JP7248296B2 - LENS ON-AXIS OFF-AXIS POINT IMAGE OBSERVATION METHOD, APPARATUS AND PROGRAM USING THE SAME METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムに関するものであり、特に、携帯電話及びスマートフォン等の情報通信機器に搭載される撮影装置(カメラ)に使用される組レンズ又は単体レンズについてのレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an on-axis off-axis point image observation method, an apparatus for the same, and a program using the method. The present invention relates to a lens on-axis off-axis point image observation method, an apparatus for the same, and a program using the method.
一般に、単体レンズや複数のレンズで構成された組レンズ又は光学系を製造する際に、各レンズ面には、偏心誤差や面形状誤差等の製造誤差が発生し得る。そして、そのような製造誤差があると光学系全体の結像性能の低下につながる。近年、スマートフォンに搭載される光学系(例えば、カメラ)に超小型レンズが使用される。そのような背景から、超小型レンズの軸上の収差測定が一般的に行われている。 In general, manufacturing errors such as eccentric errors and surface shape errors may occur on each lens surface when manufacturing a single lens or a lens group or an optical system composed of a plurality of lenses. Such manufacturing errors lead to deterioration of the imaging performance of the entire optical system. In recent years, ultra-compact lenses are used in optical systems (for example, cameras) mounted on smartphones. Against this background, axial aberration measurement of microlenses is commonly performed.
しかしながら、近年ではスマートフォンの光学系のさらなる高精度化に伴い、軸上の波面収差だけでなく、軸外の波面収差についても測定ニーズが高まっている。また、軸外収差には軸上波面収差では得られない情報が含まれる。そして、軸外収差のデータを得ることによって、被測定レンズ(被検光学系)の結像性能及び製造誤差の解析するためのデータ収集が可能となる。 However, in recent years, as the optical system of smartphones has become even more precise, the need to measure not only axial wavefront aberration but also off-axis wavefront aberration has increased. Also, off-axis aberration includes information that cannot be obtained from on-axis wavefront aberration. By obtaining the off-axis aberration data, it becomes possible to collect data for analyzing the imaging performance and manufacturing error of the lens to be measured (optical system to be measured).
例えば、特開昭57-179638号公報(特許文献1)には、被検レンズを通過した光線のスポット位置を測定するポジションセンサ(例えば、CCD、イメージセンサ等)を用いて検出した受光位置に基づいて幾何光学に沿った計算を行うことによって、被検レンズの収差を測定する収差測定機が開示されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-179638 (Patent Document 1), a position sensor (for example, CCD, image sensor, etc.) that measures the spot position of the light beam that has passed through the lens to be inspected detects the light receiving position. An aberrometer is disclosed for measuring the aberration of a lens under test by performing calculations along geometric optics based on the above.
また、特開2004-325173号公報(特許文献2)には、被検レンズからの透過光が点像拡大観察系で結像した像をCCDカメラで撮影することによって、軸上及び軸外の収差を観察する装置及び方法が開示されている。 In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-325173 (Patent Document 2), an on-axis and off-axis image is obtained by photographing an image formed by a point image magnification observation system of transmitted light from a lens to be inspected with a CCD camera. Apparatus and methods for observing aberrations are disclosed.
特許文献1に記載された収差測定機は、ポジションセンサを用いて得られたスポット位置を示す電気信号をコンピュータ処理することによって収差を容易に測定するものの、収差被検レンズの軸上及び軸外波面収差による収差スポット画像を一画面上に全て表示するようにして観察及び測定することができない。
The aberration measuring instrument described in
また、特許文献2に記載された収差を観察する装置及び方法では、被検レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状の分布を測定するための収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面上に全て表示するような機能及び対応するような構成は含まれていない。
Further, in the apparatus and method for observing aberrations described in
本発明は上述の点に鑑みてなられたものであり、本発明の目的は被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状の分布を測定するための収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面に全て表示することによって、各収差スポット画像の分布データを一度に観察及び収差の測定ができ、被測定レンズの全ての収差特性について判断できるレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an aberration spot image for measuring the distribution of on-axis and off-axis aberration spot shapes with respect to a lens to be measured. By displaying all on one screen, the distribution data of each aberration spot image can be observed at once and the aberration can be measured, and all the aberration characteristics of the lens to be measured can be judged. It is to provide a program using the device and the method.
本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察方法の上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、回転ステージ、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いるレンズ軸上軸外点像観察方法であって、前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射され、前記被測定レンズ固定部に前記被測定レンズは固定され、前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換され、前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成され、前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像が表示され、前記収差スポット分布画像の表示は、前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示を行い、前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示を行う、ことにより達成される。
The object of the on-axis off-axis point image observation method according to the present invention is to provide a lens using a lens to be measured, an illumination optical section, a fixing section for the lens to be measured , a rotating stage, an imaging section, an inclined section, an image processing section, and a display section. In the on-axis off-axis point image observation method, the illumination optical unit irradiates the lens to be measured with diffused light, the lens to be measured is fixed to the lens-to-be-measured fixing unit, The optical axis of the illumination optical section , the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured are relatively tilted by a predetermined tilt angle, and the imaging section detects parallel light emitted from the lens to be measured. is captured and converted into an image signal, and the image processing unit generates aberration spot image data using the image data converted based on the image signal , Via the measurement lens fixing portion, the rotation stage rotates the lens to be measured by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured, and the inclined portion passes through substantially the center of the lens to be measured. , by rotating the optical axis of the illumination optical unit, the optical axis of the imaging unit, and the optical axis of the lens to be measured about an axis orthogonal to each other, the optical axis is tilted by the predetermined tilt angle, By controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle at predetermined intervals, the aberration spot image data is sequentially acquired, and the display unit displays the aberration spot image data at the predetermined rotation angle and the tilt angle . An aberration spot distribution image arranged corresponding to a predetermined tilt angle is displayed , and the display of the aberration spot distribution image is performed by setting orthogonal α-axis and β-axis on the screen of the display unit, A display based on the aberration spot image data of the axial aberration is performed at the intersection of the axis and the β axis, and the first quadrant formed by the α axis, the β axis, and the α axis and the β axis are displayed. This is achieved by providing a plurality of representations based on the aberration spot image data for off-axis aberrations in each of up to four quadrants .
また、本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察方法の上記目的は、前記軸外収差の前記収差スポット分布画像は、α軸上に4つ、β軸上に4つ、前記第1象限から第4象限までの領域に各3つが表示されることにより、より効果的に達成される。
Further, the object of the lens on-axis off-axis point image observation method according to the present invention is that the aberration spot distribution images of the off-axis aberration are four on the α-axis, four on the β-axis, and the first quadrant This is achieved more effectively by displaying three each in the regions from to the fourth quadrant .
また、本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察装置の上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、回転ステージ、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を具備するレンズ軸上軸外点像観察装置であって、前記照明光学部は、前記被測定レンズに拡散光を照射し、前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像を表示し、前記収差スポット分布画像の表示は、前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示がされ、前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示がされることにより、より効果的に達成される。
Further, the above object of the lens on-axis off-axis point image observation apparatus according to the present invention includes : In the lens on-axis off-axis point image observation device, the illumination optical unit irradiates the lens to be measured with diffused light, the lens to be measured is fixed to the lens to be measured fixing unit, and the inclined section relatively tilts the optical axis of the illumination optical section , the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle, and the imaging section emits light from the lens to be measured. The focused spot of parallel light is photographed and converted into an image signal, and the image processing unit uses the image data converted based on the image signal to generate aberration spot image data, and the object to be measured The lens is rotated by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured by the rotation stage through the fixing portion of the lens to be measured, and the inclined portion is moved to the position of the lens to be measured. The predetermined tilt angle is obtained by rotating about an axis that passes through substantially the center and perpendicularly intersects the optical axis of the illumination optical unit, the optical axis of the imaging unit, and the optical axis of the lens to be measured. and controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle by predetermined intervals to sequentially acquire the aberration spot image data, and the display unit displays the aberration spot image data at the predetermined The aberration spot distribution image arranged in correspondence with the rotation angle of and the predetermined tilt angle is displayed, and the aberration spot distribution image is displayed on the screen of the display unit by A display based on the aberration spot image data of the axial aberration is displayed at the intersection of the α axis and the β axis, and the α axis and the β axis are formed. This can be achieved more effectively by providing a plurality of displays based on the aberration spot image data of the off-axis aberration in each region from the first quadrant to the fourth quadrant.
また、本発明に係るレンズ軸上軸外点像観察をコンピュータに実行させるためのプログラムの上記目的は、被測定レンズ、照明光学部、被測定レンズ固定部、回転ステージ、撮像部、傾斜部、画像処理部及び表示部を用いて、レンズ軸上軸外点像観察をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射されるステップと、前記被測定レンズ固定部に、前記被測定レンズが固定されるステップと、前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させるステップと、前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換されるステップと、前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成されるステップと、前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得するステップと、前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像が表示されるステップとを具備し、前記収差スポット分布画像の表示は、前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示を行い、前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示を行う、ことにより達成される。
Further, the above object of the program for causing a computer to perform on-axis off-axis point image observation of the lens according to the present invention includes a lens to be measured, an illumination optical section, a fixing section for the lens to be measured, a rotating stage, an imaging section, an inclined section, A program for causing a computer to perform lens on-axis off-axis point image observation using an image processing unit and a display unit, the program comprising a step of irradiating the lens to be measured with diffused light by the illumination optical unit; a step of fixing the lens to be measured to a measurement lens fixing portion; a step of relatively inclining by an angle; a step of capturing a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured by the imaging unit and converting it into an image signal; a step of generating aberration spot image data using image data converted based on a signal; While rotating by a predetermined rotation angle about the axis as a central axis, the inclined portion passes through substantially the center of the lens to be measured, and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit and the optical axis of the lens to be measured. By rotating about an axis orthogonal to the optical axis of the measuring lens, the measuring lens is tilted by the predetermined tilt angle, and the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle are controlled by predetermined intervals. The step of sequentially acquiring the aberration spot image data, and the display unit displaying an aberration spot distribution image in which the aberration spot image data are arranged in correspondence with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle. and the display of the aberration spot distribution image is performed by setting an α axis and a β axis that are orthogonal to each other on the screen of the display unit, and an axial aberration at the intersection of the α axis and the β axis. off-axis aberration on the α-axis and the β-axis, and on each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis, and performing a plurality of displays based on the aberrated spot image data .
本発明のレンズ軸上軸外点像観察方法、その装置及びその方法を用いたプログラムによれば、被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状を測定した収差スポット画像を、収差スポット分布画像として、一画面上に全て表示することによって、各収差スポット画像データを一度に観察及び測定ができ、被測定レンズの全ての収差特性について判断できるという格別の効果を奏する。 According to the lens on-axis and off-axis point image observation method of the present invention, the apparatus for the same, and the program using the method, the aberration spot image obtained by measuring the on-axis and off-axis aberration spot shapes of the lens to be measured is converted into the aberration spot distribution. By displaying all the aberration spot image data on one screen as an image, it is possible to observe and measure each aberration spot image data at a time, and it is possible to judge all the aberration characteristics of the lens to be measured.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(各実施例を組み合わせる等)して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples, and are not intended to exclude various modifications and application of techniques not explicitly described below. That is, the present invention can be implemented in various modifications (combining each embodiment, etc.) without departing from the scope of the invention. In addition, in the description of the drawings below, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic and do not necessarily correspond to actual dimensions, proportions, and the like. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included.
≪第1実施形態≫
まず、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10について図を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸上収差計測を行う際の構成図を示す。なお、図1に示すように、被測定レンズ13の光軸をAXとし、XYZ座標系のZ軸は、光軸AXと平行に設定される。また、被測定レンズ13は、照明光学部12の上方に配置される。
<<First embodiment>>
First, a lens on-axis off-axis point
そして、X軸、Y軸及びZ軸は、それぞれ直交している。したがって、XY平面はZ軸に垂直である。なお、照明光学部及び撮像部は、以下収差撮影ユニットと称する。なお、X軸周りの傾きをθx、Y軸周りの傾き角をθyとして表わす。特に、Z軸周りの回転角度、すなわち被測定レンズ13の光軸AXの周りの回転角度をψとする。また、被測定レンズ13及び撮像部15が、光軸AXに垂直な軸(例えば、Y軸)周りに傾斜する角度を傾斜角度φとする。すなわち、傾斜角度φは、Y軸周りに照明光学部12の光軸及び撮像部15の光軸傾斜している場合において、照明光学部12の光軸又は撮像部15の光軸と、光軸AX(Z軸)との成す角度である。なお、傾斜角度φは後述するレンズ軸外収差計測の際に用いられる。被測定レンズ13の軸上収差計測を行う際、図1に示すように傾斜角度φ=0°と設定される。
The X-axis, Y-axis and Z-axis are orthogonal to each other. Therefore, the XY plane is perpendicular to the Z axis. The illumination optical unit and imaging unit are hereinafter referred to as an aberration imaging unit. Note that the inclination around the X-axis is expressed as θx, and the inclination angle around the Y-axis is expressed as θy. In particular, let ψ be the rotation angle about the Z-axis, that is, the rotation angle about the optical axis AX of the
また、回転角度ψ及び傾斜角度φの測定条件において収差を測定する配置をビームスポット測定点BSP(ψ、φ)と表わす。各ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)において撮影されたスポット画像のデータを収差スポット画像データSD(ψ、φ)として表す。 Also, the arrangement for measuring the aberration under the measurement conditions of the rotation angle .phi. and the tilt angle .phi. The spot image data captured at each beam spot measurement point BSP (ψ, φ) is represented as aberration spot image data SD (ψ, φ).
そして、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10の構成と軸上収差計測を行う際における各部の動作及び光路について図を用いて説明する。
Then, the configuration of the lens on-axis off-axis point
第1のステージ11は、光軸AXに対して光源12aをY軸周りに傾斜させる傾斜ステージ(θy回転ステージ)11a、XY平面に沿って面方向に移動させる第1のXYステージ11b、及び光軸AXと平行なZ軸方向に直動させる第1のZステージ11cから構成される。
The
照明光学部12は、光源12a及び第1のレンズ12bから構成される。照明光学部12は、第1のステージ11上に設置される。光源12aは、傾斜ステージ11aの上に設置されている。このため、光源12aの位置及び傾き角θyは、第1のステージ11で調整することができる。これらの調整によって、光軸AXと照明光学部12の光軸を略合わせる。
The illumination
光源12aから出射した光は、第1のレンズ12bを透過した後、第1のレンズ12bから所定距離にあるビームスポット位置BS0の位置で集光するように配置されている。第1のレンズ12bを出射した光はビームスポット位置BS0で集光する。ビームスポット位置BS0は、被測定レンズの中心から略焦点距離だけ離れた位置にあるため、ビームスポット位置BS0からの拡散光は、被測定レンズ13によって略平行光に変換される。
The light emitted from the
次に、被測定レンズ13は、照明光学部12の上方に配置される。そして、第2のステージ14は、被測定レンズ13を固定する被測定レンズ固定部14a、被測定レンズ固定部14aを光軸AXの周りに回動させる回転ステージ14b、回転ステージ14bをXY平面に沿って面方向に移動させる第2のXYステージ14c、及び回転ステージ14bをZ方向に直動させる第2のZステージ14dから構成される。なお、回転ステージ14bは、図1に示すように、光軸AXを回転軸として被試験レンズ13を回転可能に支持している。
Next, the
撮像部15は、第2のレンズ15a及びカメラ15bとから構成される。該平行光は、第2のレンズ15aによって、カメラ15bの撮像面に集光され、該撮像面に集光スポットSが形成される。カメラ15bは、集光スポットSを画像信号に変換して、画像処理部16に送信する。
The
次に、画像処理部16は画像信号から変換された画像データを画像処理する。そして、画像処理部16は、画像データに基づいて収差スポット画像データSD(ψ、φ)を生成する。
Next, the
そして、表示部17では、画像処理部16が生成した収差スポット画像データSD(ψ、φ)を表示する。
Then, the
次に、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸外収差計測を行う際の構成図を図2に示す。さらに、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、軸外収差計測を行う際における照明光学部12及び撮影部15の配置、及び動作について、図2を用いて説明する。図2に示すように、照明光学部12の光軸と撮像部15の光軸とが略一致するように把持しつつ、被測定レンズ13の光軸AXに対して傾斜角度φだけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データSD(ψ、φ)を画像処理部16は記録する。
Next, FIG. 2 shows a configuration diagram for performing off-axis aberration measurement in the on-lens off-axis point image observation apparatus according to the first embodiment of the present invention. Further, in the on-lens off-axis point image observation apparatus according to the first embodiment of the present invention, the arrangement and operation of the illumination
ここで、上記配置を実現可能な傾斜部について説明する。例えば、本発明が適用されるレンズ軸上軸外点像観察装置10に用いられる傾斜部の一例の概略構成を図3に示す。図3に示すように、傾斜部19は、モータ19aとアーム19bで構成されている。そして、モータ19aの回転軸191aには、アーム19bが接合されている。なお、アーム19bは、板状のアーム本体191bの上端部192b、下端部193bを平行に突出したU字形状をしたものである。
Here, an inclined portion capable of realizing the above arrangement will be described. For example, FIG. 3 shows a schematic configuration of an example of an inclined portion used in an on-axis off-axis point
また、照明光学部12は、第1のステージ11に載置又は設置されているため、照明光学部12の光軸の傾斜は、第1のステージ11の傾斜角度に従って回転する。撮像部15の傾斜角度についても同様である。このため、アーム19bによって、照明光学部12と撮像部15とは、Y軸方向周りに回動可能に支持されている。
Also, since the illumination
このような構成によって、照明光学部12の光軸と撮像部15の光軸とが略一致するように把持することができる。
With such a configuration, the optical axis of the illumination
また、制御部18(図示せず)によって、レンズ軸上軸外点像観察装置10に対して、第1のステージ11に載置又は設置された照明光学部12の光軸と撮像部15全体が、モータ19aをY軸方向周りに回動自在に制御することができる。
In addition, the control unit 18 (not shown) controls the optical axis of the illumination
そして、制御部18は、照明光学部12及び撮像部15の回転角度ψを所定の間隔(角度ステップΔψ)ずつ回転制御し、又は照明光学部12及び撮像部15の傾斜角度φを所定の間隔(角度ステップΔφ)ずつ回転制御する。なお、制御部18が傾斜角度φを制御することによって、照明光学部12からのビームスポットBS(ψ,φ)は、光軸AXから離れる。
Then, the control unit 18 rotates and controls the rotation angle ψ of the illumination
また、制御部18が回転角度ψを制御することによって、照明光学部12からのビームスポットBS(ψ,φ)は、光軸AXの周りを同心円上に回転移動する。
Also, by controlling the rotation angle ψ by the control unit 18, the beam spot BS(ψ,φ) from the illumination
そして、画像処理部16は、各ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)でカメラ15bが撮影した画像データを用いて、収差スポット画像データSD(ψ、φ)を生成する。
Then, the
さらに、画像処理部16は、収差スポット画像データSD(ψ、φ)に基づいて、各ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)で観測した収差スポット画像データSD(ψ、φ)をまとめた収差スポット分布画像を生成する。
Furthermore, the
最後に、モニタ17は、収差スポット分布画像を表示する。本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10が、収差スポット画像データSD(ψ、φ)を用いて、被測定レンズに関する軸上及び軸外の収差スポット形状を測定した収差スポット画像を収差スポット分布画像として一画面上に全て表示することによって、検査員(ユーザ)は、回転角度ψ及び傾斜角度φにおける軸外収差が異なる条件の収差スポット分布画像を一覧しながら一度に観察及び収差の測定をし、被測定レンズ13のすべて収差特性について判断することが可能になる。
Finally, the
図4に収差スポット分布画像を表示した一例を示す。図4に示す収差スポット分布画像の例では、水平方向にα軸、垂直方向にβ軸を設定したαβ平面上の任意の点Aは、回転角度ψ及び傾斜角度φに1対1で対応させて収差スポット画像データSD(ψ、φ)が配置される位置を表わしている。図4では、軸上収差を示す収差スポット画像データSD(0、0)は、αβ平面上の原点に1個だけ配置される。一方、軸外収差を示す収差スポット画像データSD(ψ、φ)(ψ≠0、φ≠0)は、α軸に沿って4個、β軸に沿って4個、第1象限~第4象限に各3個の収差スポット画像データSD(ψ、φ)が配列される。 FIG. 4 shows an example of an aberration spot distribution image displayed. In the example of the aberration spot distribution image shown in FIG. 4, an arbitrary point A on the αβ plane with the α axis set in the horizontal direction and the β axis set in the vertical direction corresponds to the rotation angle ψ and the tilt angle φ on a one-to-one basis. represents the position where the aberration spot image data SD(φ, φ) is arranged. In FIG. 4, only one piece of aberration spot image data SD(0, 0) representing axial aberration is arranged at the origin on the αβ plane. On the other hand, the aberration spot image data SD (ψ, φ) (ψ≠0, φ≠0) representing off-axis aberrations are four along the α axis, four along the β axis, and Three pieces of aberration spot image data SD (φ, φ) are arranged in each quadrant.
図4に示された収差スポット分布画像は、1個の軸上及び20個の軸外収差を示す合計21個の収差スポット画像データSD(ψ、φ)によって構成された例である。図4に示すような各収差スポット画像データSD(ψ、φ)における光強度に関して、例えば、濃淡の順に従って表示することが好適である。 The aberration spot distribution image shown in FIG. 4 is an example composed of a total of 21 pieces of aberration spot image data SD(φ, φ) representing one on-axis and twenty off-axis aberrations. It is preferable to display the light intensity in each aberration spot image data SD (φ, φ) as shown in FIG. 4 according to the order of gradation, for example.
このようにして、被測定レンズ13に関する軸上収差及び軸外の収差スポット形状を測定したすべて収差スポット画像データSD(ψ、φ)を収差スポット分布画像として一画面上に表示することによって、収差スポット画像データSD(ψ、φ)を一度に観察及び収差の測定ができ、被測定レンズ13の全ての収差特性について判断できるという格別の効果を奏する。
In this way, all the aberration spot image data SD (ψ, φ) obtained by measuring the axial aberration and off-axis aberration spot shapes of the
次に、本発明の第1の実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10の動作について説明する。本発明の第1の実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10が行う処理内容のフローチャートの一例を図5に示す。
Next, the operation of the lens on-axis off-axis point
最初に、被測定レンズ13を被測定レンズ固定部14aに設置する(ステップS10)。
First, the lens to be measured 13 is installed on the lens to be measured fixing
次に、撮像部15及び照明光学部12の回転角度ψ及び傾斜角度φを初期化する(ステップS20)。例えば、回転角度ψ及び傾斜角度φを0°(ゼロ)に設定する。続いて、光源12aを点灯する(ステップS30)。そして、撮像部15は、被測定レンズ13の収差スポット画像データSD(ψ,φ)を測定する(ステップS40)。
Next, the rotation angle ψ and the tilt angle φ of the
次に、制御部18は、被測定レンズ固定部14aの回転角度ψを所定の角度ステップΔψだけ回転させる(ステップS50)。
Next, the control unit 18 rotates the rotation angle ψ of the
このとき、制御部18は、回転角度ψが360°(2πラジアン)以上であるか否か、すなわち被測定レンズ13が光軸AXの周りを一回転したか否かを判定する(ステップS60)。 At this time, the control unit 18 determines whether or not the rotation angle ψ is 360° (2π radians) or more, that is, whether or not the lens to be measured 13 has rotated once around the optical axis AX (step S60). .
ステップS60の判定結果がNoならば、ステップS40に戻り、続けて撮像部15は、被測定レンズ13の収差スポット画像データSD(ψ,φ)を測定する。
If the determination result in step S60 is No, the process returns to step S40, and subsequently the
一方、ステップS60の判定結果がYesならば、回転角度ψが360°以上となり、すなわち、制御部18は、被測定レンズ固定部14aが光軸AXの回りを一周回転したと判定し、後述するステップS70に進む。
On the other hand, if the determination result in step S60 is Yes, the rotation angle ψ is 360° or more, that is, the control unit 18 determines that the lens-to-
そして、制御部18は、傾斜角度φを所定の角度ステップΔφだけ回転させて、照明光学部12の光軸と撮像部15の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ13の光軸AXに対する相対的な傾斜角度φだけ傾斜させるとともに、回転角度ψを初期値(ψ=0°)に設定する(ステップS70)。
Then, the control unit 18 rotates the tilt angle φ by a predetermined angle step Δφ, holds the illumination
次に、制御部18は、傾斜角度ψが最大傾斜角度ψmax以上となっているか否かを判定する(ステップS80)。ステップS80の判定結果がNoならば、ステップS40に戻り、続けて撮像部15は、被測定レンズ13の収差スポット画像データSD(ψ,φ)を測定する。
Next, the control unit 18 determines whether or not the tilt angle ψ is greater than or equal to the maximum tilt angle ψmax (step S80). If the determination result in step S80 is No, the process returns to step S40, and the
一方、ステップS80の判定結果がYesならば、回転角度ψが最大傾斜角度ψmax以上となり、すなわち、傾斜が限界に達したと判定し、後述するステップS90に進む。 On the other hand, if the determination result in step S80 is Yes, it is determined that the rotation angle ψ is greater than or equal to the maximum tilt angle ψmax, that is, the tilt has reached its limit, and the process proceeds to step S90, which will be described later.
そして、ステップS40にて繰り返し撮影した収差スポット画像データSD(ψ,φ)に基づいて、画像処理部16は、収差スポット分布画像を生成する(ステップS90)。次に、光源12aを消灯する(ステップS100)。続いて、モニタ17上に収差スポット分布画像を表示する(ステップS110)。
Then, based on the aberration spot image data SD (ψ, φ) repeatedly photographed in step S40, the
最後に、被測定レンズ13を被測定レンズ固定部14bから除く(ステップS120)。
Finally, the lens to be measured 13 is removed from the lens to be measured fixing
≪第2実施形態≫
次に、本発明の第2実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置20について、図6を用いて説明する。
<<Second embodiment>>
Next, a lens on-axis off-axis point
本発明の第2実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置20では、照明光源部及び撮像部の組が複数備えられている点が、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10と相違し、その余の点の構成は略同じである。よって、第1実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
The lens on-axis off-axis point
本発明の第2実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置20において、照明光源部12及び撮像部15からなる第1組の収差撮影ユニット、照明光源部22及び撮像部25からなる第2組の収差撮影ユニット、並びに照明光源部32及び撮像部35からなる第3組の収差撮影ユニット、が配置されている様子を図6に示す。
In the on-lens off-axis point
なお、図6では、光軸AX上の位置OPに被測定レンズ13の略中心は位置し、図1及び図2が示す本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10と同様に、回転ステージ14bによって、被測定レンズ固定部14aを光軸AXの周りを回動させることができる。
In FIG. 6, the approximate center of the
図6が示すように、第1組の収差撮影ユニットの照明光学部12の光軸と撮像部15の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ13の光軸AXに対する相対的な傾斜角度φ1だけ傾斜可能な配置で観測した収差スポット画像データ(ψ、φ1)を画像処理部16は記録する。なお、図6では傾斜角度φ1としている。
As shown in FIG. 6, while the optical axis of the illumination
同様に、第2組の収差撮影ユニットの照明光学部22の光軸と撮像部25の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ13の光軸AXに対する相対的な傾斜角度φ2だけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データSD(ψ、φ2)を画像処理部16は記録する。
Similarly, while holding the illumination
同様に、第3組の収差撮影ユニットの照明光学部32の光軸と撮像部35の光軸と略一致するように把持しつつ、被測定レンズ13の光軸AXに対する相対的な傾斜角度φ3だけ傾斜した配置で観測した収差スポット画像データSD(ψ、φ3)を画像処理部16は記録する。
Similarly, while the optical axis of the illumination
本発明の第2実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置20においては、第1組の収差撮影ユニット、第2組の収差撮影ユニット及び第3組の収差撮影ユニットを備え、それぞれ異なる回転角度ψ1、ψ2及びψ3の測定条件の下で、略同時に収差スポットの撮影を行なえるため、略3倍の速度(略1/3の測定時間)で撮影を終えることが可能である。
The on-lens off-axis point
例えば、測定条件として、第1組の収差撮影ユニット、第2組の収差撮影ユニット及び第3組の収差撮影ユニットを、被測定レンズの光軸AXに対して共通の傾斜角度ψ0だけ傾けて、第1組の収差撮影ユニット、第2組の収差撮影ユニット及び第3組の収差撮影ユニットを被測定レンズの光軸AXの周り、それぞれ120°だけ異なる回転角度ψ1、ψ2(=ψ1+120°)及びψ3(=ψ2+120°)の測定条件の下で、略同時に収差スポット画像SD(ψ1、φ)、収差スポット画像SD(ψ2、φ)及び収差スポット画像SD(ψ3、φ)の撮影を行うことができる。すなわち、傾斜角度φ0を0≦φ0<φmax(最大傾斜角度)の範囲で変化させ、0≦ψ1<120°の範囲で変化させて、収差スポット画像(ψ、φ)の撮影を略3倍の速度(略1/3の測定時間)で終えることが可能である。 For example, as a measurement condition, the first set of aberration-photographing units, the second set of aberration-photographing units, and the third set of aberration-photographing units are tilted by a common tilt angle ψ 0 with respect to the optical axis AX of the lens to be measured. , the first set of aberration-photographing units, the second set of aberration-photographing units, and the third set of aberration-photographing units are rotated about the optical axis AX of the lens under measurement by rotation angles ψ 1 and ψ 2 (=ψ 1 +120°) and ψ 3 (=ψ 2 +120°), the aberration spot image SD (ψ 1 , φ), the aberration spot image SD (ψ 2 , φ) and the aberration spot image SD ( ψ 3 , φ) can be imaged. That is, the tilt angle φ 0 is changed in the range of 0≦φ 0 <φmax (maximum tilt angle) and is changed in the range of 0≦φ 1 <120°, and the photographing of the aberration spot images (φ, φ) is omitted. It is possible to finish at three times the speed (approximately 1/3 the measurement time).
≪第3実施形態≫
次に、本発明の第3実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置30について、図7を用いて説明する。
<<Third Embodiment>>
Next, an on-lens off-axis point image observation device 30 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の第3実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置30では、回転角度ψ及び傾斜角度φにおけるビームスポット測定点BSP(ψ,φ)を、被試験レンズの光軸に垂直で、且つ被試験レンズからの焦点距離だけ離れたXY平面上に位置するように制御する点が、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10と相違し、その余の点の構成は略同じである。よって、第1実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In the lens on-axis off-axis point image observation device 30 according to the third embodiment of the present invention, the beam spot measurement point BSP (ψ, φ) at the rotation angle ψ and the tilt angle φ is perpendicular to the optical axis of the lens under test. , and positioned on the XY plane separated by the focal length from the lens under test. are substantially the same. Therefore, constituent elements common to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
本発明の第3実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置30において、被試験レンズの光軸AXに垂直なXY平面上に位置するように制御する様子、及び方法を図7に示す。なお、図7において、f0は被試験レンズ13の焦点距離、φは傾斜角度である。
FIG. 7 shows how and how the lens on-axis off-axis point image observation device 30 according to the third embodiment of the present invention is controlled to be positioned on the XY plane perpendicular to the optical axis AX of the lens under test. . In FIG. 7, f 0 is the focal length of the
まず、軸上収差測定の場合におけるビームスポット位置をBS(0、0)、任意の回転角度ψ及び傾斜角度φの軸外収差測定の場合における軸外収差測定ビームスポット位置をBS(ψ,φ)とする。 First, the beam spot position in the case of axial aberration measurement is BS (0, 0), and the off-axis aberration measurement beam spot position in the case of off-axis aberration measurement with an arbitrary rotation angle ψ and tilt angle φ is BS (ψ, φ ).
図7が示すように、本発明の第3実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置30において、任意の回転角度ψ及び傾斜角度φで収差スポット画像データSD(ψ、φ)を測定する場合、すなわち傾斜角度φだけ照明光学部12及び第1のステージ11を傾斜させた場合、第1のZステージ11cは、照明光学部12が被試験レンズ13の光軸AXから、f0(1/sinφ―1)だけ離れるように制御する。
As shown in FIG. 7, in the lens on-axis off-axis point image observation device 30 according to the third embodiment of the present invention, the aberration spot image data SD (ψ, φ) is measured at an arbitrary rotation angle ψ and tilt angle φ. When the illumination
このような制御方法により、ビームスポットBS(ψ,φ)は、被試験レンズ13の光軸AXに垂直で、被試験レンズ13から被試験レンズ13の焦点距離f0だけ離れたXY平面上に位置するように制御することができる。
With this control method, the beam spot BS (ψ, φ) is placed on the XY plane perpendicular to the optical axis AX of the lens under
一般に、レンズの軸外収差測定では像高がある。このため本発明の第3実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置30における第1のステージ11の制御により、収差スポット画像データSD(ψ、φ)の収差を測定するような場合には、像高の違いによる収差を抑制して、一画面で収差スポット画像データSD(ψ、φ)の収差を表示することができるという格別の効果を奏する。
In general, there is an image height in off-axis aberration measurement of a lens. Therefore, when measuring the aberration of the aberration spot image data SD (ψ, φ) by controlling the
なお、本願明細書において「像高」とは、収差が測定される被測定レンズの光軸(中心軸)からビームスポットBS(ψ,φ)までの距離(像の高さ)を示す間隔(距離)である。言い換えると、「像高」とは、被測定レンズの中心軸からの像(入射光のビームスポット)の高さを示す指標である。 In the specification of the present application, the term "image height" refers to the distance (image height) from the optical axis (central axis) of the lens to be measured whose aberration is to be measured to the beam spot BS (ψ, φ) ( distance). In other words, the “image height” is an index indicating the height of the image (beam spot of incident light) from the central axis of the lens to be measured.
以上、実施例を用いて本発明の実施形態について説明したが、各実施例は、好ましい一例を示したものであり、同様な効果と特徴を有する他の構造又は構成は、本発明の範疇である。そして、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using examples, but each example shows a preferred example, and other structures or configurations having similar effects and characteristics are within the scope of the present invention. be. The present invention is by no means limited to the above embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10では、図1に示すように、回転ステージ14bは、光軸AXを回転軸として被試験レンズ13を回転可能に支持していることのみを説明したが、それを実施するために適宜に変更をしたり、詳細な機構を付加することができる。
In the on-lens off-axis point
例えば、回転ステージ14bの詳細な機構に関して補足すると、ステッピングモータ141b、歯車142b及び軸143bを備えているようなものが挙げられる。なお、ステッピングモータ141bは、DCモータ等に置換しても良い。
For example, when supplementing the detailed mechanism of the
回転ステージ14bのステッピングモータ141b、軸142b及び歯車143bの配置の一例を図8に示す。また、図8は、被測定レンズ13の位置及び照明光学部12の位置関係とともに、被測定レンズ固定部14aの周囲に形成された歯車141aと歯車143bとが噛み合う様子を示す。
FIG. 8 shows an example of the arrangement of the stepping
図8が示すように、ステッピングモータ141bの回転軸142bが回転するに伴い、歯車142bが回転力を歯車141aに伝達する。このことで、被測定レンズ固定部14aは、被測定レンズ13を歯車141aに固定したまま光軸AXの周りを回転する。なお、このような回転制御のため、制御部18(図示せず)から制御信号を送ることによって、被測定レンズ固定部14aの光軸AXの周りに回転角度ψ、及び回転角度ψの回転速度(Δψ/Δt)を制御することが好適である。
As shown in FIG. 8, as the
また、本発明の第1実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置10では、図2に示すように、照明光学部12の光軸と撮像部15の光軸とが略一致するように把持する傾斜部を備えることのみを説明したが、それを実施するために適宜に変更をしたり、詳細な機構を付加することができる。
Further, in the lens on-axis off-axis point
また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、集光スポットSを撮影するカメラ15bとして、例えば、CCDラインセンサカメラ、CCDエリアセンサカメラ、フレームトランスファー型CCDイメージセンサ、フルフレームトランスファー型CCDイメージセンサ等のいずれを用いて良い。
Further, in the on-axis off-axis point image observation device according to each embodiment of the present invention, the
また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置における照明光学部12、22、32にそれぞれ備えられた光源12a、22a,32aに関しては、半導体レーザが挙げられ、必要に応じて対物レンズ、ビームエキスパンダ又は光学スリットを光源に出射側に適宜に配置しても良い。また、光源12a、22a,32aの例としては、半導体レーザが挙げたが、その他の光源を採用しても良い。
Further, the
また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置において、画像処理部16は、回転角度ψ及び傾斜角度φに応じて、収差スポット画像データSD(ψ、φ)を表示部17の画面上に配列することを示したが、収差スポット画像データSD(ψ、φ)に基づいて算出した収差に応じて、収差スポット画像データSD(ψ、φ)の表示に変更を加えるようにしても良い。すなわち、ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)における収差に対して、設定した許容範囲、上限値又は下限値と各収差とを比較して、収差スポット分布画像を変更しても良い。例えば、画像処理部16は、ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)における収差が許容値外又は上限値を超える場合に、収差が上限値を超えた旨を示す警告画像を生成し、表示部6へ表示することもできる。なお、そのような警告画像を表示する際には、収差スポット画像データSD(ψ、φ)の表示の色、コントラスト、面積、形状等を変更したり、収差量を示す数字を強調表示する等を行なって、表示部17へ表示することもできる。換言すると、画像処理部16は、被測定レンズの収差が大きい場合には、収差スポット分布画像において警告画像を表示部17に表示することができる。逆に、画像処理部16は、ビームスポット測定点BSP(ψ、φ)における収差が許容値以内又は上限値を超えない旨を示すように、収差スポット画像データSD(ψ、φ)の表示の色、コントラスト、面積、形状を変更したり、収差量を示す数字を強調表示する等を行なって、表示部17へ表示することもできる。このような表示法によって、検査員(ユーザ)は、回転角度ψ及び傾斜角度φにおける軸外収差が異なる条件の収差スポット画像を一覧しながら、一度に観察及び収差の測定をし、被測定レンズ13のすべて収差特性について、一層容易に判断することが可能になる。
Further, in the lens on-axis off-axis point image observation device according to each embodiment of the present invention, the
また、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、本発明の各実施形態に係るレンズ軸上軸外点像観察装置の画像処理部16、表示部17、及び制御部18が備える処理機能、特に、画像処理部16及び制御部18にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部をCPU及び当該CPUにて解釈実行されるプログラムによって、実現しても良い。なお、プログラムは、コンピュータに本発明に係る方法を実行させるためのプログラム化された命令を含む、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されており、必要に応じて画像処理部16及び制御部18に機械的に読み取られる。
Further, with respect to the on-axis off-axis point image observation apparatus according to each embodiment of the present invention, each component shown in the figure is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as shown in the figure. . For example, the processing functions provided in the
また、画像処理部16及び制御部18は、既知のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置として構成してもよく、また、該情報処理装置に任意の周辺装置を接続して構成してもよい。また、画像処理部16及び制御部18は、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア(プログラム、データ等を含む)を実装することにより実現してもよい。
The
更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。 Furthermore, the specific form of distribution/integration of the devices is not limited to the one shown in the figure, and all or part of them can be functionally or physically arranged in arbitrary units according to various additions or functional loads. It can be configured by distributing and integrating That is, the embodiments described above may be arbitrarily combined and implemented, or the embodiments may be selectively implemented.
10、20、30 レンズ軸上軸外点像観察装置
11 第1のステージ
11a 傾斜ステージ(θy回転ステージ)
11b 第1のXYステージ
11c 第1のZステージ
12、22、32 照明光学部
12a、22a、32a 光源
12b、22b、32b 第1のレンズ
13 被測定レンズ
14 第2のステージ
14a 被測定レンズ固定部
14b 回転ステージ(ψ回転ステージ)
14c 第2のXYステージ
14d 第2のZステージ
15、25、35 撮像部
15a、25a、35a 第2のレンズ
15b、25b、35b カメラ
16 画像処理部
17 表示部(モニタ)
18 制御部
141a 歯車
141b ステッピングモータ
142b 軸
143b 歯車
AX 被測定レンズの光軸
AX10 第1組の収差撮影ユニットの光軸
AX20 第2組の収差撮影ユニットの光軸
AX30 第3組の収差撮影ユニットの光軸
L1 カメラ中心の回転の軌跡
L2 第1のステージの回転の軌跡
OP 被測定レンズの中心位置
ψ 回転角度
φ 傾斜角度
S 集光スポット
BS0 軸上収差測定ビームスポット位置
BS(ψ、φ) 軸外収差測定ビームスポット位置
BSP(ψ、φ) ビームスポット測定点
SD(ψ、φ) 収差スポット画像データ
10, 20, 30 lens on-axis off-axis point
11b
14c
18
Claims (8)
前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射され、
前記被測定レンズ固定部に前記被測定レンズは固定され、
前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換され、
前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成され、
前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、
前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、
前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、
前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像が表示され、
前記収差スポット分布画像の表示は、
前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、
前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示を行い、
前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示を行う、
ことを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察方法。 An on-axis off-axis point image observation method using a lens to be measured, an illumination optical unit, a fixing unit for the lens to be measured , a rotating stage, an imaging unit, an inclined unit, an image processing unit, and a display unit,
The illumination optical unit irradiates the lens to be measured with diffused light,
The lens to be measured is fixed to the lens-to-be-measured fixing portion,
the tilting section relatively tilts the optical axis of the illumination optical section, the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle;
The imaging unit captures a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured and converts it into an image signal,
Aberration spot image data is generated by the image processing unit using the image data converted based on the image signal,
The lens to be measured is rotated by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured by the rotation stage via the lens fixing portion to be measured, and
The inclined portion is rotated around an axis that passes through substantially the center of the lens to be measured and is perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit. By moving, it is tilted by the predetermined tilt angle,
sequentially acquiring the aberration spot image data by controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle at predetermined intervals;
The display unit displays an aberration spot distribution image in which the aberration spot image data are arranged in association with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle,
Display of the aberration spot distribution image includes:
setting an α-axis and a β-axis orthogonal to each other on the screen of the display unit;
performing display based on the aberration spot image data of the axial aberration at the intersection of the α axis and the β axis;
A plurality of displays based on the aberration spot image data of the off-axis aberration are displayed on the α-axis and the β-axis and in each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis. conduct,
A lens on-axis off-axis point image observation method characterized by:
前記照明光学部は、前記被測定レンズに拡散光を照射し、
前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、
前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、
前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、
前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、
前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、
前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、
前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像を表示し、
前記収差スポット分布画像の表示は、
前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、
前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示がされ、
前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示がされる、
ことを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察装置。 An on-axis off-axis point image observation apparatus comprising a lens to be measured, an illumination optical section, a fixing section for the lens to be measured , a rotating stage, an imaging section, an inclined section, an image processing section, and a display section,
The illumination optical unit irradiates the lens to be measured with diffused light,
The lens to be measured is fixed to the lens to be measured fixing portion,
The tilting section relatively tilts the optical axis of the illumination optical section , the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle,
The imaging unit captures a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured, converts it into an image signal,
The image processing unit generates aberration spot image data using image data converted based on the image signal,
The lens to be measured is rotated by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured by the rotation stage via the lens fixing portion to be measured, and
The inclined portion is rotated around an axis that passes through substantially the center of the lens to be measured and is perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit. By moving, it is tilted by the predetermined tilt angle,
sequentially acquiring the aberration spot image data by controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle at predetermined intervals;
The display unit displays an aberration spot distribution image in which the aberration spot image data are arranged in association with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle ,
Display of the aberration spot distribution image includes:
setting an α-axis and a β-axis orthogonal to each other on the screen of the display unit;
Display based on the aberration spot image data of the axial aberration at the intersection of the α axis and the β axis,
A plurality of displays based on the aberration spot image data of the off-axis aberration are displayed on the α-axis and the β-axis and in each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis. to be
A lens on-axis off-axis point image observation device characterized by:
前記収差撮影ユニットは、それぞれ照明光学部及び撮像部を備え、
前記照明光学部は、前記被測定レンズに拡散光を照射し、
前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、
前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、
前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、
前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、0度以上であって120度より小さい範囲の所定の回転角度だけ回動させると共に、
前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、0度以上であって最大傾斜角度より小さい範囲の、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、
前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、
前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像を表示し、
前記収差スポット分布画像の表示は、前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示がされ、前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示がされる、
ことを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察装置。 A lens on-axis off-axis point image comprising a lens to be measured, a fixed part for the lens to be measured, a rotating stage, three sets of aberration imaging units, inclined parts for holding the three sets of aberration imaging units, an image processing part, and a display part An observation device,
each of the aberration imaging units includes an illumination optical section and an imaging section;
The illumination optical unit irradiates the lens to be measured with diffused light,
The lens to be measured is fixed to the lens to be measured fixing portion,
The tilting section relatively tilts the optical axis of the illumination optical section, the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle,
The imaging unit captures a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured, converts it into an image signal,
The image processing unit generates aberration spot image data using image data converted based on the image signal,
The lens to be measured is rotated by the rotation stage via the lens-to-be-measured fixing portion about the optical axis of the lens-to-be-measured by a predetermined rotation angle in the range of 0 degrees or more and less than 120 degrees. Rotate and
The inclined portion is rotated around an axis that passes through substantially the center of the lens to be measured and is perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit. By moving, it tilts by the predetermined tilt angle in the range of 0 degrees or more and less than the maximum tilt angle,
sequentially acquiring the aberration spot image data by controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle at predetermined intervals;
The display unit displays an aberration spot distribution image in which the aberration spot image data are arranged in association with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle ,
The aberration spot distribution image is displayed by setting an α-axis and a β-axis orthogonal to each other on the screen of the display unit, and based on the aberration spot image data of the axial aberration at the intersection of the α-axis and the β-axis. is displayed, on the α-axis and the β-axis, and in each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis, based on the aberration spot image data of the off-axis aberration multiple displays,
A lens on-axis off-axis point image observation device characterized by:
前記照明光学部は、前記第1のステージ上に設置され、光源と、第1のレンズとから構成され、前記第1のレンズを出射した光はビームスポット位置で集光して被測定レンズに拡散光を照射し、
前記第1のステージは、前記照明光学部を、前記被測定レンズの光軸(Z軸)に垂直な軸(Y軸)廻りに傾斜させる傾斜ステージと、これら2つの軸に垂直な軸(X軸)と前記Y軸とが作る前記Z軸に垂直な面(XY平面)に沿って面方向に移動させる第1のXYステージと、前記光軸と平行なZ軸方向に直動させる第1のZステージと、から構成され、
前記被測定レンズは、前記被測定レンズ固定部に固定され、
前記傾斜部は、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させ、
前記撮像部は、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットを撮影し、画像信号に変換し、
前記画像処理部は、前記画像信号に基づいて変換された画像データを用いて、収差スポット画像データを生成し、
前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、
前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させ、
前記傾斜部の傾斜の際には、前記所定の傾斜角度に応じて、前記ビームスポット位置を前記被測定レンズの光軸に垂直で且つ前記被測定レンズからの焦点距離だけ離れた位置になるように、前記傾斜ステージ、前記第1のXYステージ、前記第1のZステージを制御し、
前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得し、
前記表示部は、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像を表示し、
前記収差スポット分布画像の表示は、
前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、
前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示がされ、
前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示がされる、
ことを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察装置。 An on-axis off-axis point image observation device comprising a lens to be measured, an illumination optical unit, a first stage, a fixing unit for the lens to be measured , a rotating stage, an imaging unit, an inclined unit, an image processing unit, and a display unit,
The illumination optical unit is installed on the first stage and is composed of a light source and a first lens. Irradiate with diffused light,
The first stage includes a tilting stage that tilts the illumination optical unit about an axis (Y-axis) perpendicular to the optical axis (Z-axis) of the lens to be measured, and an axis (X-axis) perpendicular to these two axes. A first XY stage that moves in the plane direction along a plane (XY plane) perpendicular to the Z-axis formed by the Y-axis and the Y-axis, and a first stage that moves linearly in the Z-axis direction parallel to the optical axis. and a Z stage of
The lens to be measured is fixed to the lens to be measured fixing portion,
The tilting section relatively tilts the optical axis of the illumination optical section , the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle,
The imaging unit captures a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured, converts it into an image signal,
The image processing unit generates aberration spot image data using image data converted based on the image signal,
The lens to be measured is rotated by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured by the rotation stage via the lens fixing portion to be measured, and
The inclined portion is rotated around an axis that passes through substantially the center of the lens to be measured and is perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit. tilting by the predetermined tilt angle by moving,
When the inclined portion is inclined, the beam spot position is positioned perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and separated from the lens to be measured by the focal length according to the predetermined inclination angle. , controlling the tilt stage, the first XY stage, and the first Z stage;
sequentially acquiring the aberration spot image data by controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle at predetermined intervals;
The display unit displays an aberration spot distribution image in which the aberration spot image data are arranged in association with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle ,
Display of the aberration spot distribution image includes:
setting an α-axis and a β-axis orthogonal to each other on the screen of the display unit;
Display based on the aberration spot image data of the axial aberration at the intersection of the α axis and the β axis,
A plurality of displays based on the aberration spot image data of the off-axis aberration are displayed on the α-axis and the β-axis and in each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis. to be
A lens on-axis off-axis point image observation device characterized by:
前記照明光学部によって、前記被測定レンズに拡散光が照射されるステップと、
前記被測定レンズ固定部に、前記被測定レンズが固定されるステップと、
前記傾斜部によって、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを所定の傾斜角度だけ相対的に傾斜させるステップと、
前記撮像部によって、前記被測定レンズから出射された平行光の集光スポットが撮影され、画像信号に変換されるステップと、
前記画像処理部によって、前記画像信号に基づいて変換した画像データを用いて、収差スポット画像データが生成されるステップと、
前記被測定レンズを、前記被測定レンズ固定部を介して、前記回転ステージにより、前記被測定レンズの光軸を中心軸として、所定の回転角度だけ回動させると共に、
前記傾斜部を、前記被測定レンズの略中心を通るとともに、前記照明光学部の光軸及び前記撮像部の光軸と、前記被測定レンズの光軸とを互いに直交する軸を回転中心として回動させることにより、前記所定の傾斜角度だけ傾斜させて、
前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度を、所定の間隔ずつ制御することで、前記収差スポット画像データを順次取得するステップと、
前記表示部によって、前記収差スポット画像データを前記所定の回転角度及び前記所定の傾斜角度に対応させて配列させた収差スポット分布画像が表示されるステップとを具備し、
前記収差スポット分布画像の表示は、
前記表示部の画面上に、直交するα軸とβ軸とを設定し、
前記α軸とβ軸との交点に軸上収差の前記収差スポット画像データに基づく表示を行い、
前記α軸上及び前記β軸上、並びに、前記α軸と前記β軸とが作る第1象限から第4象限までの各領域に、軸外収差の前記収差スポット画像データに基づく複数の表示を行う、
ことを特徴とするレンズ軸上軸外点像観察を実行するプログラム。 A program for causing a computer to perform lens on-axis off-axis point image observation using a lens to be measured, an illumination optical unit, a fixed unit for a lens to be measured , a rotating stage, an imaging unit, an inclined unit, an image processing unit, and a display unit, ,
a step of irradiating the lens to be measured with diffused light by the illumination optical unit;
a step of fixing the lens to be measured to the lens-to-be-measured fixing portion;
a step of relatively tilting the optical axis of the illumination optical section, the optical axis of the imaging section, and the optical axis of the lens to be measured by a predetermined tilt angle by the tilt section;
a step in which the imaging unit captures a condensed spot of parallel light emitted from the lens to be measured and converts it into an image signal;
generating aberration spot image data by the image processing unit using the image data converted based on the image signal;
The lens to be measured is rotated by a predetermined rotation angle about the optical axis of the lens to be measured by the rotation stage via the lens fixing portion to be measured, and
The inclined portion is rotated around an axis that passes through substantially the center of the lens to be measured and is perpendicular to the optical axis of the lens to be measured and the optical axis of the illumination optical unit and the optical axis of the imaging unit. By moving, it is tilted by the predetermined tilt angle,
a step of sequentially acquiring the aberration spot image data by controlling the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle by predetermined intervals;
displaying an aberration spot distribution image obtained by arranging the aberration spot image data in association with the predetermined rotation angle and the predetermined tilt angle by the display unit;
Display of the aberration spot distribution image includes:
setting an α-axis and a β-axis orthogonal to each other on the screen of the display unit;
performing display based on the aberration spot image data of the axial aberration at the intersection of the α axis and the β axis;
A plurality of displays based on the aberration spot image data of the off-axis aberration are displayed on the α-axis and the β-axis and in each region from the first quadrant to the fourth quadrant formed by the α-axis and the β-axis. conduct,
A program for performing lens on-axis off-axis point image observation, characterized by :
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