JPH0755638A - 光学系の焦点距離測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有限物像間距離の光学系の焦点距離を、使用共
役条件に近い配置で測定する。 【構成】移動自在に支持された被測定光学系１９への発
散光束生成手段１と、被測定光学系１９を移動自在に支
持する光学支持体３と、被測定光学系１９からの出射光
束の収束点検出手段９とからなり、光束収束点が検出さ
れる発散光束生成手段１と被測定光学系１９の位置とか
ら、焦点距離を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学系の焦点距離の
測定装置及び測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズの焦点距離測定装置として、図８
と図９で示される構成のものが従来から知られている。

【０００３】図８の測定装置は、ノーダルスライド法と
呼ばれる測定方法に用いる装置であって、光源５１、標
線５２、コリメーターレンズ５３、光軸方向に移動でき
る摺動台５４と回転台５５からなるノーダルスライド台
５６、光軸方向に移動可能な光学ベンチ５７に設置され
た顕微鏡５８を備えている。標線５２はコリメーターレ
ンズ５３の焦点位置に配置される。被験レンズ５９はノ
ーダルスライド台５６に載せてある。

【０００４】被験レンズ５９を、回転台５５により光軸
に垂直な方向に僅かな角度回転してもコリメーターレン
ズ５３の焦点に置いた標線５２の像が動かなくなるよう
に、ノーダルスライド台５６の摺動台５４と顕微鏡５８
を光軸方向に調整して、そのときの顕微鏡５８の位置
「Ｓ」を読み取る。

【０００５】次に被験レンズ５９の代わりに標線を刻ん
だガラス板を、標線の方向が回転台５５の回転軸とほぼ
平行に、かつ標線側を顕微鏡５８に向けてノーダルスラ
イド台５６に取り付け、回転台５５により光軸方向に垂
直名方向に回転しても顕微鏡５８で観察したガラスの標
線の像が動かなくなるように、摺動台５４と顕微鏡５８
を光軸方向に調整する。そのときの顕微鏡５８の位置
「Ｓ₀ 」とすると、被験レンズ５９の焦点距離は｜Ｓ−
Ｓ₀ ｜で与えられる。

【０００６】図９の測定装置は、倍率法と呼ばれる測定
方法に用いられる装置であって、光源６０、長さｙが既
知の標板６１、焦点距離ｆ₀ が既知のコリメーターレン
ズ６２、顕微鏡６３を備えている。

【０００７】標板６１はコリメーターレンズ６２の焦点
位置に配置される。被験レンズ５９をコリメーターレン
ズ６２の後方に光軸を一致させて配置し、被験レンズ５
９の焦点面６４に生ずる標板６１の像の大きさｙ’を顕
微鏡６３で測定する。そのとき被験レンズの焦点距離は
（ｙ’／ｙ）・ｆ₀ で与えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】光ディスク用光学系に
おいて用いられる、光源から光束をコリメーターレンズ
を介さずに直接ディスク面に集光させる所謂有限仕様の
対物レンズは、コリメーターレンズが不要なため、その
構成が単純化される、コストダウンが図れる、等の利点
を有するため、広く用いられている。この種の光ディス
ク用途の対物レンズは、プラスチックの射出成形によっ
て、その量産化がなされているが、近年プラスチックの
射出成形技術の向上と相まって光ディスク用途の対物レ
ンズも更なる高精度化、高性能化が望まれるようになっ
た。したがって製造されたレンズが、設計値通りである
か厳しい検査が必要となり、光学系の最も基本的な幾何
光学的特性である焦点距離も、重要な検査項目のひとつ
となっている。

【０００９】一方、前述の従来公知の焦点距離測定法で
あるノーダルスライド法も、倍率法も、平行光束を被験
レンズで結像させる構成となっており、無限遠の物体を
結像させるカメラレンズ等では良好に測定されるが、有
限仕様の光ディスク用途の対物レンズのように有限位置
の物体を集光するレンズでは、収差による像のボケの発
生が大きくなるため、高精度に測定できないという問題
があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、発散光束生成手段と、発
散光束生成手段を移動自在に支持する光学支持体と、発
散光束生成手段の位置の読取手段と、読取手段で読み取
られた発散光束生成手段の位置の記憶手段と、被測定光
学系をその光軸方向に移動自在に支持する光学支持体
と、被測定光学系の位置の読取手段と、読取手段で読み
取られた位置の記憶手段と、被測定光学系から出射する
光束の収束点を検出する光束収束点検出手段と、発散光
束生成手段の位置及び被測定光学系の位置から、被測定
光学系の焦点距離を算出する演算手段とを備えたことを
特徴とする光学系の焦点距離測定装置を提供する。

【００１１】また、本発明は少なくとも３箇所のＮ箇所
の発散光束生成手段の位置をｘ_i （ｉ＝１，２，・・
・，Ｎ）とし、被測定光学系の位置をｙ_i （ｉ＝１，
２，・・・，Ｎ）とするとき、上記焦点距離を算出する
演算手段が、数３により算出する演算手段であることを
特徴とする光学系の焦点距離測定装置を提供する。

【００１２】

【数３】

【００１３】また、本発明は被測定光学系を移動し、被
測定光学系からの出射する光束の収束点が光束収束点検
出手段により検出される位置を求めることを、少なくと
も３箇所の発散光束生成手段の位置に対して行い、各々
における発散光束生成手段の位置と被測定光学系の位置
とから、被測定光学系の焦点距離を求めることを特徴と
する光学系の焦点距離測定方法を提供する。

【００１４】また、本発明は発散光束生成手段を移動
し、被測定光学系から出射する光束の収束点が光束収束
点検出手段により検出される位置を求めることを、少な
くとも３箇所の被測定光学系の位置に対して行い、各々
における、被測定光学系の位置と、発散光束生成手段の
位置とから、被測定光学系の焦点距離を求めることを特
徴とする光学系の焦点距離測定方法を提供する。

【００１５】さらに本発明は、少なくとも３箇所の発散
光束生成手段の位置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）
と、被測定光学系の位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，
Ｎ）とから、前記数３により被測定光学系の焦点距離を
算出することを特徴とする上記光学系の焦点距離測定方
法を提供する。

【００１６】本発明の測定装置の構成を、図１により説
明する。本発明の測定装置は、発散光束生成手段１（実
施例では半導体レーザー２）と、発散光束生成手段１を
その光束の光軸方向に移動自在に支持する光学支持体３
（実施例では載物台４及び光学ベンチ５）と、発散光束
生成手段１の位置の読取手段６（実施例ではレーザー干
渉測長器７）と、読取手段６で読み取られた位置の記憶
手段８と、被測定光学系１９を、その光軸方向に移動自
在に支持する光学支持体１２（実施例では載物台１３及
び光学ベンチ１４）と、被測定光学系１９の位置の読取
手段１５（実施例ではレーザー干渉測長器１６）と、読
取手段１５で読み取られた位置の記憶手段１７と、被測
定光学系１９から出射する光束の収束点を検出する光束
収束点検出手段９（実施例では２次元ＣＣＤセンサー１
０）と、記憶手段８、及び記憶手段１７に記憶された値
から被測定光学系の焦点距離を演算する演算手段１８と
を備える。

【００１７】次に、本発明の測定方法を、図１及び図２
により説明する。本発明の測定方法は以下の手順からな
る。

【００１８】発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ（≧
３）を決めた後、発散光束生成手段１を第１の設定位置
に設置する（ステップ１）。

【００１９】被測定光学系１９を、その光軸方向に移動
し、光束収束点検出手段９が光束収束点を検出する被測
定光学系１９の位置を求める（実施例では２次元ＣＣＤ
センサー１０により画像として観察される光束の光束径
が最小になる被測定光学系１９の位置を求める。）（ス
テップ２）。

【００２０】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ 、及び被測
定光学系１９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後（ス
テップ３）、発散光束生成手段１を第２の設定位置へ移
動する（ステップ４）。

【００２１】以下発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ
を満足するまでステップ２、３、４を繰り返す。

【００２２】こうして求めたＮ組の共役配置における、
発散光束生成手段１の設定位置ｘ_i（ｉ＝１，２，・・
・，Ｎ）と、被測定光学系１９の位置ｙ_i （ｉ＝１，
２，・・・，Ｎ）とから、演算手段１８を用いて焦点距
離を算出する。

【００２３】また、本発明の他の測定方法を説明する。
図１及び図３により説明する。本発明の他の測定方法は
以下の手順からなる。

【００２４】被測定光学系１９の光軸方向の位置の設定
数Ｎ（≧３）を決めた後、第１の設定位置に設置する
（ステップ１１）。

【００２５】発散光束生成手段１を、被測定光学系１９
の光軸方向に移動し、光束収束点検出手段９により光束
収束点が検出される発散光束生成手段１の位置を求め
る。（実施例ではＣＣＤセンサー１０により画像として
観察された光束の光束径が最小になる発散光束生成手段
１の位置を求める。）（ステップ１２）

【００２６】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ 及び被測定
光学系１９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後（ステ
ップ１３）、被測定光学系１９を第２の設定位置へ移動
する（ステップ１４）。

【００２７】以下被測定光学系１９の位置の設定数Ｎを
満足するまでステップ２、３、４を繰り返す。

【００２８】こうして求めたＮ組の共役配置における、
発散光束生成手段１の設定位置ｘ_i（ｉ＝１，２，・・
・，Ｎ）と、被測定光学系１９の位置ｙ_i （ｉ＝１，
２，・・・，Ｎ）とから、演算手段１８を用いて焦点距
離を算出する。

【００２９】

【作用】図４を参照して、本発明に用いた焦点距離算出
の原理を説明する。レンズＬから有限の位置にある物点
をＯ、物点ＯのレンズＬによる像点をＩ、レンズＬの前
側（物体側）焦点位置をＦ、レンズＬの後側（像側）焦
点位置をＦ’とし、ＯとＦの距離をｘ，Ｆ’とＩの距離
をｙ，レンズＬの焦点距離をｆとすると、ニュートンの
式（数４）が成り立つ。

【００３０】

【数４】ｘ・ｙ＝ｆ・ｆ

【００３１】物点ＯをＯ’にΔｘ移動（物点Ｏがレンズ
Ｌに近づく方向を正とする）させ、レンズＬをΔｙ移動
（レンズＬが物点Ｏから遠ざかる方向を正とする）した
ときに像点Ｉの位置の移動がないとすると、数５もまた
成立することになる。

【００３２】

【数５】（ｘ−Δｘ＋Δｙ）（ｙ−Δｙ）＝ｆ・ｆ

【００３３】したがって、物点を光軸方向に異なる３箇
所ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ に設定し、それぞれに対するレンズ
の位置がｙ₁ 、ｙ₂ 、ｙ₃ のときに像点の位置の移動が
なかったとすると、数６の２つの式が成立し、またニュ
ートンの式（数４）も成立しているので、これら３つの
式を連立方程式として解き、ｘ、ｙ、ｆを数７により求
めることができる。

【００３４】

【数６】（ｘ−（ｘ₂ −ｘ₁ ）＋（ｙ₂ −ｙ₁ ））（ｙ
−（ｙ₂ −ｙ₁ ））＝ｆ・ｆ （ｘ−（ｘ₃ −ｘ₁ ）＋（ｙ₃ −ｙ₁ ））（ｙ−（ｙ₃
−ｙ₁ ））＝ｆ・ｆ

【００３５】

【数７】

【００３６】さらに、物点Ｏを光軸方向に異なるＮ箇所
（Ｎ≧３）ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）に設定した
場合には、次のように焦点距離ｆを求めることができ
る。

【００３７】物点ｘ_i に対する像点位置が動かないレン
ズ位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）として、数８
のＮ個の式が成立する。

【００３８】

【数８】（ｘ−（ｘ_i −ｘ_j ）＋（ｙ_i −ｙ_j ））（ｙ
−（ｙ_i −ｙ_j ））＝ｆ・ｆ （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ） （ｊは１からＮまでの任意の整数）

【００３９】数９の（Ｎ−１）個の式に、ニュートンの
式（数４）を代入し、両辺を展開整理すると、数１０と
なり、ｘ，ｙについて線形の（Ｎ−１）個の式を得る。

【００４０】

【数９】（ｘ−（ｘ_i −ｘ_j ）＋（ｙ_i −ｙ_j ））（ｙ
−（ｙ_i −ｙ_j ））＝ｆ・ｆ （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ、ただしｉ＝ｊを除く）

【００４１】

【数１０】−（ｙ_i −ｙ_j ）ｘ＋（−（ｘ_i −ｘ_j ）＋
（ｙ_i −ｙ_j ））ｙ＝−（ｙ_i −ｙ_j ）（（ｘ_i −ｘ
_j ）−（ｙ_i −ｙ_j ）） （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ、ただしｉ＝ｊを除く） （ｊは１からＮまでの任意の整数）

【００４２】これら（Ｎ−１）個の式を観測方程式と
し、最小自乗法を適用することにより、数３のように
ｘ、ｙ、ｆを求めることができる。

【００４３】測定箇所が３箇所の場合と３箇所以上の場
合に分けて説明したが、数３においてＮ＝３, ｊ＝１の
場合は数７の結果に一致するので、数３が焦点距離を求
める一般式となる。

【００４４】本発明の測定装置、及び測定方法はこの原
理に基づき構成されたものであり、発散光束生成手段１
を、光学支持体３で移動自在に支持することで、物点の
位置を変更できる。

【００４５】被測定光学系１９の移動は、被測定光学系
１９を光学支持体１２で移動自在に支持することで行
う。

【００４６】発散光束生成手段１の位置に対して、被測
定光学系１９を移動させ、光束収束点検出手段９が光束
収束点を検出する位置を求めることで、物点と像点が共
役であることの確認ができる。また、被測定光学系１９
の位置に対して、光束収束点検出手段９が光束収束点を
検出するように、被測定光学系１９を移動させて、物点
と像点の共役の確認をしてもよい。

【００４７】演算手段１８は、少なくとも３箇所の共役
配置に対する、被測定光学系１９の位置の値と、光束収
束点検出手段９の位置の値とから被測定光学系１９の焦
点距離を演算する機能を有する。

【００４８】以上により、本発明は、被測定光学系の物
像間距離を有限の配置にして焦点距離の測定を可能とす
るものである。

【００４９】

【実施例】実施例の測定装置を、図１により説明する。
実施例の測定装置は、発散光束生成手段１と、発散光束
生成手段１をその光束の光軸方向に移動自在に支持する
光学支持体３と、発散光束生成手段１の位置の読取手段
６と、読取手段６で読み取られた位置の記憶手段８と、
被測定光学系１９をその光軸方向に移動自在に支持する
光学支持体１２と、被測定光学系１９の位置の読取手段
１５と、読取手段１５で読み取られた位置の記憶手段１
７と、被測定光学系からの光束の収束点を検出する光束
収束点検出手段９と、記憶手段８と記憶手段１７で記憶
された発散光束生成手段１と被測定光学系１９の位置情
報をもとに、被測定光学系の焦点距離を演算する演算手
段１８とを備える。被測定光学系１９は、発散光束生成
手段１からの発散光束中に、光軸をほぼ一致させて配置
される。以下に各部位毎の説明を行う。

【００５０】（発散光束生成手段１）半導体レーザー２
からの発散光束を用いる。

【００５１】（光学支持体３）発散光束生成手段１を保
持する載物台４と光学ベンチ５からなる。光学ベンチ５
は、発散光束生成手段１の光束の光軸方向に長くなった
ものである。この上に置かれた載物台４は図示しないパ
ルスモーターと送りねじで光学ベンチ５上を移動自在と
なっている。

【００５２】（読取手段６）載物台４に図示しないコー
ナーキューブを取り付け、レーザー干渉測長器７により
半導体レーザー２と一体で移動する載物台４の光学ベン
チ５に対する位置を読み取る。方向は、載物台４（半導
体レーザー２）が被測定光学系１９に近づく方向を正と
する。

【００５３】（記憶手段８）レーザー干渉測長器７で読
み取られた位置情報はＡ／Ｄ変換され、記憶手段８に記
憶される。

【００５４】（光束収束点検出手段９）２次元ＣＣＤセ
ンサー１０である。得られる画像はモニター１１で観察
する。２次元ＣＣＤセンサー１０上に集光する光束の光
束径が最小となるとき、被測定光学系９の像面が２次元
ＣＣＤセンサー上にあると判断する。

【００５５】（光学支持体１２）被測定光学系１９を保
持する載物台１３と光学ベンチ１４からなり、光学ベン
チ１４は、被測定光学系の光軸方向に長くなったもので
ある。この上に置かれた載物台１３は図示しないパルス
モーターと送りねじで光軸方向に移動自在となってい
る。

【００５６】（読取手段１５）載物台１３に図示しない
コーナーキューブを取り付け、レーザー干渉測長器１６
により、被測定光学系１９と一体で移動する載物台１３
の光学ベンチ１４に対する位置を読み取る。方向は、載
物台１３（２次元ＣＣＤセンサー１０）が光束収束点検
出手段９に近づく方向を正とする。

【００５７】（記憶手段１７）レーザー干渉測長器１６
で読み取られた位置情報はＡ／Ｄ変換され、記憶手段１
７に記憶される。

【００５８】（演算手段１８）共役関係にあるＮ箇所
（Ｎ≧３）の発散光束生成手段１の位置（載物台４の光
学ベンチ５に対する位置として読み込んだ値）ｘ_i （ｉ
＝１，２，・・・，Ｎ）と、被測定光学系１９の位置
（載物台１３の光学ベンチ１４に対する位置として読み
込んだ値）ｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とから数１
１により被測定光学系の焦点距離を演算する機能を有す
る。

【００５９】

【数１１】

【００６０】実施例の測定方法を、図１及び図２により
説明する。

【００６１】発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ（≧
３）を決めた後、発散光束生成手段１からの光束が、被
測定光学系１９に光軸にほぼ一致して導かれるように、
発散光束生成手段１を第１の設定位置に設置する（ステ
ップ１）。光束収束点検出手段９が、光束径最小である
ことを検出する被測定光学系１９の位置を、被測定光学
系１９をその光軸方向に移動することにより求める（ス
テップ２）。

【００６２】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ 及び被測定
光学系１９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後（ステ
ップ３）、発散光束生成手段１を第２の設定位置へ移動
する（ステップ４）。

【００６３】以下発散光束生成手段１の位置の設定数Ｎ
を満足するまでステップ２、３、４を繰り返す。

【００６４】こうして求めたＮ組の発散光束生成手段１
の設定位置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と、被測定
光学系１９の位置ｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とか
ら演算手段１８により被測定光学系の焦点距離を算出す
る。

【００６５】また、実施例の他の測定方法を図１及び図
３により説明する。

【００６６】被測定光学系１９の位置の設定数Ｎ（≧
３）を決めた後、発散光束生成手段１からの光束が、被
測定光学系１９に光軸にほぼ一致して導かれるように、
被測定光学系１９を第１の設定位置に設置する（ステッ
プ１１）。光束収束点検出手段９が、光束径最小である
ことを検出する発散光束生成手段１の位置を、発散光束
生成手段１をその光束の光軸方向に移動することにより
求める（ステップ１２）。

【００６７】発散光束生成手段１の位置ｘ₁ 及び被測定
光学系１９の位置ｙ₁ を読み取り、記憶させた後（ステ
ップ１３）、被測定光学系１９を第２の設定位置へ移動
する（ステップ１４）。

【００６８】以下被測定光学系１９の位置の設定数Ｎを
満足するまでステップ１２、１３、１４を繰り返す。

【００６９】こうして求めたＮ組の発散光束生成手段１
の設定位置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と、被測定
光学系１９の位置ｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とか
ら演算手段１８により被測定光学系の焦点距離を算出す
る。

【００７０】ところで、この発明は上述の実施例に限定
されない。光束の収束点の検出手段としては、光束中に
１次元のラインセンサーをおき、光束径が最小となると
ころを検出してもよい。

【００７１】また、図５に示すような検出手段でもよ
い。即ちピンホール２０。リレーレンズ２１、光電変換
素子２２からなり、光電変換素子２２をピンホール２０
のリレーレンズ２１による共役位置に配置する。この検
出手段を収束点をもつ光束中を光束の光軸方向に移動さ
せると、ピンホール２０が光束の収束点に一致したとき
に光電変換素子２２の出力が最大となり、収束点を検出
することが可能である。あるいは、図６に示す干渉パタ
ーンを利用する構成でもよい。即ちレーザー光源２３、
レンズ（２４、２５、２６）からなる発散光束生成手段
１の光束中に設けた、光束の一部を来た光路に沿って逆
行反射させる反射手段２７と、被測定光学系１９出射後
の光束を逆行反射させる反射手段２８と、により構成す
るのである。

【００７２】反射手段２８が図６に示すような凹面の場
合は、収束点の後方に配置し、凹面の球心が光束の収束
点に一致したときに、光束が来た光路に沿って逆行反射
するので、反射手段２７で反射された光束との干渉によ
り干渉パターンが得られる。反射手段２８が凸面の場合
は、収束点より被測定光学系１９に近付けて配置し、凸
面の球心が光束の収束点に一致したときに、光束が来た
光路に沿って逆行反射するので、反射手段２７で反射さ
れた光束との干渉により干渉パターンが得られる。

【００７３】反射手段２４が平面の場合は、光束の収束
点がその平面上にあるとき、光束は光軸に対称に反射
し、反射手段２７により反射された光束と干渉し、干渉
パターンを得る。

【００７４】いずれの場合も、干渉パターンはレンズ３
０を介して、２次元ＣＣＤセンサー３１、モニター３２
で観察される。このように、反射手段２８を、収束点の
検出手段として用いるのである。

【００７５】さらには、発散光束生成手段をインコヒー
レント光源と、レンズとで構成し、収束点検出手段を接
眼レンズを有する光学系とし、収束点を目視で判断して
もよい。

【００７６】発散光束生成手段については、白色光源
と、分光手段であるモノクロメーターと、を用いて構成
し、被測定光学系の波長による焦点距離の違いを測定す
る構成としてもよい。

【００７７】演算手段については、実施例では数３にお
いてｊ＝１と置くことによって得られた数１１を用いる
ことを示したが、ｊ＝１に限らない。ｊは１からＮまで
Ｎ通りの選択が可能である。また、数３においてｊを１
からＮまでＮ通りの計算で求めその一部または全部を平
均して焦点距離の値としてもよい。

【００７８】実施例では、被測定光学系として、屈折系
光学系の場合の配置を示したが、図７に示すように、発
散光束生成手段１からの光束を、被測定光学系３４で反
射させ、その光束をハーフミラー３３で折り曲げ光束収
束点検出手段９に導く配置にすることにより、反射系光
学系の焦点距離の測定も可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、物
像間距離が有限の配置で測定できるので、光ディスク用
対物レンズをはじめ、複写機用レンズ、ファクシミリ用
レンズ等、有限で使用される目的で設計された光学系
を、配置の違いから生じる収差の影響をほとんど受ける
ことなく、実使用に非常に近い配置で測定できる。

【００８０】従来技術のノーダルスライド法は、被験レ
ンズの節点をノーダルスライド台回転軸上に載せるため
に、レンズの回転と光軸方向の移動を交互に繰り返す、
繁雑な、熟練を要する操作が必要であるが、本発明で
は、発散光生成手段と収束点検出手段を光軸方向に移動
させる操作だけでよく、測定が容易である。また倍率法
では、焦点距離が既知にコリメーターレンズ及び寸法が
既知の指標を必要としたが、本発明では、光学ベンチ上
の載物台の移動量読取手段に用いるスケール以外に、光
学特性あるいは寸法が既知の参照物を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学系の焦点距離測定装置の実施例の
構成図

【図２】本発明の光学系の焦点距離測定方法の実施例の
手順を示す工程図

【図３】本発明の光学系の焦点距離測定方法の他の実施
例の手順を示す工程図

【図４】本発明の光学系の焦点距離測定の原理の説明に
供する被測定光学系の構成図

【図５】本発明の光学系の焦点距離測定装置における光
束収束点検出手段の変形例の構成図

【図６】本発明の光学系の焦点距離測定装置における光
束収束点検出手段の他の変形例の構成図

【図７】本発明を反射凹面鏡に対して実施する場合の配
置を示す構成図

【図８】従来技術であるノーダルスライド法による焦点
距離測定装置の構成図

【図９】従来技術である倍率法による焦点距離測定装置
の構成図

【符号の説明】

１：発散光束生成手段 ２：半導体レーザー ３：光学支持体 ４：載物台 ５：光学ベンチ ６：読取手段 ７：レーザー干渉測長器 ８：記憶手段 ９：収束点検出手段 １０：２次元ＣＣＤセンサー １１：モニター １２：光学支持体 １３：載物台 １４：光学ベンチ １５：読取手段 １６：レーザー干渉測長器 １７：記憶手段 １８：演算手段 １９：被測定光学系 ２０：ピンホール ２１：リレーレンズ ２２：光電変換素子 ２３：レーザー光源 ２４：レンズ ２５：レンズ ２６：レンズ ２７：反射手段 ２８：反射手段 ２９：ハーフミラー ３０：レンズ ３１：２次元ＣＣＤセンサー ３２：モニター ３３：ハーフミラー ３４：被測定光学系 ５１：光源 ５２：標線 ５３：コリメーターレンズ ５４：摺動台 ５５：回転台 ５６：ノーダルスライド台 ５７：光学ベンチ ５８：顕微鏡 ５９：被験レンズ ６０：光源 ６１：標板 ６２：コリメーターレンズ ６３：顕微鏡 ６４：被験レンズの焦点面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発散光束生成手段と、発散光束生成手段を
   移動自在に支持する光学支持体と、発散光束生成手段の
   位置の読取手段と、読取手段で読み取られた発散光束生
   成手段の位置の記憶手段と、被測定光学系をその光軸方
   向に移動自在に支持する光学支持体と、被測定光学系の
   位置の読取手段と、読取手段で読み取られた位置の記憶
   手段と、被測定光学系から出射する光束の収束点を検出
   する光束収束点検出手段と、発散光束生成手段の位置及
   び被測定光学系の位置から、被測定光学系の焦点距離を
   算出する演算手段とを備えたことを特徴とする光学系の
   焦点距離測定装置。
2. 【請求項２】少なくとも３箇所のＮ箇所の発散光束生成
   手段の位置をｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とし、被
   測定光学系の位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と
   するとき、請求項１の焦点距離を算出する演算手段が、
   数１により算出する演算手段であることを特徴とする光
   学系の焦点距離測定装置。 【数１】
3. 【請求項３】被測定光学系を移動し、被測定光学系から
   の出射する光束の収束点が光束収束点検出手段により検
   出される位置を求めることを、少なくとも３箇所の発散
   光束生成手段の位置に対して行い、各々における発散光
   束生成手段の位置と被測定光学系の位置とから、被測定
   光学系の焦点距離を求めることを特徴とする光学系の焦
   点距離測定方法。
4. 【請求項４】発散光束生成手段を移動し、被測定光学系
   から出射する光束の収束点が光束収束点検出手段により
   検出される位置を求めることを、少なくとも３箇所の被
   測定光学系の位置に対して行い、各々における、被測定
   光学系の位置と、発散光束生成手段の位置とから、被測
   定光学系の焦点距離を求めることを特徴とする光学系の
   焦点距離測定方法。
5. 【請求項５】少なくとも３箇所の発散光束生成手段の位
   置ｘ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）と、被測定光学系の
   位置をｙ_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）とから、数２に
   より被測定光学系の焦点距離を算出することを特徴とす
   る請求項３または請求項４の光学系の焦点距離測定方
   法。 【数２】