JPH04204032A - レンズ光学性能測定装置 - Google Patents

レンズ光学性能測定装置

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JPH04204032A
JPH04204032A JP32931490A JP32931490A JPH04204032A JP H04204032 A JPH04204032 A JP H04204032A JP 32931490 A JP32931490 A JP 32931490A JP 32931490 A JP32931490 A JP 32931490A JP H04204032 A JPH04204032 A JP H04204032A
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JP
Japan
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light
lens
interference
measured
interference fringes
Prior art date
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Pending
Application number
JP32931490A
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English (en)
Inventor
Shigeo Watabe
成夫 渡部
Kazuto Kinoshita
和人 木下
Toshio Akatsu
赤津 利雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光の干渉性を用いたレンズ光学性能測定装置に
関する。
〔従来の技術〕
従来の横ずらし干渉、いわゆるシアリング干渉を用いた
レンズ光学性能測定装置を第3図に示す。
被測定レンズ8を透過した光束を補正レンズ28によっ
て平行光束(物体光27)にした後、ビームスプリッタ
31によって二つに分ける。これら二つの光束は別々の
経路を通った後、再び、ビームスプリッタ34によって
重ね合わせる。このとき二つの光束は僅かに光軸をずら
せた状態にする。
被測定レンズに誤差があると、その誤差の光軸をずらせ
た方向の方向微分に移動量を乗じた干渉縞が現れる。
観測の光軸23−23に垂直な面内(x、y)で、ビー
ムスプリッタ31で反射した波面をW0=W(x、y) Z3’−Z、’ とZ s  z 3(7)ずれをΔX
とすると、ビームスプリンタ31を透過した波面をW 
z (X t 3’ ) = W (x+ΔXt y 
)これらが重なって生じる干渉縞は、 δ X (nは整数) となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は光束を二つに分割して再び重ね合わせる
ためにビームスプリッタやミラーなどの光学要素を用い
ており、また、これらの光学系を使用するために補正レ
ンズを必要とし、干渉させる光束のそれぞれにその経路
に使った光学要素の製作誤差が含ま九、干渉させる時点
で被測定レンズの誤差によって与えられた位相変化のみ
を分離することが困難という問題があった。また、分割
された光束の経路に違いがあると光束の状態によっては
誤差を引き起こすという問題があった。
本発明の目的は、経路による誤差を生じなくしたレンズ
光学性能測定装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、被測定レンズの透
過光を直接写真乾板に参照光と共に記録し、次に、写真
乾板(ホログラム)と参照光を両者の空間的関係が崩れ
ないように透過光に対して垂直な面内でシア量だけ移動
させ、再び、透過光を参照光と共に写真乾板に記録しく
二重露出ホログラム)、この写真乾板を現像処理し位相
の揃った光を照射して再生される二つの光が干渉して生
じる干渉縞を解析する。
〔作用〕
光束を分割する光学系の代わりにホログラムを用い、光
束の光軸に垂直に被測定レンズに対して適当な位置に置
き、参照光によって被測定レンズの透過光を記録する(
第一の露光)。次に、このホログラムとホログラム作成
のための参照光を被測定レンズに対して目的のシアリン
グ量だけ光束の光軸に垂直な面内で横ずらしくシアリン
グ)させて、ホログラムとともに移動した参照光によっ
て再び記録する(第二の露光)。このホログラムを位相
のそろった光波で再生すると、第一の露光による波面と
第二の露光による波面が再生されてこれら二つが干渉し
シアリング干渉縞が観測される。この場合には、干渉し
た二つの光束間の違いは干渉時の場所の違いしかなく、
従来の光束を分割させる光学系による誤差は生じないこ
とになる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第2図に本
発明の一実施例を示す。He−Neレーザー1から呂だ
光線は光アイソレータ2を通過した後、ビームスプリッ
タ3によって二つに分割される。透過光は顕微鏡の対物
レンズ6によってピンホール7に絞り込まれ不要な光線
を取り除かれた後、コリメータレンズ26で平行光にさ
れる。
被測定レンズ8を透過した光束は補正レンズ28によっ
て、再び、平行光(物体光27)に直され、別のテーブ
ル25上にあるホログラム用乾板9上に投影される。ビ
ームスプリッタ3で反射された光線は1/2波長板10
を透過して顕微鏡の対物レンズ11によって単一モード
ファイバ12に導入される。単一モードファイバ12の
射出端のファイバホルダ13はテーブル25上に固定さ
れており、物体光27に対して参照光15となる。こ/
7’V*鮨−7′−物汰専97シ矢昭専IFILこよ1
て生じる干渉縞をホログラム用乾板9に記録する(第一
の露光)。次に、ホログラム用乾板9と参照光15を両
者の空間的関係が崩れないように物体光27に対して垂
直な面内で必要とするシア量だけ移動させ、再び、物体
光27と参照光15とで生じる干渉縞を、再び、ホログ
ラム用乾板9に記録する(第二の露光)。
記録されたホログラム用乾板9を現像処理してテーブル
上の元の位置に戻し、参照光15によって再生された二
つの波面が干渉して生じる干渉縞を結像レンズ16を介
してCCDカメラ17で観察すると第3図の従来の光学
系で得られるのと同じ干渉縞が観測され、この信号をA
/Dコンバータ18を介してマイクロコンピュータに干
渉縞の輝度データとして取り込み演算処理することで被
測定レンズ8の波面収差が測定できる。
ホログラム用乾板9上の座標(x、y)で第一の露光時
の物体光27の位相分布を、 W0=W(XIy) とすると、ホログラム用乾板9上の複素振幅はaexp
(ikW。(x、y)) (aは強度、kは波数) 参照光15の複素振幅が bexp (i kWr(x、y))   (bは強度
)であったとすると、これらはホログラム用乾板9上で ■。=a2+b2 +  2  a  b cos  [k (Wo(X+
 y )   Wr(x Hy ))コの強度分布とな
る。次に、第二の露光時の物体光27は移動後のホログ
ラム用乾板9上の座標でW工=W(x+Δx + y 
) となり、複素振幅は aeXP (i kW、(x、y)) これによってこの物体光27のホログラム用乾板9上に
おける強度分布は I、=a”+b2 + 2  a  bcos  [k(Wl(x、y) 
−Wr(x、y))コとなる。これら二つの強度分布か
ら観測される干渉縞は I(x、y)=(a2+b2)+2ab(a2+b2)
X[cos[k(Wo(x、y)   Wr(x、y)
)コ+co+(k(Wz(x、y)  Wr(x−y)
)])+4a”b2cos[k(Wo(x+y)   
Wr(x、y))コXcos[k(W、(x t y 
)  Wr (x ? y ))]上式において、定常
的に観測されるのは周波数の値から第三項のみであり、
この式を変形すると2  a”b2cos[2k(Wo
(x 、y)−Wr(x、y))コつまり、 ax      2 となる場所に干渉縞が観測されていることになる。
これは従来の方法と同じ結果である。
次に、光学系をより簡単にした方法を示す。第1図にお
いて、ホログラム用乾板は銀塩写真乾板に代えてフォト
サーモプラスチック35であり実時間干渉に利用する。
He −N eレーザ1から出た光線は光アイソレータ
2を通過した後ビームスプリッタ3によって二つに分割
される。ビームスプリッタ3を透過した光線はバビネ補
正板4を透過し顕微鏡の対物レンズ6によってピンホー
ル7に絞り込まれ不要な光線を取り除かれ、そのまま被
測定レンズ8に入射する。被測定レンズ8からの透過光
(物体光14)と参照光15とにより生じる干渉縞はフ
ォトサーモプラスティック35に記録される。次に、フ
ォトサーモプラスティック35に再生処理を行う。次に
、フォトサーモプラスティック35の固定されたテーブ
ル25を物体光14の光軸Z□に対して垂直な面内で先
妻とするシア量だけ移動させ、参照光15によってフォ
トサーモプラスティック35に記録されている物体光を
再生する。これと同時に物体光14を導入させて、再生
物体光とによって生じる干渉縞を結像レンズ16を介し
てCCDカメラ17で観察する。このとき、結像レンズ
はCCDカメラ17に対して無限遠点にピントが合った
状態に置く。
CCDカメラ17によって観測されるのは、フォトサー
モプラスティック35が置かれた場所における被測定レ
ンズ8の透過光を、フォトサーモプラスティック35の
移動量だけシアリングした干渉縞であり、この信号をA
/Dコンバータ18を介してマイクロコンピュータに干
渉縞の輝度データとして取り込み演算処理することで物
体光14の波面収差が測定できる。この波面収差と予め
記憶しである被測定レンズ8の設計データによる波面収
差と比較することで被測定レンズ8の透過波面収差を決
定できる。このときには、スペイシャルフィルタ7から
被測定レンズ8までの距離、被測定レンズ8からフォト
サーモプラスティック35までの距離、そして、被測定
レンズ8の設計値は既知であるものとする。
次に、このシアリング干渉で物体光14の相対位相を求
める方法を示す。第1図において、ソレイユ・バビネ位
相補正板4によって、被測定レンズ8に入射するレーザ
光の位相に0.1/2π。
π、3/2πと位相補正をかけ、それぞれの場合に、シ
アリング干渉縞を記録する。これは、干渉測定における
縞走査と同じ原理であり、四つの干渉縞の輝度分布から
位相分布が計算できる。
次に、フォトサニモプラスティック35を移動させるこ
とによる誤差について説明する。第1図のように、フォ
トサーモプラスティック35とファイバホルダ13はス
テージ25上に固定されており、移動の前後で相対的な
位置がずれることはない。つまり、フォトサーモプラス
ティック35上の座標系で参照光が変化しない。同じよ
うに、ピンホール7と被測定レンズ8もステージ24上
に固定されており、移動の前後で相対的な位置がずれる
ことはない。つまり、移動の前後で被測定レンズ8の透
過光は変化しない。これらから、フォトサーモプラステ
ィック35の移動によってシアリング干渉させる二つの
波面には移動の前後で変化が無く、理想的なシアリング
干渉が実現される。
次に、ステージ25の移動に物体光14の光軸に垂直な
面内での平行移動以外の回転が生じた場合について説明
する。平行移動によって形成される干渉縞は無限遠に局
在するが、回転移動によって形成される干渉縞は有限距
離に局在する。そこで、形成されるシアリング干渉縞を
無限遠にピントを合わせた光学系で結像させ、無限遠に
対する焦点位置に置いたピンホールで平行光のみを選択
透過することで平行移動のみの干渉縞を取り畠すことが
できる。
〔発明の効果〕
゛本発明によれば、従来の分割光学系を使用せずシアリ
ング計測ができるので装置の簡便化と振動対策に大きな
効果がある。また、ホログラムの位置を適当にすること
であらゆる光学系の透過波面収差を測定できる。
【図面の簡単な説明】
第1・図は本発明の一実施例のブロック図、第2図はホ
ログラムシアリングの原理図、第3図は従来例の説明図
である。 1・・・He−Neレーザ、2・・・光アイソレータ、
3・・・ビームスプリッタ、4・・・バビネ補正板、5
・・・ミラー、6・・・顕微鏡対物レンズ、7・・・ピ
ンホール、8・・・被測定レンズ、9・・・ホログラム
用乾板、10・・・1/2波長板、11・・・顕微鏡対
物レンズ、12・・・単一モードファイバ、13・・・
ファイバホルダ、14・・・透過光(物体光)、15・
・・参照光、16・・結像レンズ、17・・・CCDカ
メラ、18・・A/Dコンバータ、19−I 10.2
0 ・CP U、21・・・メモリ、22・・・モニタ
、23・・・デイスプレィ、24・・・テーブル、25
・・・テーブル、26・・・コリメータレンズ、27・
・・平行光、28・・・補正レンズ、29・・・テーブ
ル、3o・・・テーブル、31〜34・・・ビームスプ
リッタ、35・・・フォトサーモプラスチ第 II¥7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被測定レンズを透過した光束を二つに分けた後に僅
    かにずらして再び重ね合わせて生じる干渉縞を用いて測
    定するレンズ光学性能測定装置において、 前記レンズを透過した光束を分割し重ね合わせる光学系
    としてホログラフィによる実時間干渉を利用して光束の
    横ずらしを行って干渉させることを特徴とするレンズ光
    学性能測定装置。
JP32931490A 1990-11-30 1990-11-30 レンズ光学性能測定装置 Pending JPH04204032A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432596A (en) * 1992-06-30 1995-07-11 Nidek Co., Ltd. Lens measurement apparatus providing measurements of multiple lens characteristics
CN110914634A (zh) * 2017-06-06 2020-03-24 Rd 辛纳基有限公司 全息干涉度量的方法及系统
US11719531B2 (en) 2018-10-30 2023-08-08 RD Synergy Ltd. Methods and systems of holographic interferometry
US11892292B2 (en) 2017-06-06 2024-02-06 RD Synergy Ltd. Methods and systems of holographic interferometry

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