JPH06123675A - Measuring method of pupil decentering eccentricity ratio of optical system - Google Patents

Measuring method of pupil decentering eccentricity ratio of optical system

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JPH06123675A
JPH06123675A JP4297688A JP29768892A JPH06123675A JP H06123675 A JPH06123675 A JP H06123675A JP 4297688 A JP4297688 A JP 4297688A JP 29768892 A JP29768892 A JP 29768892A JP H06123675 A JPH06123675 A JP H06123675A
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JP
Japan
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pupil
eccentricity
optical system
equation
decentering
Prior art date
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JP4297688A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaneyasu Ookawa
金保 大川
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To easily measure a pupil decentring eccentricity ratio in conjunction with the image deterioration due to the decentering eccentricity. CONSTITUTION:Four point images of light spot on a reference light axis by an optical system to be detected is formed on an image face 6 of a relay lens 4 having a pupil-four-divided prism 5 provided in the vicinity of an emitting pupil. On the basis of an area or each center intensity of each binary coded image in identical levels of four point images, a pupil decentering eccentric ratio is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光学系の偏心測定、特に
瞳偏心率を測定する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system eccentricity measurement, and more particularly to a method for measuring a pupil eccentricity.

【0002】[0002]

【従来の技術】組上り偏心測定技術としては、オートコ
リメーション法により各光学面の偏心を測定することが
行われている。特開昭61−48742号公報には、こ
のオートコリメーション法を用いた従来の偏心測定方法
が記載されている。かかる方法は、細いレーザービーム
を平行平面板を介して被検レンズに照射すると共に、こ
の平行平面板を回転させることにより、レーザービーム
を平行走査して各面からの反射ビームの方位を検出する
ことにより全面の偏心量を一度に測定している。
2. Description of the Related Art As an assembled eccentricity measuring technique, the eccentricity of each optical surface is measured by an autocollimation method. Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-48742 discloses a conventional eccentricity measuring method using this autocollimation method. In this method, a thin laser beam is applied to a lens to be inspected through a plane-parallel plate, and the plane-parallel plate is rotated so that the laser beam is scanned in parallel to detect the azimuth of the reflected beam from each surface. By doing so, the amount of eccentricity on the entire surface is measured at once.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、各光学面の
偏心量を測定する場合においては、その前提として、光
学系全体としての良否基準に基づいて、各光学面の偏心
許容量が明らかにされている必要がある。しかも、これ
らの偏心許容量は光線追跡や、評価シシュミレーション
等により設定される場合が多い。しかしながら、このよ
うな方法で設定された偏心許容量は、実際の許容量より
も厳しい値となるのが一般的である。その理由は像評価
を偏心量との直接的な関係で決定されるためである。以
上のことから、上述した従来技術においては、必要以上
に厳しい許容量の偏心量を測定しているという問題が存
在する。
When measuring the amount of eccentricity of each optical surface, the eccentricity allowable amount of each optical surface is clarified based on the quality standard of the optical system as a premise. Need to be. Moreover, these allowable eccentricity values are often set by ray tracing, evaluation simulation, or the like. However, the allowable amount of eccentricity set by such a method is generally a stricter value than the actual allowable amount. The reason is that the image evaluation is determined by a direct relationship with the amount of eccentricity. From the above, in the above-mentioned conventional technique, there is a problem that the eccentricity amount of a stricter tolerance than necessary is measured.

【0004】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であり、光学系に存在する瞳偏心率と像評価との関係を
シシュミレーションにより明らかにした上で、瞳偏心率
の許容量に基づき、光学系の瞳偏心率を測定、評価する
瞳偏心率測定方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and based on the allowable amount of the pupil eccentricity after clarifying the relationship between the pupil eccentricity existing in the optical system and the image evaluation by simulation. , A pupil eccentricity measuring method for measuring and evaluating the pupil eccentricity of an optical system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段および作用】一般に光学系
により形成される像の良し悪しは、その光学系の瞳収差
の大きさに依存される。この瞳収差の大きさは瞳偏心量
を瞳半径で除して得られる瞳偏心率が大きい程大きくな
る。このようなことから、本発明は、射出瞳付近に配設
された瞳4分割プリズムを有するリレーレンズにより4
個の点像を形成し、この4個の点像の各々の同一レベル
での2値化像の面積または各々の中心強度を用い、演算
により瞳偏心率を測定するものである。
Generally, the quality of an image formed by an optical system depends on the magnitude of pupil aberration of the optical system. The magnitude of this pupil aberration increases as the pupil eccentricity obtained by dividing the pupil eccentricity by the pupil radius increases. Therefore, according to the present invention, a relay lens having a pupil four-division prism arranged near the exit pupil is used.
The point eccentricity is measured by forming the point images, and using the area of the binarized image or the central intensity of each of the four point images at the same level.

【0006】[0006]

【実施例1】図1は本発明の実施例1が適用された測定
系の構成を示し、同図において、1はピンホール、2は
被検レンズ、3は測定光学系である。測定光学系3は瞳
4分割プリズム5とリレーレンズ4とテレビカメラ6で
構成される。図2は測定光学系3における瞳4分割プリ
ズム5を示し、5a,5cが同一のウェッジプリズム、
5b,5dが同一のウェッジプリズムである。瞳4分割
プリズム5はこれらの4個のウェッジプリズムを側面接
合することにより形成される。
EXAMPLE 1 FIG. 1 shows the structure of a measuring system to which Example 1 of the present invention is applied. In the figure, 1 is a pinhole, 2 is a lens to be inspected, and 3 is a measuring optical system. The measurement optical system 3 is composed of a pupil 4-division prism 5, a relay lens 4, and a television camera 6. FIG. 2 shows a pupil four-division prism 5 in the measurement optical system 3, and 5a and 5c have the same wedge prism,
5b and 5d are the same wedge prism. The pupil four-division prism 5 is formed by side-bonding these four wedge prisms.

【0007】以上、述べた各素子は、同軸配置されてお
り、ピンホール1は被検レンズ2の基準物点位置に配置
され、テレビカメラ6は、ピンホール1の基準2次点像
位置に配置される。また、瞳4分割プリズム5は、リレ
ーレンズ4の射出瞳位置に配置される。
The elements described above are coaxially arranged, the pinhole 1 is arranged at the reference object point position of the lens 2 to be inspected, and the television camera 6 is arranged at the reference secondary point image position of the pinhole 1. Will be placed. Further, the pupil four-division prism 5 is arranged at the exit pupil position of the relay lens 4.

【0008】以上の構成において被検レンズ2によりピ
ンホール1の点像が被検レンズ2の基準像点7付近に形
成され、これがリレーレンズ4および瞳4分割プリズム
5により射出瞳で分割された4個の同一形状の点像9
a,9b,9c,9dとしてテレビカメラ6上に形成さ
れる(図3参照)。これに対し、瞳4分割プリズム5
に、図4に示すような瞳偏心が存在する場合は、図3に
示すような同一の点像とはならず、図5に示すように異
なる大きさの4個の点像となる。図4において、8は瞳
の大きさを示す円であり、その中心Oの座標が(X、
Y)となっている。そして射出瞳面に置かれた瞳4分割
プリズム5の分割線X軸およびY軸(原点は光軸上に存
在する。)により分割された4個の領域をそれぞれ8
a,8b,8c,8dとしている。図5および図6で
は、これらの4つの光束により形成されるテレビカメラ
6上の4個の点像を100α%で二値化した時の2値化
像を9a,9b,9c,9dとしてある。これらの点像
9a,9b,9c,9dの強度分布10a,10b,1
0c,10dをk値の等しいガウス分布とみなすことに
より、強度分布は数1で得られる。数1において、nは
1,2,3,4である。
In the above construction, the point image of the pinhole 1 is formed near the reference image point 7 of the lens 2 to be inspected by the lens 2 to be inspected, and this is divided by the relay lens 4 and the pupil 4-splitting prism 5 at the exit pupil. 4 identical point images 9
They are formed on the television camera 6 as a, 9b, 9c and 9d (see FIG. 3). On the other hand, the pupil 4-division prism 5
In the case where the pupil eccentricity as shown in FIG. 4 exists, the same point images as shown in FIG. 3 are not obtained, but four point images having different sizes are obtained as shown in FIG. In FIG. 4, 8 is a circle indicating the size of the pupil, and the coordinates of its center O are (X,
Y). Then, each of the four regions divided by the division lines X-axis and Y-axis (the origin is on the optical axis) of the pupil 4-division prism 5 placed on the exit pupil plane is 8
a, 8b, 8c, 8d. 5 and 6, binarized images obtained by binarizing four point images on the television camera 6 formed by these four light beams at 100% are 9a, 9b, 9c, and 9d. . Intensity distributions 10a, 10b, 1 of these point images 9a, 9b, 9c, 9d
By regarding 0c and 10d as Gaussian distributions having the same k value, the intensity distribution can be obtained by Equation 1. In Expression 1, n is 1, 2, 3, 4.

【0009】[0009]

【数1】[Equation 1]

【0010】Zn=A1 で2値化した時の9a,9b,
9c,9dに対応した各面積をS1,S2 ,S3 ,S4
とすると、これらの面積はそれぞれ数2、数3、数4、
数5となる。
9a, 9b when binarized with Zn = A 1 ,
The areas corresponding to 9c and 9d are S 1 , S 2 , S 3 and S 4 respectively.
Then, these areas are number 2, number 3, number 4,
It becomes number 5.

【0011】[0011]

【数2】[Equation 2]

【0012】[0012]

【数3】[Equation 3]

【0013】[0013]

【数4】[Equation 4]

【0014】[0014]

【数5】[Equation 5]

【0015】ここで、X方向およびY方向の瞳偏心量と
瞳半径Rとの比は、それぞれの瞳偏心率xおよびyに相
当するから、瞳偏心率x,yはそれぞれ数6、数7で定
義される。
Here, since the ratio of the pupil eccentricity amount in the X direction and the Y direction and the pupil radius R corresponds to the pupil eccentricity ratios x and y, the pupil eccentricity ratios x and y are expressed by equations 6 and 7, respectively. Is defined by

【0016】[0016]

【数6】[Equation 6]

【0017】[0017]

【数7】[Equation 7]

【0018】この時、全光量をIとすれば、各点像の中
心強度A1 ,A2 ,A3 ,A4 はそれぞれ数8、数9、
数10、数11となる。
At this time, if the total amount of light is I, the central intensities A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 of the respective point images are expressed by Eqs.
Equations 10 and 11 are obtained.

【0019】[0019]

【数8】[Equation 8]

【0020】[0020]

【図9】[Figure 9]

【0021】[0021]

【数10】[Equation 10]

【0022】[0022]

【数11】[Equation 11]

【0023】以上の数2、数3、数4、数5および数
8、数9、数10、数11との相関々係から、数12、
数13で示す近似式が得られる。
From the above correlations with the equations (2), (3), (4), (5) and (8), (9), (10) and (11), the following equation (12) is obtained.
The approximate expression shown in Expression 13 is obtained.

【0024】[0024]

【数12】[Equation 12]

【0025】[0025]

【数13】[Equation 13]

【0026】数12、数13において、k′は数14で
ある。
In Equations 12 and 13, k ′ is Equation 14.

【0027】[0027]

【数14】[Equation 14]

【0028】従って、x=k1 ′Vx 、y=k1 ′Vy
として、X方向およびY方向の瞳偏心率を求めることが
できる。そして、この瞳偏心率は、理論的に被検レンズ
の瞳偏心率に等しくなる。ここで、k1 の値は装置定数
として実験的に求めておいても良い。なお、偏心量の絶
対値を数15、方位を数16として与える方法も有効で
ある。
Therefore, x = k 1 ′ V x , y = k 1 ′ V y
As, the pupil eccentricity in the X and Y directions can be obtained. The pupil eccentricity is theoretically equal to the pupil eccentricity of the lens under test. Here, the value of k 1 may be experimentally obtained as a device constant. A method of giving the absolute value of the amount of eccentricity as Equation 15 and the direction as Equation 16 is also effective.

【0029】[0029]

【数15】[Equation 15]

【0030】[0030]

【数16】[Equation 16]

【0031】このような方法では、瞳偏心率を簡単に、
しかも高精度に測定することができる。
In such a method, the eccentricity of the pupil can be easily calculated by
Moreover, it is possible to measure with high accuracy.

【0032】[0032]

【実施例2】本実施例においては、実施例1で配置され
ている瞳4分割プリズム5をこの位置を原点としてXお
よびY方向に移動し、Vx ,Vy 値が共に0となった時
の瞳4分割プリズム5の座標位置を全光学系により定ま
る射出瞳位置における瞳の半径の設計値で除するもので
あり、これにより、X方向およびY方向の瞳偏心率を求
めることができる。このような測定においては、実施例
1よりも高精度で瞳偏心率を測定することができる。
[Embodiment 2] In this embodiment, the pupil four-division prism 5 arranged in Embodiment 1 is moved in the X and Y directions with this position as the origin, and both V x and V y values become 0. At this time, the coordinate position of the pupil four-division prism 5 is divided by the design value of the radius of the pupil at the exit pupil position determined by the entire optical system. With this, the pupil eccentricity in the X direction and the Y direction can be obtained. . In such a measurement, the pupil eccentricity can be measured with higher accuracy than in the first embodiment.

【0033】[0033]

【実施例3】本実施例では、まず、実施例1における数
8、数9、数10、数11から数17、数18に示す近
似式V′x ,V′y を算出する。
EXAMPLE 3 In this example, first, the number 8 in the first embodiment, the number 9, number 10, number 11 from number 17, the approximate expression V 'x, V' shown in the equation 18 to calculate a y.

【0034】[0034]

【数17】[Equation 17]

【0035】[0035]

【数18】[Equation 18]

【0036】次に、これら数17、数18によりX方向
およびY方向の瞳偏心率x、yを数19、数20により
算出する。
Next, the pupil eccentricities x and y in the X direction and the Y direction are calculated by using these equations 17 and 18, respectively.

【0037】[0037]

【数19】[Formula 19]

【0038】[0038]

【数20】[Equation 20]

【0039】このような近似式により瞳偏心率を算出す
るが、式を厳密に解くことにより、正確な測定値を得る
ことができる。従って本実施例では瞳偏心率を極めて簡
単に測定することができる。
The pupil eccentricity is calculated by such an approximate expression, but an exact measurement value can be obtained by rigorously solving the expression. Therefore, in this embodiment, the pupil eccentricity can be measured extremely easily.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のとおり本発明は、偏心による像の
劣化と直接的な関係にある瞳偏心率を簡単かつ容易に測
定することができる。
As described above, according to the present invention, the eccentricity of the pupil, which is directly related to the deterioration of the image due to the eccentricity, can be easily and easily measured.

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

【図1】本発明が適用される測定光学系の側面図。FIG. 1 is a side view of a measurement optical system to which the present invention is applied.

【図2】瞳4分割プリズムの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a pupil four-division prism.

【図3】瞳4分割プリズムによる点像の正面図。FIG. 3 is a front view of a point image formed by a pupil 4-division prism.

【図4】偏心を有した瞳4分割プリズムによる点像の正
面図。
FIG. 4 is a front view of a point image formed by a decentered pupil 4-division prism.

【図5】偏心を有した瞳4分割プリズムによる点像の正
面図。
FIG. 5 is a front view of a point image formed by a decentered pupil 4-division prism.

【図6】瞳偏心率を算出するガウス分布を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a Gaussian distribution for calculating a pupil eccentricity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ピンホール 2 被検レンズ 3 測定光学系 4 リレーレンズ 5 瞳4分割プリズム 6 テレビカメラ 7 基準像点 1 Pinhole 2 Lens to be inspected 3 Measurement optical system 4 Relay lens 5 Pupil 4-division prism 6 Television camera 7 Reference image point

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準光軸上の光点の被検光学系による4
個の点像を射出瞳付近に配設した瞳4分割プリズムを有
するリレーレンズの像面に形成し、前記4個の点像の各
々の同一レベルでの2値化像の面積または各々の中心強
度により瞳偏心率を算出することを特徴とする光学系の
瞳偏心率測定方法。
1. A light spot on a reference optical axis is determined by an optical system under test.
Of the four point images are formed on the image plane of a relay lens having a pupil four-division prism arranged near the exit pupil, and the area or the center of each of the binarized images at the same level of each of the four point images. A pupil eccentricity measuring method for an optical system, characterized in that the pupil eccentricity is calculated based on intensity.
JP4297688A 1992-10-09 1992-10-09 Measuring method of pupil decentering eccentricity ratio of optical system Withdrawn JPH06123675A (en)

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