are close to each other, so that the correspondence between the reflection image and the surfaces to be inspected cannot be known.
-The reflected image is blurred due to spherical aberration.
実施例1は、上記のような偏心測定が困難な被検面でも精度良くその被検面の偏心量を測定することができる偏心量測定方法を提供する。具体的には、偏心測定が困難な被検面については偏心測定を行わず、異なるズームステートで測定した反射像の回転半径または偏心量を用いて、当該被検面の偏心量を算出する。 The first embodiment provides an eccentricity amount measuring method capable of accurately measuring the eccentricity amount of the surface to be inspected, which is difficult to measure the eccentricity as described above. Specifically, the eccentricity measurement is not performed for the surface to be measured whose eccentricity is difficult, and the eccentricity amount of the surface to be measured is calculated using the radius gyration or the eccentricity of the reflection image measured in different zoom states.
その前提として、ズームステートが変わる前後にレンズユニットの偏心は変化するが、レンズユニット内の相対的な偏心量は変わらないとして、被検光学系6を回転させながらレンズユニット内の1つの反射像の回転半径を測定する。そして、ズームステートが変わる前に測定した反射像の回転半径を用いて、ズームステートが変わる前後のレンズユニット内のその他の測定していない被検面の偏心量を求める。 As a premise, the eccentricity of the lens unit changes before and after the zoom state changes, but it is assumed that the relative eccentricity amount in the lens unit does not change and one reflection image in the lens unit is rotated while rotating the optical system 6 to be tested. Measure the radius of gyration of. Then, using the radius gyration of the reflected image measured before the zoom state changes, the eccentricity amount of the other unmeasured test surface in the lens unit before and after the zoom state change is obtained.
図2を用いて、本実施例の偏心量測定方法について具体的に説明する。図中のSはステップを意味する。 The eccentricity amount measuring method of this embodiment will be specifically described with reference to FIG. S in the figure means a step.
ステップ1では、被検光学系6のズームステートの数をM個、被検光学系6を構成するレンズユニットの数をG個とする。ここでは例として、被検光学系6は3つのレンズユニットにより構成され(G=3)、それぞれのレンズユニットは3つのレンズにより構成されているものとする。偏心測定を行うべき被検面の数は、レンズの数が9枚であるので18枚である。また、被検光学系6における最も前側(図1における最も左側)のレンズユニットを第1レンズユニットとし、後側に順に第2および第3レンズユニットとする。被検光学系6は、レンズユニット相互間の間隔を変えることでズームを行う。ここでは例として、ズームステートが3つあり(M=3)、それぞれのズームステートをj(=1,2,3)で表す。 In step 1, the number of zoom states of the test optical system 6 is M, and the number of lens units forming the test optical system 6 is G. Here, as an example, it is assumed that the test optical system 6 is composed of three lens units (G = 3), and each lens unit is composed of three lenses. The number of surfaces to be inspected for eccentricity measurement is 18 because the number of lenses is 9. Further, the frontmost lens unit (the leftmost unit in FIG. 1) in the optical system 6 to be tested is the first lens unit, and the rearward lens units are the second and third lens units in order. The test optical system 6 performs zooming by changing the distance between the lens units. Here, as an example, there are three zoom states (M = 3), and each zoom state is represented by j (= 1, 2, 3).
ズームステートjにおける第i面の曲率半径、面間隔および屈折率をそれぞれ、R(i),d(i,j)およびn(i)とする。iは、1から18の整数である。ズームステートjにおける第i面の偏心量をΔy(i,j)、イメージセンサ9における第i面からの反射光により形成される反射像の回転半径をr(i,j)とする。ここでは、Y方向の偏心のみについて説明する。なお、被検光学系6を回転させずに、反射像の回転半径の代わりにイメージセンサ9における反射像の位置座標と結像面チャート7の像の中心座標との差を用いてもよい。 The radius of curvature, the surface spacing, and the refractive index of the i-th surface in zoom state j are R (i), d (i, j), and n (i), respectively. i is an integer from 1 to 18. The eccentric amount of the i-th surface in the zoom state j is Δy (i, j), and the radius of rotation of the reflected image formed by the reflected light from the i-th surface of the image sensor 9 is r (i, j). Here, only the eccentricity in the Y direction will be described. Instead of rotating the test optical system 6, the difference between the position coordinate of the reflected image on the image sensor 9 and the center coordinate of the image on the image plane chart 7 may be used instead of the radius gyration of the reflected image.
以下のステップの偏心量測定処理は、コンピュータ12がコンピュータプログラムに従って実行する。 The eccentricity amount measurement process of the following steps is executed by the computer 12 according to a computer program.
ステップ2では、コンピュータ12は、ズームステート1〜3のそれぞれにおけるイメージセンサ9上での各被検面の反射像の回転半径(被検光学系6を回転させたときの反射像の軌跡の半径)を測定する。このステップ2が、第1のステップおよび第2のステップに相当する。また、ズームステート1〜3で得られる反射像の回転半径が、複数のズームステートのそれぞれで得られる被検面の偏心に関する第1のデータおよび第2のデータに相当する。 In step 2, the computer 12 causes the rotation radius of the reflected image of each surface to be inspected on the image sensor 9 in each of the zoom states 1 to 3 (the radius of the trajectory of the reflected image when the optical system 6 to be inspected is rotated). ) Is measured. This step 2 corresponds to the first step and the second step. Further, the turning radii of the reflected images obtained in the zoom states 1 to 3 correspond to the first data and the second data regarding the eccentricity of the surface to be inspected obtained in each of the plurality of zoom states.
ここでの説明では、ズームステート1〜3のそれぞれにおいて、第1レンズユニットの第1面から第6面の反射像の回転半径r(1〜6,1〜3)を全て測定できたものとする。また、第2レンズユニットについては、ズームステート1では第7面〜第9面の反射像の回転半径r(7〜9,1)のみを測定でき、ズームステート2では第9面〜第11面の反射像の回転半径r(9〜11,2)のみを測定できたものとする。さらに、ズームステート3では、第11面と第12面の反射像の回転半径r(11〜12,3)のみを測定できたものとする。ズームステートごとに反射像の回転半径rが測定できる被検面が異なるのは、ズームによってレンズユニット間の間隔が変わることで、前述した5つの要因が変化し、反射像の回転半径rを測定できる被検面と測定できない被検面も変化するためである。 In the description here, it is assumed that all of the radius gyrations r (1 to 6, 1 to 3) of the reflected images of the first surface to the sixth surface of the first lens unit can be measured in each of the zoom states 1 to 3. To do. Regarding the second lens unit, in the zoom state 1, it is possible to measure only the radii of rotation r (7 to 9, 1) of the reflected images of the seventh surface to the ninth surface, and in the zoom state 2, the ninth surface to the eleventh surface. It is assumed that only the radius of gyration r (9 to 11, 2) of the reflection image of can be measured. Furthermore, in zoom state 3, it is assumed that only the radii of rotation r (11 to 12,3) of the reflected images of the 11th and 12th surfaces can be measured. The rotation radius r of the reflected image can be measured for each zoom state is different because the distance between the lens units changes depending on the zoom, and the above-mentioned five factors change to measure the rotation radius r of the reflected image. This is because the test surface that can be measured and the test surface that cannot be measured change.
次のステップ3以降が第3のステップに相当する。ステップ3では、コンピュータ12は、第pレンズユニットのpを1をセットする。 The following step 3 and subsequent steps correspond to the third step. In step 3, the computer 12 sets p of the p-th lens unit to 1.
ステップ4では、コンピュータ12は、ズームにより発生する第2レンズユニットの傾き誤差は小さいもして、ズームステート2,3におけるズームステート1に対する第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2),Δv(2,3)を計算する。 In step 4, the computer 12 determines that the tilt error of the second lens unit caused by the zoom is small, and the relative parallel eccentricity Δv (2,2) of the second lens unit in the zoom states 2 and 3 with respect to the zoom state 1 is small. Calculate Δv (2,3).
次にステップ5では、コンピュータ12は、上述したレンズユニットの相対平行偏心量を用いて、レンズユニット内の各被検面の偏心量を計算する。ステップ4とステップ5は、ステップ6にてpがGになるまでステップ7を介して繰り返される。ステップ7では、コンピュータ12はpを1つインクリメントしてステップ4に戻る。 Next, in step 5, the computer 12 uses the relative parallel eccentricity amount of the lens unit described above to calculate the eccentricity amount of each test surface in the lens unit. Steps 4 and 5 are repeated through step 7 until p reaches G in step 6. In step 7, the computer 12 increments p by 1 and returns to step 4.
第1レンズユニットについては、各ズームステートで全ての被検面の反射像が測定できているので、相対平行偏心量を計算せずに、ズームステート1〜3のそれぞれでの第1レンズユニット内の被検面の偏心量Δy(1〜6,1〜3)をステップ2で測定された反射像の回転半径r(1〜6,1〜3)から計算する。 With respect to the first lens unit, since the reflected images of all the surfaces to be inspected can be measured in each zoom state, the inside of the first lens unit in each of zoom states 1 to 3 is calculated without calculating the relative parallel decentering amount. The eccentricity amount Δy (1 to 6, 1 to 3) of the surface to be inspected is calculated from the radius gyration r (1 to 6, 1 to 3) of the reflection image measured in step 2.
ズームステート1では、第7〜9面の反射像の回転半径Δr(7〜9)が測定できているので、それぞれの偏心量Δy(7〜9,1)を計算できる。第7〜9面の偏心量Δyの計算には、計算された第1〜6面の偏心量Δy(1〜6,1)を用いて近軸の光線追跡の演算を行う。 In the zoom state 1, since the turning radii Δr (7 to 9) of the reflected images on the 7th to 9th surfaces can be measured, the respective eccentricity amounts Δy (7 to 9, 1) can be calculated. In the calculation of the eccentricity amount Δy of the seventh to ninth surfaces, paraxial ray tracing calculation is performed using the calculated eccentricity amount Δy (1 to 6,1) of the first to sixth surfaces.
次に、コンピュータ12は、ズームステート2におけるイメージセンサ9上での第9面の反射像の回転半径がr(9,2)となる第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2)を計算する。ここでは、ズームステート2における第1〜6面の偏心量Δy(1〜6,2)と、ズームステート1における第7〜9面の偏心量Δy(7〜9,1)と、被検光学系6の設計値としての曲率半径R(1〜9)、面間隔d(1〜8,2)および屈折率n(1〜8)とを用いて、近軸の光線追跡の演算を行う。ズームステート2における第7〜9面の偏心量Δy(7〜9,2)は、ズームステート1における第7〜9面の偏心量Δy(7〜9,1)とズームステート2における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2)とを用いて、式(1)により演算することができる。 Next, the computer 12 causes the relative parallel decentering amount Δv (2,2) of the second lens unit in which the radius of gyration of the reflected image of the ninth surface on the image sensor 9 in the zoom state 2 is r (9,2). To calculate. Here, the eccentricity amounts Δy (1 to 6, 2) of the first to sixth surfaces in the zoom state 2, the eccentricity amounts Δy (7 to 9,1) of the seventh to ninth surfaces in the zoom state 1, and the optical test object. Using the radius of curvature R (1 to 9), the surface spacing d (1 to 8, 2), and the refractive index n (1 to 8) as the design values of the system 6, paraxial ray tracing calculation is performed. The eccentricity amount Δy (7 to 9,2) of the seventh to ninth surfaces in the zoom state 2 is the eccentricity amount Δy (7 to 9,1) of the seventh to ninth surfaces in the zoom state 1 and the second lens in the zoom state 2. Using the relative parallel eccentricity amount Δv (2,2) of the unit, the calculation can be performed by the equation (1).
次に、コンピュータ12は、測定されたズームステート2における第10面および第11面の反射像の回転半径r(10,2),r(11,2)と、ズームステート2における第1〜9面の偏心量Δy(1〜9,2)と、被検光学系6の設計値としての曲率半径R(1〜11)、面間隔d(1〜10,2)、屈折率n(1〜10)から、第10面と11面の偏心量Δy(10,2),Δy(11,2)を計算する。 Next, the computer 12 measures the radii of gyration r (10,2), r (11,2) of the reflected images of the tenth surface and the eleventh surface in the zoom state 2 and the first to the ninth in the zoom state 2. Surface eccentricity Δy (1 to 9, 2), radius of curvature R (1 to 11) as a design value of the optical system 6 to be tested, surface spacing d (1 to 10, 2), refractive index n (1 to 1) From 10), the eccentricity amounts Δy (10,2) and Δy (11,2) of the 10th and 11th surfaces are calculated.
次に、コンピュータ12は、ズームステート3におけるイメージセンサ9上での第11面の反射像の回転半径がr(11,3)となる第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,3)を計算する。ここでは、ズームステート2における第7〜11面の偏心量Δy(7〜11,2)と、ズームステート3における第1〜6面の偏心量Δy(1〜6,3)と、被検光学系6の設計値としての曲率半径R(1〜11)、面間隔d(1〜10,3)および屈折率n(1〜10)とを用いて、近軸の光線追跡の演算を行う。ズームステート3における第7〜11面の偏心量Δy(7〜11,3)は、ズームステート2における第7〜11面の偏心量Δy(7〜11,2)と、ズームステート2における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2)と、ズームステート3における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,3)とを用いて、式(2)により演算することができる。 Next, the computer 12 causes the relative parallel decentering amount Δv (2,3) of the second lens unit in which the radius of gyration of the reflected image of the eleventh surface on the image sensor 9 in the zoom state 3 is r (11,3). To calculate. Here, the eccentricity amounts Δy (7 to 11,2) of the 7th to 11th surfaces in the zoom state 2, the eccentricity amounts Δy (1 to 6, 3) of the 1st to 6th surfaces in the zoom state 3, and the optical test object. Using the radius of curvature R (1 to 11), the surface distance d (1 to 10, 3), and the refractive index n (1 to 10) as the design values of the system 6, paraxial ray tracing calculation is performed. The eccentricity amount Δy (7 to 11,3) of the seventh to eleventh surfaces in the zoom state 3 is equal to the eccentricity amount Δy (7 to 11,2) of the seventh to eleventh surfaces in the zoom state 2 and the second amount in the zoom state 2. The relative parallel eccentricity amount Δv (2,2) of the lens unit and the relative parallel eccentricity amount Δv (2,3) of the second lens unit in the zoom state 3 can be used to perform the calculation by Expression (2).
また、コンピュータ12は、ズームステート3における第12面の偏心量Δy(12,3)は、測定されたズームステート3における第12面の反射像の回転半径r(12,3)とズームステート3における第1〜11面の偏心量Δy(1〜11,3)と、被検光学系6の設計値としての曲率半径R(1〜12)、面間隔d(1〜11,3)および屈折率n(1〜11)とを用いて演算する。これで、ズームステート3における第2レンズユニット内の全ての面に対する測定が行われたことになる。 Further, the computer 12 determines that the eccentricity Δy (12,3) of the twelfth surface in the zoom state 3 is the measured rotation radius r (12,3) of the reflected image of the twelfth surface in the zoom state 3 and the zoom state 3 Eccentricity amount Δy (1 to 11, 3) of the 1st to 11th surfaces, radius of curvature R (1 to 12) as a design value of the optical system 6 to be measured, surface distance d (1 to 11, 3), and refraction Calculation is performed using the rate n (1 to 11). With this, the measurement is performed on all the surfaces in the second lens unit in the zoom state 3.
さらにコンピュータ12は、ズームステート2における第12面の偏心量Δy(12,2)を、ズームステート3で測定および計算された第12面の偏心量Δy(12,3)と、ズームステート2における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2)と、ズームステート3における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,3)とを用いて、式(3)により計算する。 Further, the computer 12 calculates the eccentricity amount Δy (12,2) of the twelfth surface in the zoom state 2 and the eccentricity amount Δy (12,3) of the twelfth surface measured and calculated in the zoom state 3 and the zoom state 2 in the zoom state 2. The relative parallel eccentricity amount Δv (2,2) of the second lens unit and the relative parallel eccentricity amount Δv (2,3) of the second lens unit in the zoom state 3 are used to calculate by Expression (3).
これで、ズームステート2における第2レンズユニット内の全ての被検面に対する測定が行われたことになる。 With this, the measurement is performed on all the surfaces to be inspected in the second lens unit in the zoom state 2.
また、コンピュータ12は、ズームステート1における第10〜12面の偏心量Δy(10〜12,1)を、ズームステート2における第10〜12面の偏心量Δy(10〜12,2)とズームステート2における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,2)とを用いて式(4)により、またはズームステート3における第10〜12面の偏心量Δy(10〜12,3)とズームステート3における第2レンズユニットの相対平行偏心量Δv(2,3)とを用いて式(5)により計算する。 Further, the computer 12 zooms the eccentricity amount Δy (10 to 12,1) of the 10th to 12th surfaces in the zoom state 1 and the eccentricity amount Δy (10 to 12,2) of the 10th to 12th surfaces in the zoom state 2. Using the relative parallel eccentricity amount Δv (2,2) of the second lens unit in the state 2 and the eccentricity amount Δy (10-12,3) of the 10th to 12th surfaces in the zoom state 3 and The relative parallel eccentricity amount Δv (2,3) of the second lens unit in the zoom state 3 is used to calculate by the equation (5).
ここで、iは10〜12の整数である。これで、ズームステート1における第2レンズユニット内の全ての被検面に対する測定が行われたことになる。 Here, i is an integer of 10-12. With this, the measurement is performed on all the surfaces to be inspected in the second lens unit in the zoom state 1.
以上の方法により全てのズームステートにおける第2レンズユニット内の全ての被検面の偏心量を測定する。また、第3レンズユニットについても、第2レンズユニットの各被検面の偏心量を計算した方法と同様の方法で、全てのズームステートにおける全ての被検面の偏心量を計算する。 By the above method, the eccentricity amounts of all the test surfaces in the second lens unit in all zoom states are measured. Also for the third lens unit, the eccentricity amount of all the test surfaces in all zoom states is calculated by the same method as the method of calculating the eccentricity amount of each test surface of the second lens unit.
以上説明したように、実施例1では、ズームステートごとに面番号の小さい被検面の偏心量Δyを反射像の回転半径rから順次計算する。異なるズームステートで同じ面番号の被検面の偏心量Δyが得られていると、その被検面を含むレンズユニットの相対的な偏心量Δvを計算することができる。このため、測定していない又は測定が難しい被検面であっても異なるズームステートで測定されていれば、その被検面を含むレンズユニットの相対偏心量Δvを用いてその被検面の偏心量を計算することができる。 As described above, in the first embodiment, the eccentricity amount Δy of the surface to be inspected having a small surface number is sequentially calculated for each zoom state from the rotation radius r of the reflected image. When the eccentricity amount Δy of the surface to be inspected having the same surface number is obtained in different zoom states, the relative eccentricity amount Δv of the lens unit including the surface to be inspected can be calculated. Therefore, even if the surface to be measured is not measured or is difficult to measure, if it is measured in different zoom states, the eccentricity of the surface to be measured is calculated using the relative eccentricity amount Δv of the lens unit including the surface to be measured. The amount can be calculated.
したがって、本実施例によれば、各ズームステートにおいて偏心測定ができない被検面があっても、全てのズームステートにおける全ての被検面の偏心量を得ることができる。また、測定する被検面の数が少ないため、測定時間を短くすることができる。 Therefore, according to the present embodiment, even if there is a test surface for which eccentricity measurement is not possible in each zoom state, it is possible to obtain the eccentricity amount of all test surfaces in all zoom states. Moreover, since the number of test surfaces to be measured is small, the measurement time can be shortened.
なお、レンズユニット内の被検面の数をN、ズームステートの数(本実施例では3)をM個とするとき、全ズームステートにおける全てのレンズユニット内の全ての被検面の偏心を得るには、少なくとも(N+M−1)個の測定値が必要である。 When the number of test surfaces in the lens unit is N and the number of zoom states (3 in this embodiment) is M, the eccentricity of all test surfaces in all lens units in all zoom states is calculated. At least (N + M-1) measurements are required to obtain.
また、本実施例では、例として、ズームに伴うレンズユニットの傾き偏心は小さい場合について説明したが、レンズユニットの平行偏心は小さいものとして、レンズユニットの傾き偏心を算出して各被検面の偏心量を計算することもできる。レンズユニットの傾きの中心座標をそのレンズユニットのうち最も小さい面番号の被検面の頂点座標とすると、例えば、式(1)を式(6)のように変更すればよい。式(6)において、Δθ(2,2)はズームステート2におけるズームステート1に対する第2レンズユニットの傾き偏心量であり、d(k,2)はズームステート2における第k面と第k+1面の間の面間隔である。 Further, in the present embodiment, as an example, the case where the tilt eccentricity of the lens unit due to the zoom is small has been described. However, assuming that the parallel eccentricity of the lens unit is small, the tilt eccentricity of the lens unit is calculated and each of the surfaces to be inspected is calculated. The amount of eccentricity can also be calculated. If the center coordinates of the tilt of the lens unit are the vertex coordinates of the surface to be inspected having the smallest surface number in the lens unit, for example, equation (1) may be changed to equation (6). In Expression (6), Δθ (2, 2) is the tilt eccentric amount of the second lens unit with respect to the zoom state 1 in the zoom state 2, and d (k, 2) is the k-th surface and the k + th surface in the zoom state 2. It is the surface spacing between one surface.
ここで、iは7〜9の整数である。他の式(2)〜(5)も同様に変更すればよい。 Here, i is an integer of 7-9. Other formulas (2) to (5) may be similarly changed.
実施例1ではレンズユニットの平行偏心量または傾き偏心量を計算したが、実施例2ではレンズユニット内の少なくとも2つの被検面の反射像の回転半径を測定し、該レンズユニットの平行偏心量と傾き偏心量の両方を計算することで、より高精度に被検面の偏心量を計算(測定)する。 In the first embodiment, the parallel eccentricity amount or the tilt eccentricity amount of the lens unit is calculated, but in the second embodiment, the radii of rotation of the reflected images of at least two test surfaces in the lens unit are measured, and the parallel eccentricity amount of the lens unit is measured. And the tilt eccentricity amount are both calculated to calculate (measure) the eccentricity amount of the test surface with higher accuracy.
偏心量測定装置の構成と被検光学系6は実施例1と同じである。ここでは、ズームステート1(複数のズームステートの一部)で全ての被検面の偏心量Δy(1〜18,1)が測定できたものとする。また、ズームステート2においてはイメージセンサ9上での第2面と第5面の反射像の回転半径r(2,2),r(5,2)が測定できたものとする。そして、ズームステート2におけるズームステート1に対する第1レンズユニットの相対平行偏心量をΔv(1,2)、傾き偏心量をθ(1,2)とする。 The configuration of the eccentricity measuring device and the optical system 6 to be tested are the same as in the first embodiment. Here, it is assumed that the eccentricity amounts Δy (1 to 18, 1) of all the surfaces to be measured can be measured in the zoom state 1 (a part of the plurality of zoom states). It is also assumed that in the zoom state 2, the radii of rotation r (2,2), r (5,2) of the reflected images of the second surface and the fifth surface on the image sensor 9 can be measured. Then, in the zoom state 2, the relative parallel eccentric amount of the first lens unit with respect to the zoom state 1 is Δv (1,2), and the tilt eccentric amount is θ (1,2).
コンピュータ12は、ズームステート1において測定した第1〜5面の偏心量Δy(1,1)〜Δy(5,1)と、被検光学系6の設計値としての曲率半径R(i=1〜5)、面間隔d(1〜4,2)および屈折率n(1〜4)とを用いて、近軸近似の光線追跡の演算を行う。そして、コンピュータ12は、イメージセンサ9上での第2面と第5面の反射像の回転半径がそれぞれr(2,2),r(5,2)となるズームステート2における第1レンズユニットの平行偏心量Δv(1,2)と傾き偏心量θ(1,2)を計算する。この際、第1レンズユニットの傾きの回転中心は、第1面の頂点座標とする。コンピュータ12は、ズームステート2における第1レンズユニットの各被検面の偏心量Δy(1〜6,2)を、ズームステート1における各被検面の偏心量Δy(1〜6,1)、ズームステート2における第1レンズユニットの平行偏心量Δv(1,2)、傾き偏心量Δθ(1,2)および面間隔d(1〜5,2)を用いて、式(7)により計算することができる。 The computer 12 measures the eccentricity amounts Δy (1,1) to Δy (5,1) of the first to fifth surfaces measured in the zoom state 1 and the radius of curvature R (i = 1) as the design value of the optical system 6 to be tested. ˜5), the surface spacing d (1 to 4, 2) and the refractive index n (1 to 4) are used to perform paraxial approximation ray tracing calculations. Then, the computer 12 causes the first lens unit in the zoom state 2 in which the turning radii of the reflected images of the second surface and the fifth surface on the image sensor 9 are r (2,2) and r (5,2), respectively. The parallel eccentricity amount Δv (1,2) and the tilt eccentricity amount θ (1,2) are calculated. At this time, the rotation center of the tilt of the first lens unit is the vertex coordinates of the first surface. The computer 12 calculates the eccentricity amount Δy (1 to 6, 2) of each surface to be inspected of the first lens unit in the zoom state 2 and the eccentricity amount Δy (1 to 6, 1) of each surface to be inspected in the zoom state 1. It is calculated by the equation (7) using the parallel eccentricity amount Δv (1,2), the tilt eccentricity amount Δθ (1,2) and the surface distance d (1-5,2) of the first lens unit in the zoom state 2. be able to.
ここで、iは1〜6の整数である。以上の方法によって、ズームステート2における第1レンズユニットの全ての被検面の偏心量Δy(1〜6,2)を、第1レンズユニット内の2つの被検面の反射像の回転半径を測定するだけで得ることができる。同様に、ズームステート2における第2レンズユニットおよび第3レンズユニットについても、ズームステート2における第7〜12面と第8面〜18面のうちそれぞれ2つの被検面の反射像の回転半径を測定するだけで、第7〜12面と第8面〜18面の偏心量Δy(7〜18,2)を得ることができる。 Here, i is an integer of 1 to 6. By the above method, the eccentricity amounts Δy (1 to 6, 2) of all the test surfaces of the first lens unit in the zoom state 2 are calculated as the turning radii of the reflection images of the two test surfaces in the first lens unit. You can get it just by measuring. Similarly, regarding the second lens unit and the third lens unit in the zoom state 2, the turning radii of the reflection images of the two test surfaces out of the 7th to 12th surfaces and the 8th to 18th surfaces in the zoom state 2 are calculated. The eccentric amount Δy (7 to 18, 2) of the 7th to 12th surfaces and the 8th to 18th surfaces can be obtained only by measuring.
従来、ズームステート2では18回の偏心測定を行う必要があったが、本実施例の方法では6回の偏心測定を行えばよい。このため、測定時間を1/3に短縮することができる。また、ズーム時にレンズユニットに平行偏心や傾き偏心が生じても、レンズユニット内の被検面の偏心を高精度に測定することができる。 Conventionally, it was necessary to perform 18 times of eccentricity measurement in the zoom state 2, but the method of the present embodiment may perform 6 times of eccentricity measurement. Therefore, the measurement time can be shortened to 1/3. Further, even if parallel eccentricity or tilt eccentricity occurs in the lens unit during zooming, the eccentricity of the surface to be inspected in the lens unit can be measured with high accuracy.
なお、レンズユニット内の被検面の数をN、ズームステートの数(本実施例では3)をM個とするとき、全ズームステートにおける全てのレンズユニット内の全ての被検面の偏心を得るには、少なくとも(N+2M−2)個の測定値が必要である。 When the number of test surfaces in the lens unit is N and the number of zoom states (3 in this embodiment) is M, the eccentricity of all test surfaces in all lens units in all zoom states is calculated. At least (N + 2M-2) measurements are required to obtain.
本実施例の方法を実施例1にも適用することができる。例えば、ズームステート1で第7〜10面、ズームステート2で第9〜11面、ズームステート3で第10〜12面の反射像の回転半径を測定すれば、ズームステート2と3における第2レンズユニットの相対平行偏心量v(2,2〜3)と傾き偏心量θ(2,2〜3)を計算することができる。このため、前述した計算と同様の計算により、各ズームステートにおける第2レンズユニット内の全ての被検面の偏心量を得ることができる。 The method of this embodiment can be applied to the first embodiment. For example, if the turning radii of the reflected images of the 7th to 10th surfaces in the zoom state 1, the 9th to 11th surfaces in the zoom state 2, and the 10th to 12th surfaces in the zoom state 3 are measured, the second rotations in the zoom states 2 and 3 are measured. The relative parallel decentering amount v (2, 2 to 3) and the tilt decentering amount θ (2 to 2) of the lens unit can be calculated. Therefore, it is possible to obtain the eccentricity amount of all the test surfaces in the second lens unit in each zoom state by the same calculation as the above-described calculation.
なお、測定する被検面は連続している必要はなく、測定する被検面間に測定しない被検面があってもよい。例えば、ズームステート1において第9,11,12面の反射像の回転半径を測定し、ズームステート2で第7〜9,12面の反射像の回転半径を測定し、ズームステート3で第8,10,11面の反射像の回転半径を測定すれば、各ズームステートにおける第2レンズユニット内の全ての被検面の偏心量を得ることができる。 The test surface to be measured does not have to be continuous, and there may be a test surface not to be measured between the test surfaces to be measured. For example, in the zoom state 1, the radii of rotation of the reflected images on the 9th, 11th, and 12th surfaces are measured, in the zoom state 2, the radii of rotation of the reflected images on the 7th to 9th, 12th surfaces are measured, and in the zoom state 3, the 8th surface is measured. By measuring the radii of gyrations of the reflected images on the 10th, 10th, and 11th surfaces, the eccentricity of all the surfaces to be detected in the second lens unit in each zoom state can be obtained.
実施例1および実施例2では異なるズームステートにおける面偏心に起因する測定データを用いて被検面の偏心量を計算する方法について説明した。これに対して、実施例3では単独のレンズユニットにおいて得られた偏心測定データを用いて、被検光学系を組み上げた後の偏心量を計算する方法について説明する。 In the first and second embodiments, the method of calculating the eccentricity amount of the surface to be inspected using the measurement data caused by the surface eccentricity in different zoom states has been described. On the other hand, in the third embodiment, a method of calculating the amount of eccentricity after the optical system to be tested is assembled by using the eccentricity measurement data obtained by a single lens unit will be described.
偏心量測定装置の構成と被検光学系6は実施例1と同じである。図3を用いて、本実施例の偏心量測定方法について具体的に説明する。ステップ11(第1のステップ)では、レンズユニットごとに単独で偏心量想定装置に設置する(第1の状態)。そして、コンピュータ12は、単独設置されたレンズユニットの各被検面のイメージセンサ9上での反射像の回転半径(第1のデータ)を測定し、該回転半径を用いて偏心量Δys(i)を計算する。iは1〜18の整数である。本実施例では、一度に偏心測定を行うレンズ数が少なくなるので、偏心測定が容易になる。 The configuration of the eccentricity measuring device and the optical system 6 to be tested are the same as in the first embodiment. The eccentricity amount measuring method of this embodiment will be specifically described with reference to FIG. In step 11 (first step), each lens unit is individually installed in the eccentricity amount estimation device (first state). Then, the computer 12 measures the radius of gyration (first data) of the reflected image on the image sensor 9 of each surface to be inspected of the individually installed lens unit, and uses the radius of gyration to calculate the eccentricity Δys (i). ) Is calculated. i is an integer of 1-18. In this embodiment, the number of lenses for which the eccentricity measurement is performed at one time is small, so that the eccentricity measurement is easy.
次にステップ12では、設計値に従ってレンズユニットを配置し、被検光学系6を組み立てる。 Next, in step 12, the lens units are arranged according to the design values and the optical system 6 to be tested is assembled.
次にステップ13では、組み立てられた被検光学系6を偏心量測定装置に設置し(第2の状態)、各レンズユニットにおける少なくとも2つの被検面の反射像の回転半径を測定する。ここでは、第2,6,8,12,13および16面のイメージセンサ9上での反射像の回転半径r(2),r(6),r(8),r(12),r(13)およびr(16)を測定するものとする。 Next, in step 13, the assembled optical system 6 to be inspected is installed in the decentering amount measuring device (second state), and the radii of gyration of the reflected images of at least two inspected surfaces in each lens unit are measured. Here, the radii of rotation r (2), r (6), r (8), r (12), r (of the reflected image on the image sensor 9 of the second, sixth, eighth, twelve, thirteenth and sixteenth surfaces. 13) and r (16) shall be measured.
次にステップ14では、コンピュータ12は、レンズユニットの偏心量を計算する。まず、偏心量測定装置の光軸に対する第j(=1〜3)レンズユニットの平行偏心量をΔv(j)、傾き偏心量をΔθ(j)とする。コンピュータ12は、レンズユニット単独で測定された各被検面の偏心量Δys(1〜6)と被検光学系6の設計値としての曲率半径R(1〜6)、面間隔d(1〜5)および屈折率n(1〜5)を用いて、近軸近似の光線追跡の演算を行う。この際、コンピュータ12は、第2面と第6面のイメージセンサ9上での反射像の回転半径がそれぞれr(2)とr(6)となる第1レンズユニットの平行偏心量Δv(1)と傾き偏心量Δθ(1)を計算する。 Next, at step 14, the computer 12 calculates the amount of eccentricity of the lens unit. First, the parallel eccentricity amount of the j-th (= 1 to 3) lens unit with respect to the optical axis of the eccentricity amount measuring device is Δv (j), and the tilt eccentricity amount is Δθ (j). The computer 12 uses the lens unit alone to measure the eccentricity Δys (1 to 6) of each surface to be measured, the radius of curvature R (1 to 6) as a design value of the optical system 6 to be measured, and the surface distance d (1 to 1). 5) and the refractive index n (1 to 5) are used to perform paraxial approximation ray tracing calculations. At this time, the computer 12 causes the parallel eccentricity amount Δv (1 of the first lens unit in which the turning radii of the reflected images on the image sensor 9 of the second surface and the sixth surface are r (2) and r (6), respectively. ) And the tilt eccentricity amount Δθ (1) are calculated.
次にステップ15では、コンピュータ12は、レンズユニット内の第i面(i=1〜6)の偏心量Δy(i)を以下の式(8)により計算する。 Next, in step 15, the computer 12 calculates the eccentricity amount Δy (i) of the i-th surface (i = 1 to 6) in the lens unit by the following formula (8).
ここで、iは1〜6の整数である。コンピュータ12は、第2レンズユニットの各被検面の偏心量についても、ステップ14およびステップ15と同様に計算する。すなわち、コンピュータ12は、測定された各被検面の偏心量Δys(1〜12)と設計値としての曲率半径R(1〜12)、面間隔d(1〜11)および屈折率n(1〜11)を用いて、近軸近似の光線追跡の演算を行う。この際、コンピュータ12は、第8面と第12面のイメージセンサ9上での反射像の回転半径がそれぞれr(8)、r(12)となる第2レンズユニットの平行偏心量Δv(2)と傾き偏心量Δθ(2)を計算する。第2レンズユニット内の第i面(i=7〜12)の偏心量Δy(i)は、以下の式(9)で計算することができる。 Here, i is an integer of 1 to 6. The computer 12 also calculates the eccentricity amount of each test surface of the second lens unit in the same manner as in step 14 and step 15. That is, the computer 12 measures the eccentricity amount Δys (1 to 12) of each measured surface, the radius of curvature R (1 to 12) as a design value, the surface distance d (1 to 11), and the refractive index n (1. ~ 11) is used to perform paraxial approximation ray tracing calculations. At this time, the computer 12 causes the parallel eccentricity amount Δv (2 of the second lens unit in which the turning radii of the reflected images of the eighth surface and the twelfth surface on the image sensor 9 are r (8) and r (12), respectively. ) And the tilt eccentricity amount Δθ (2) are calculated. The decentering amount Δy (i) of the i-th surface (i = 7 to 12) in the second lens unit can be calculated by the following equation (9).
ここで、iは7〜12の整数である。コンピュータ12は、第3レンズユニットの各被検面の偏心量についても、ステップ14およびステップ15と同様に計算する。すなわち、コンピュータ12は、測定された各被検面の偏心量Δys(1〜16)と設計値としての曲率半径R(1〜16)、面間隔d(1〜15)および屈折率n(1〜15)を用いて、近軸近似の光線追跡の演算を行う。この際、コンピュータ12は、第13面と第16面のイメージセンサ9上での反射像の回転半径がそれぞれr(13)、r(16)となる第3レンズユニットの平行偏心量Δv(3)と傾き偏心量Δθ(3)を計算する。第3レンズユニット内の第i面(i=13〜18)の偏心量Δy(i)は、以下の式(10)で計算することができる。 Here, i is an integer of 7-12. The computer 12 also calculates the eccentricity amount of each surface to be inspected of the third lens unit in the same manner as in step 14 and step 15. That is, the computer 12 measures the eccentricity Δys (1 to 16) of each measured surface, the radius of curvature R (1 to 16) as a design value, the surface spacing d (1 to 15), and the refractive index n (1. 15) is used to perform paraxial approximation ray tracing calculations. At this time, the computer 12 causes the parallel eccentricity amount Δv (3 of the third lens unit in which the radii of rotation of the reflected images on the image sensor 9 of the 13th and 16th surfaces are r (13) and r (16), respectively. ) And the tilt eccentricity amount Δθ (3) are calculated. The decentering amount Δy (i) of the i-th surface (i = 13 to 18) in the third lens unit can be calculated by the following formula (10).
ここで、iは13〜18の整数である。以上の方法により、レンズユニット単独で取得した偏心測定データを用いて、被検光学系6を組み上げた後の偏心量を計算する。なお、被検光学系6の中で偏心敏感度の高いレンズユニットのみを選択して該レンズユニット単独で偏心測定を行い、被検光学系6を組み上げた後にその偏心測定を行ったレンズユニットのうち少なくとも2つの被検面の偏心測定を行って該レンズユニット内の各被検面の偏心量を求めてもよい。 Here, i is an integer of 13-18. By the above method, the eccentricity measurement data obtained by the lens unit alone is used to calculate the eccentricity amount after the optical system 6 to be tested is assembled. It should be noted that only the lens unit having a high eccentricity sensitivity is selected in the optical system 6 to be measured, the eccentricity measurement is performed by the lens unit alone, and the eccentricity measurement is performed after the optical system 6 is assembled. Of these, at least two test surfaces may be measured for eccentricity to obtain the eccentricity amount of each test surface in the lens unit.
本実施例によれば、それぞれのレンズユニット単独で偏心測定を行うため、高精度な偏心測定を容易に行うことができる。 According to this embodiment, since the eccentricity measurement is performed by each lens unit alone, highly accurate eccentricity measurement can be easily performed.
実施例1〜3では、被検光学系6を回転させ、イメージセンサ9上での被検面の反射像の回転半径から該被検面の偏心量を計算した。これに対して、実施例4では、被検光学系6を回転させずに固定し、対物光学系5を光軸に直交する面内で駆動して、その駆動量から被検面の偏心量を計算する方法を説明する。 In Examples 1 to 3, the test optical system 6 was rotated, and the eccentricity of the test surface was calculated from the radius of gyration of the reflected image of the test surface on the image sensor 9. On the other hand, in Example 4, the test optical system 6 is fixed without being rotated, the objective optical system 5 is driven in a plane orthogonal to the optical axis, and the eccentricity of the test surface is determined from the driving amount. The method of calculating is explained.
図4は、実施例4である偏心測定装置の構成を示している。本実施例の偏心測定装置は、対物光学系5を光軸に直交する面(YZ面)内で駆動するためのYZステージ13が設けられている点と、被検光学系6を回転させる駆動機構がない点で実施例1(図1)の偏心測定装置と異なる。 FIG. 4 shows the configuration of the eccentricity measuring device according to the fourth embodiment. The eccentricity measuring apparatus of the present embodiment is provided with a YZ stage 13 for driving the objective optical system 5 in a plane (YZ plane) orthogonal to the optical axis, and a drive for rotating the test optical system 6. It is different from the eccentricity measuring device of the first embodiment (FIG. 1) in that there is no mechanism.
本実施例における偏心量測定方法は以下の通りである。本実施例では、被検面6aの見かけの球心位置に光が集光するように対物光学系5をX方向に駆動する。このとき、被検面6aで反射した光により形成される指標チャート2の像(反射像)がイメージセンサ9により撮像される。被検面6aが偏心している場合には、反射像の座標が結像面チャート7の像の中心からずれる。 The eccentricity amount measuring method in this embodiment is as follows. In this embodiment, the objective optical system 5 is driven in the X direction so that the light is focused on the apparent spherical center position of the surface 6a to be tested. At this time, the image of the index chart 2 (reflection image) formed by the light reflected by the surface 6 a to be inspected is captured by the image sensor 9. When the surface 6a to be inspected is eccentric, the coordinates of the reflected image deviate from the center of the image on the image plane chart 7.
このため、指標チャート2の像の中心が結像面チャート7の像の中心と一致するように、YZステージ13を用いて対物光学系5をYZ面内で駆動する。そのときの駆動量は、実施例1〜3で説明したイメージセンサ9上での反射像の回転半径に相当する。このため、コンピュータ12は、各被検面における対物光学系5の駆動量を測定し、実施例1〜3にて説明した方法によって各被検面の偏心量を計算する。対物光学系5を光軸に直交するYZ面内で駆動することで、反射像がイメージセンサ9の視野から外れても被検面の偏心量を測定することができる。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Therefore, the objective optical system 5 is driven in the YZ plane using the YZ stage 13 so that the center of the image of the index chart 2 coincides with the center of the image of the image plane chart 7. The driving amount at that time corresponds to the radius of gyration of the reflected image on the image sensor 9 described in the first to third embodiments. Therefore, the computer 12 measures the drive amount of the objective optical system 5 on each surface to be inspected, and calculates the eccentricity amount of each surface to be inspected by the method described in Examples 1 to 3. By driving the objective optical system 5 in the YZ plane orthogonal to the optical axis, it is possible to measure the amount of eccentricity of the test surface even if the reflected image deviates from the field of view of the image sensor 9.
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. It can also be realized by the processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 The embodiments described above are merely representative examples, and various modifications and changes can be made to the embodiments when implementing the present invention.
1 光源
2 指標チャート
5 対物光学系
6 被検光学系
6a 被検面
7 結像面チャート
9 イメージセンサ
11 回転ステージ
12 コンピュータ
1 Light Source 2 Index Chart 5 Objective Optical System 6 Test Optical System 6a Test Surface 7 Imaging Surface Chart 9 Image Sensor 11 Rotary Stage 12 Computer
Claims (11)
前記被検光学系の第1の状態において、対物光学系からの光を用いた測定により、前記被検光学系における被検面の偏心に関する第1のデータを取得する第1のステップと、
前記被検光学系の前記第1の状態とは前記レンズユニット間の間隔が異なる第2の状態において、前記対物光学系からの光を用いた測定により、前記被検面の偏心に関する第2の測定データを取得する第2のステップと、
前記第1および第2のデータを用いて、前記被検面の偏心量を取得する第3のステップとを有することを特徴とする偏心量測定方法。 A method for measuring an eccentricity amount in an optical system to be tested, which is composed of a plurality of lens units each including one or more lenses,
A first step of obtaining, in the first state of the test optical system, first data regarding decentering of a test surface in the test optical system by measurement using light from the objective optical system;
In the second state in which the distance between the lens units is different from the first state of the test optical system, the second state regarding the eccentricity of the test surface is measured by the measurement using the light from the objective optical system. The second step of obtaining the measurement data,
And a third step of acquiring the amount of eccentricity of the surface to be inspected using the first and second data.
前記第3のステップにおいて、前記複数の第2の状態のそれぞれで取得した第2のデータを用いて前記偏心量を取得することを特徴とする請求項1に記載の偏心量測定方法。 In the second step, acquiring the second data in each of the plurality of second states with different intervals,
The eccentricity amount measuring method according to claim 1, wherein, in the third step, the eccentricity amount is acquired using the second data acquired in each of the plurality of second states.
前記第3のステップにおいて、前記レンズユニットの平行偏心と傾き偏心を取得することを特徴とする請求項3または4に記載の偏心量測定方法。 In the first step and the second step, the first data and the second data for at least two test surfaces are obtained for each lens unit,
The eccentricity amount measuring method according to claim 3 or 4, wherein in the third step, the parallel eccentricity and the tilt eccentricity of the lens unit are acquired.
前記複数のレンズユニットのそれぞれを単独のレンズユニットにした第1の状態において、前記対物光学系からの光を用いた測定により、該単独のレンズユニットにおける被検面の偏心に関する第1のデータを取得する第1のステップと、
前記複数のレンズユニットにより前記被検光学系を構成した第2の状態において、前記第1のデータを用いて前記被検面の偏心量を取得する第2のステップとを有することを特徴とする偏心量測定方法。 A method for measuring an eccentricity amount in an optical system to be tested, which is composed of a plurality of lens units each including one or more lenses,
In a first state in which each of the plurality of lens units is a single lens unit, the first data regarding the eccentricity of the test surface in the single lens unit is obtained by measurement using light from the objective optical system. The first step to get,
A second step of obtaining the decentering amount of the surface to be inspected using the first data in a second state where the optical system to be inspected is constituted by the plurality of lens units. Eccentricity measurement method.
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