JPH11109199A - 光学系の組立調整装置及び組立調整方法 - Google Patents

光学系の組立調整装置及び組立調整方法

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JPH11109199A
JPH11109199A JP26431697A JP26431697A JPH11109199A JP H11109199 A JPH11109199 A JP H11109199A JP 26431697 A JP26431697 A JP 26431697A JP 26431697 A JP26431697 A JP 26431697A JP H11109199 A JPH11109199 A JP H11109199A
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浩志 鈴木
Takayuki Yanagisawa
隆行 柳澤
Yukihisa Tamagawa
恭久 玉川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、公差等の影響で屈折力に誤差のあ
るレンズを組み合わせた被験レンズでも、焦点距離やバ
ックフォーカスのノミナル値からのずれが小さくなるよ
うに、光学系を容易に精度良く組立調整することを目的
とするものである。 【解決手段】 レンズ1,2を組み合わせた光学系に光
束を照射するとともに、バックフォーカスの設計ノミナ
ル位置に置かれたCCD23により光を受け、ナイフエ
ッジ21により光束が半分遮光されたときと、全く遮光
されないときとで、光の強度分布の重心位置の変化を検
出することにより、光学系のバックフォーカスを検出
し、バックフォーカスが設計ノミナル値となるようにレ
ンズ1,2の間隔を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば写真レン
ズ等、一般の光学系の組立調整装置及び組立調整方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、高い結像性能を要求する光学
系、例えば写真レンズ等では、厳しい公差が要求され
る。しかし、複数枚の単レンズからなる写真レンズで
は、個々のレンズの形状や屈折率の公差が小さくても、
各レンズの公差の影響が相乗して、焦点距離や光軸上の
レンズ後端と焦点面との距離(以下、バックフォーカス
という。)が大きく変化してしまうことがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、複数の
レンズを組み合わせて使用する従来の光学系において
は、焦点距離やバックフォーカスがそれらのノミナル値
から外れてしまい、使用条件の許容範囲を超えることが
あった。例えば、焦点距離のノミナル値が3000mm
であるにも拘わらず、実際の焦点距離が2500mmに
なるようなこともあった。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、焦点距離やバ
ックフォーカスのノミナル値からのずれが小さくなるよ
うに、光学系を容易に精度良く組立調整することができ
る光学系の組立調整装置及び組立調整方法を得ることを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る光
学系の組立調整装置は、複数のレンズを有する光学系に
光束を照射するための光源と、光源と光学系との間に設
けられ、光学系への光束の照射面積を変化させるための
遮光手段と、光学系のバックフォーカスの設計ノミナル
位置に設けられ、光学系を通過した光の強度分布の重心
位置を検出することにより光学系のバックフォーカスを
検出する検出手段とを備えたものである。
【0006】請求項2の発明に係る光学系の組立調整装
置は、光学系を通過した光を受けるCCDと、このCC
Dに接続されている演算装置とを有する検出手段を用い
たものである。
【0007】請求項3の発明に係る光学系の組立調整装
置は、複数のレンズを有する光学系に光束を照射するた
めの光源と、光学系のバックフォーカスの設計ノミナル
位置に設けられている反射板と、光学系への入射光と反
射板からの反射光との干渉縞から波面収差を演算するこ
とにより光学系のバックフォーカスを検出する検出手段
とを備えたものである。
【0008】請求項4の発明に係る光学系の組立調整装
置は、検出手段として、フィゾー型位相測定干渉計を用
いたものである。
【0009】請求項5の発明に係る光学系の組立調整装
置は、複数のレンズを有する光学系に光軸と平行な複数
本の光線を照射するための光源と、光学系のバックフォ
ーカスの設計ノミナル位置に設けられ、光学系を通過し
た光線の輝点の位置を検出することにより光学系のバッ
クフォーカスを検出する検出手段とを備えたものであ
る。
【0010】請求項6の発明に係る光学系の組立調整装
置は、複数のレンズを有する光学系に光を照射するため
の光源と、光学系の光軸と平行に往復移動可能に設けら
れ、光学系のFナンバーを検出する検出手段とを備えた
ものである。
【0011】請求項7の発明に係る光学系の組立調整装
置は、複数のレンズを有する光学系の使用時の像空間側
のバックフォーカス位置に配置される点光源と、この点
光源から光学系に入射される光束の径を所定の大きさに
絞る絞り手段と、光学系の使用時の物空間側に配置さ
れ、光学系を通過した光束の径を検出する検出手段とを
備えたものである。
【0012】請求項8の発明に係る光学系の組立調整装
置は、複数のレンズを有する光学系に、光軸に対して傾
斜した光線を照射するとともに、光学系に入射される光
線を光軸を中心として回転させる光源と、光学系のバッ
クフォーカス位置に配置され、光学系を通過した光線の
軌跡の径から光学系の焦点距離を検出する検出手段とを
備えたものである。
【0013】請求項9の発明に係る光学系の組立調整方
法は、複数のレンズを有する光学系に光を照射し、光学
系のバックフォーカスを検出するとともに、バックフォ
ーカスが設計ノミナル値となるように、複数のレンズの
間隔を調整するものである。
【0014】請求項10の発明に係る光学系の組立調整
方法は、光学系への光束の照射面積を変化させつつ、光
学系を通過した光の強度分布の重心位置の変化を検出す
ることにより、光学系のバックフォーカスを検出するも
のである。
【0015】請求項11の発明に係る光学系の組立調整
方法は、光学系への入射光と、光学系のバックフォーカ
スの設計ノミナル位置に置かれた反射板からの反射光と
の干渉縞から波面収差を演算することにより光学系のバ
ックフォーカスを検出するものである。
【0016】請求項12の発明に係る光学系の組立調整
方法は、干渉縞から演算した球面収差量が設計ノミナル
値となるように複数のレンズの間隔を調整するものであ
る。
【0017】請求項13の発明に係る光学系の組立調整
方法は、光軸に平行な複数の光線を光学系に照射し、透
過光線の輝点の位置を検出することにより、光学系のバ
ックフォーカスを検出するものである。
【0018】請求項14の発明に係る光学系の組立調整
方法は、複数のレンズを有する光学系に光を照射し、光
学系のFナンバーを検出するとともに、Fナンバーが設
計ノミナル値となるように、複数のレンズの間隔を調整
するものである。
【0019】請求項15の発明に係る光学系の組立調整
方法は、光軸と同軸の光線と光軸に平行な光線とを光学
系に照射し、所定の間隔をおいた2カ所で2本の光線の
間隔を検出することにより、Fナンバーを検出するもの
である。
【0020】請求項16の発明に係る光学系の組立調整
方法は、複数のレンズを有する光学系に光軸に平行な光
束を照射し、所定の間隔をおいた2カ所で光束の径を測
定することにより、Fナンバーを検出するものである。
【0021】請求項17の発明に係る光学系の組立調整
方法は、複数のレンズを有する光学系に、その使用時の
像空間側のバックフォーカス位置に置かれた点光源から
光を照射し、光学系に入射される光束の径を所定の大き
さに絞り、光学系を通過した光束の径が設計ノミナル値
となるように複数のレンズの間隔を調整するものであ
る。
【0022】請求項18の発明に係る光学系の組立調整
方法は、複数のレンズを有する光学系に、光軸に対して
傾斜した光線を照射するとともに、光学系に入射される
光線を光軸を中心として回転させ、光学系のバックフォ
ーカス位置における光線の軌跡の径から光学系の焦点距
離を検出し、焦点距離が設計ノミナル値となるように複
数のレンズの間隔を調整するものである。
【0023】請求項19の発明に係る光学系の組立調整
方法は、光学系を大気中で使用するときの焦点距離と真
空中で使用するときの焦点距離との関係を求めておき、
真空中での焦点距離が設計ノミナル値となるように大気
中でレンズ間隔を調整するものである。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による光
学系の組立調整方法を示す説明図である。図において、
1は無限遠の点光源からの光束をその焦点位置に結像す
る屈折力(焦点距離の逆数)φ1のレンズ、2はその光
軸がレンズ1の光軸と一致するようにレンズ1の後側に
間隔dをおいて配置されている屈折力φ2のレンズ、3
はレンズ1を光軸からの高さh1で透過する周辺光線、
h2はレンズ2における周辺光線3の光軸からの高さで
ある。
【0025】21は端面が鋭角に整形された不透明な平
板からなる遮光手段としてのナイフエッジであり、この
ナイフエッジ21は、レンズ1への入射光束の約半分を
遮光する面積を有している。22はナイフエッジ21を
支持する摺動台であり、この摺動台22は、レンズ1へ
の入射光束の約半分を遮る位置(図1の位置)と、光束
を遮らない位置との間でナイフエッジ21を往復移動さ
せる。
【0026】23は検出面が光軸と垂直に、かつバック
フォーカスの設計ノミナル位置に配置されているCCD
(撮像検出器)、24はCCD23の出力に対し数値演
算を行う演算装置であり、この例における検出手段20
は、CCD23及び演算装置24を有している。なお、
この例における光源(図示せず)としては、レーザ発振
器とビームエキスパンダとを組み合わせたものが使用さ
れる。
【0027】次に、組立調整方法について説明する。図
1に示すように、光学系の合成焦点距離fnetは、レン
ズ2から後ろの周辺光線3を延長した直線(図中破線)
と、レンズ1より前の周辺光線3との交点と、焦点位置
との間の距離と考えることができる。従って、レンズ2
のバックフォーカスbflと、レンズ2における周辺光
線3の光軸からの高さh2とが設計値となるように調整
すれば、焦点距離を直接計測しなくても焦点距離を所望
の値にすることができる。
【0028】即ち、レンズ1とレンズ2との合成焦点距
離fnetは、fnet=1/(φ1+h2・φ2)(式1)
で表される。また、レンズ1,2の屈折力が、加工公差
によりそれぞれΔφ1、Δφ2だけ異なるとき、合成焦
点距離fnetの変化Δfnetは、Δfnet/fnet=−f
net(Δφ1+h2Δφ2+Δh2φ2)(式2)で表
される。但し、Δh2は、レンズ2における周辺光線3
の光軸5からの高さの変化分である。式2から、加工公
差のあるレンズを組み合わせたレンズでは、加工公差に
よる焦点距離変化Δfnetがfnetに比例して大きくなる
ことが分かる。
【0029】これに対し、加工公差を厳しくして焦点距
離変化を小さくすることができない場合、焦点距離を測
定しながらレンズ間隔を調整し、焦点距離を目標値とす
ることができる。原理は、レンズ間隔を調整することに
よって、上記の式1の右辺におけるh2を任意とし、結
果としてfnetを任意とするものである。
【0030】以下は、レンズ1,2の屈折力φ1,φ2
の公差による変化Δφ1,Δφ2が焦点距離の許容誤差
よりも十分小さい場合について説明する。ここで、レン
ズ2のbflは、bfl=(h2/h1)fnet=h2
net(式3)で表される。この式3から、レンズ間隔
dを設計ノミナル位置としたときのbflの公差による
変化量Δbflは、Δbfl=Δh2(∂bfl/∂h
2)+Δfnet(∂bfl/∂fnet)=Δh2fnet
Δfneth2(式4)と表される。
【0031】ここで、Δbfl=0となるようにレンズ
群間隔を調整したとすると、Δfne t/fnet=−Δh2
/h2(式5)が成立する。即ち、バックフォーカスb
flが設計ノミナル値となるようにレンズ間隔dを調整
することで、焦点距離fnetの変動はh2の変動程度に
抑えられるということが言える。
【0032】一方、レンズ1の像点とレンズ1との距離
をx1、レンズ2の物点とレンズ2との距離をx2とす
ると、h1:h2=x1:x2(式6)の関係が成立す
る。また、x1=φ1(式7)からx2=h2(1/φ
1)(式8)が得られる。ここで、レンズ2の結像関係
において、bfl、即ち像点を設計ノミナル値に調整し
たことにより、必然的にその共役点である物点もほぼ設
計ノミナル値となっている。従って、x2の変化Δx2
は、Δx2=Δh2(∂x2/∂h2)+Δφ1(∂x
2/∂φ2)≒0(式9)のように表される。さらに、
式8及び式9から、Δh2/h2≒Δφ1/φ1(式1
0)が得られる。
【0033】また、式5及び式10から、Δfnet/f
net≒−Δφ1/φ1(式11)が得られる。即ち、バ
ックフォーカスbflを設計ノミナル値となるように、
レンズ間隔dを調整することで、ΔfnetをΔφ1程
度とすることができる。
【0034】そこで、バックフォーカスbflを設計ノ
ミナル値とする方法について述べる。設計ノミナルのバ
ックフォーカス位置にCCD23を置くことにより、集
光点の光強度分布が得られる。また、ナイフエッジ21
による光束の遮蔽の有無により、CCD23で検出され
る光強度分布は変化する。ここで、bflが設計ノミナ
ル位置からずれているときは、光束の遮蔽の有無によ
り、光強度分布の重心位置が変化するが、bflが設計
ノミナル位置にあるときは、光束の遮蔽の有無により、
光強度分布の重心位置は変化しない。
【0035】従って、レンズ2とCCD23との間の間
隔をbflの設計ノミナル値に保ちつつ、光束の遮蔽の
有無により光強度分布の重心位置が変化しないようなレ
ンズ間隔dとすることにより、実際の焦点距離も設計ノ
ミナル値とすることができる。なお、光強度分布の重心
は、CCD23の出力を演算装置24で処理することに
より計算される。
【0036】このように、ナイフエッジ21により光束
を遮蔽・解除しながらCCD23及び演算装置24で光
強度分布を検出して、レンズ間隔を調整することによ
り、焦点距離及びバックフォーカスを容易に設計ノミナ
ル値にすることができ、光学系の組立調整をより正確に
行うことができる。例えば、焦点距離のノミナル値が3
000mmである場合、従来は実際の焦点距離が250
0mmになるようなこともあったが、本発明の調整を行
うことにより、焦点距離のずれは±1mm程度にまで低
減できた。
【0037】また、焦点距離を測定する方法としては、
従来、例えば日本工業規格B7094−1978「写真
レンズの焦点距離の測定方法」に示されたノーダルスラ
イド方法なども知られているが、この方法では、焦点距
離より全長が大きい装置を使用する必要があり、測定作
業も手間のかかるものであった。これに対し、この発明
の方法によれば、装置を十分に小形化し、作業も容易に
することができる。
【0038】なお、上記の例では、光束を遮らない位置
と1/2遮る位置とでナイフエッジ21を移動させた
が、光強度分布の重心位置の変化を検出できればよく、
ナイフエッジ21の移動範囲はこれに限定されるもので
はない。
【0039】実施の形態2.また、上記実施の形態1で
は光強度分布の重心位置の変化を検出してレンズ1,2
の間隔を調整したが、バックフォーカスを検出できる方
法であれば他の方法であってもよい。例えば、図2に示
すように、設計ノミナルのバックフォーカス位置に反射
板15を置き、入射光と反射光との干渉縞から波面収差
を演算し、そのデフォーカス成分が最小となるようにレ
ンズ間隔dを調整してもよい。また、干渉縞の検出及び
波面収差を求める検出手段としては、例えばフィゾー型
位相測定干渉計16が使用される。
【0040】実施の形態3.さらに、デフォーカス成分
ではなく、他の収差量を用いてレンズ間隔dを調整する
こともできる。例えば、干渉縞から計算した波面収差の
うち、3次、又はより高次の球面収差量が設計ノミナル
値となるようにレンズ間隔dを調整してもよい。特に、
レンズが3枚以上あるときは、調整できるレンズ間隔は
2カ所以上あるので、焦点距離だけ調整しても収差がず
れてしまう可能性がある。これに対し、bflと波面球
面収差とを用いてレンズ間隔dの調整を行うことによ
り、焦点距離だけではなく、収差量も小さくすることが
できる。
【0041】実施の形態4.次に、図3はこの発明の実
施の形態4による光学系の組立調整方法を示す説明図で
ある。図において、25は光軸と同軸なレーザ光を発振
する光源であるレーザ発振器、26は光軸と平行で、レ
ンズ1における入射高さh1のレーザ光を発振する光源
であるレーザ発振器、27はCCD23を光軸と平行な
方向へ自由に移動させる摺動台である。
【0042】次に、動作について説明する。バックフォ
ーカスが設計ノミナル値と異なるときには、CCD23
の出力には2つの輝点が存在する。これに対し、バック
フォーカスが設計ノミナル値と一致しているときには、
2本のレーザ光がCCD23上で交叉するため、輝点が
一つになる。従って、輝点が一つになるようにレンズ間
隔dを調整することで、bflを容易に設計ノミナル値
とすることができ、装置が大形化することなく、容易に
精度良く組立調整を行うことができる。
【0043】具体的には、レーザ発振器25,26から
交互にレーザを出射し、透過光の強度分布の重心位置を
検出手段20により検出し、重心位置が重なるようにレ
ンズ間隔dを調整する方法が容易である。また、レーザ
発振器25,26からのレーザの色を異なる色として、
CCD23で受けた光を画像処理し、モニタで輝点の位
置を見る方法も可能である。
【0044】なお、上記の例では、レーザ発振器25か
らのレーザを光軸と同軸としたが、必ずしも光軸に重ね
る必要はなく、光軸と平行に複数のレーザ光を入射させ
ることができればよい。
【0045】実施の形態5.上記の各例では、レンズ
1,2の屈折力φ1,φ2の公差による変化分Δφ1,
Δφ2が焦点距離の許容誤差よりも十分小さい場合につ
いて述べたため、bflを設計ノミナル値に調整するこ
とで、h2も設計ノミナル値に近づき、焦点距離をほぼ
所望値とすることができた。しかし、レンズ1,2の屈
折力の誤差が大きい場合には、h2とbflに相当する
量をそれぞれ計測する必要がある。
【0046】このような場合、まず、図3の装置により
実施の形態4と同様の方法でbflを検出する。その
後、摺動台をΔzだけ移動した位置での2つの輝点の間
隔Δhiを計測する。このとき、h2:bfl=Δh
i:Δz(式12)の関係があるので、Δhi/Δzが
設計ノミナル値のh2/bflとなるように、即ちFナ
ンバー(この例では具体的にはFナンバーの1/2)が
設計ノミナル値となるようにレンズ間隔dを調整するこ
とで、焦点距離を所望の長さに調整することができる。
【0047】具体的には、実際のバックフォーカス位
置、即ち2つの輝点が重なる位置にCCD23を置き、
そこからΔZだけCCD23を移動させ、Δhiを測定
するという作業を、レンズ間隔dを調整しながら繰り返
し、Δhi/Δzを設計ノミナル値のh2/bflと同
一にする。
【0048】実施の形態6.なお、上記の例ではレーザ
発振器25,26を用いたが、レーザ光の代わりに他の
光源を使ってもよい。例えば、半径h1のコリメート光
をレンズ1に入射し、CCD23でΔzだけ離れた2カ
所での光束径を計測し、h2/bflに換算して実施の
形態5と同様な調整をすることもできる。
【0049】実施の形態7.また、実施の形態1〜6で
は、使用時の物空間側から光を入射しているが、使用時
の像空間側に光源をおいても同様な効果が得られる。例
えば、図4に示すように、bflの位置に点光源31を
置き、孔32aを有する遮蔽板(絞り手段)32により
レンズ2での光束径をh2に絞ったときの使用時の物空
間側での光束径を測定し、その光束径が設計ノミナル値
となるようにレンズ間隔dを調整しても、焦点距離を所
望値とすることができ、光源を簡単に構成することがで
きる。また、光束径の測定は、例えばCCD33及び演
算装置34を有する検出手段35により行えばよい。
【0050】実施の形態8.図5はこの発明の実施の形
態8による光学系の組立調整方法を示す説明図である。
図において、41は光学系の光軸と同軸のレーザ光線4
3を出射するレーザ発振器、42はレーザ発振器41か
ら出射されたレーザ光線43を子午的平面(光軸を含む
平面)上で任意の角度θだけ屈折させるプリズムであ
り、角度θは調整可能になっている。44はレーザ発振
器41とプリズム42とを有する光源、45は光学系を
通過したレーザ光線43を受けるCCD、46はCCD
45に接続されている演算装置、47はCCD45及び
演算装置46を有する検出手段である。
【0051】次に、動作について説明する。まず、レン
ズ1,2からなる光学系の実際のバックフォーカスを測
定しておき、そこにCCD45を配置する。その状態
で、レーザ発振器41からレーザ光線43を出射し、光
軸を中心としてプリズム42を1回転させると、CCD
45上でのレーザ光線43の軌跡は円となるので、その
半径hiを演算装置46で計測する。
【0052】このとき、焦点距離fnetとhiとの関係
は、fnet=hi・tanθで表されるので、hiを計
測することでfnetを計測することができる。従って、
hiからfnetを求め、そのfnetが設計ノミナル値とな
るように、レンズ間隔dを調整すればよい。
【0053】なお、レーザ光線43の角度を変化させる
手段はプリズム42に限定されるものではなく、例えば
レーザ発振器41自体の角度を光軸に対しθだけオフセ
ットしてもよく、またミラーを使って反射させてもよ
い。
【0054】実施の形態9.上記の例では、レンズ1,
2の公差による光学系の焦点距離の変化を調整する方法
について説明したが、光学系の焦点距離は、レンズ1,
2の公差だけではなく、温度や気圧による媒質やレンズ
材料の屈折率の変化にも影響される。従って、上記のよ
うな調整作業は、使用環境と同じ条件下で行う必要があ
る。しかし、例えば真空中で使用する光学系の場合、調
整作業を真空中で行うのは非常に困難である。従って、
調整作業を常温常圧下で行い、しかも真空中に置いたと
きの焦点距離を設計ノミナル値とすることができればメ
リットは大きい。
【0055】大気中と真空中との焦点距離変化は、公差
による変化と同様に、式2で表すことができる。以下Δ
φ1とΔφ2の公差依存性について見積もる。レンズ1
を薄肉平凸レンズと考え、面曲率を1/Rとすると、屈
折力φは、φ1=(n−1)1/R(式14)で表され
る。また、屈折率nの気圧変化による変化分をΔnとす
ると、Δφ1=Δn・1/R={Δn/(n−1)}φ
1(式15)と表せる。この式15より、大気中から真
空中への屈折率変化による屈折力変化は、φ1に比例す
ることがわかる。
【0056】ここで、φ1に公差による誤差があるとす
ると、Δφ1の公差依存性のオーダーは、式15より、
屈折力φ1の誤差にΔnを乗じた程度であり、しかもΔ
nは10-3オーダーなので、公差によるφ1の誤差の1
/1000程度である。従って、Δφ1の公差依存性
は、殆ど無視できると言える。これは、レンズ2の屈折
力φ2についても同様である。
【0057】次に、レンズ1とレンズ2とを組み合わせ
た光学系についても、大気中と真空中との屈折率変化に
よる焦点距離変化Δfnetは、公差依存性と同様式2の
ように表せる。ここで、fnetは大気中の焦点距離であ
る。前記したように、Δφ1及びΔφ2の公差依存性が
無視でき、Δh2の公差依存性もΔφ1に起因するので
同様に無視できると考えられるので、Δfnetはfnet
支配される。従って、fnetが一定の条件であれば、Δ
netもほぼ一定と考えられる。
【0058】以上のことから、光学系の構成に応じたシ
ミュレーションにより、大気中での焦点距離fnetに対
する真空中での焦点距離fnet+Δfnetとの関係を求め
ておき、大気中で実施の形態1〜9の方法で焦点距離f
netを調整することにより、真空中での焦点距離fnet
Δfnetを設計ノミナル値とすることができる。また、
Δfnetは、光学系の構成により異なり、大気中と真空
中とでfnetが変化しない場合もあり得るので、上記の
シミュレーションを光学系毎に行う必要がある。さら
に、シミュレーションの方法としては、例えば媒質の屈
折率を真空と大気とで変化させて光線追跡を行えばよ
い。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
光学系の組立調整装置は、光学系への光束の照射面積を
遮光手段により変化させつつ、光学系のバックフォーカ
スの設計ノミナル位置に置いた検出手段により光学系を
通過した光の強度分布の重心位置を検出するようにした
ので、レンズ間隔を調整して光学系のバックフォーカス
を設計ノミナル値にすることができ、公差等の影響で屈
折力に誤差のあるレンズを組み合わせた被験レンズで
も、焦点距離やバックフォーカスのノミナル値からのず
れが小さくなるように、容易に精度良く組立調整するこ
とができ、しかも装置を小形に構成することができる。
【0060】請求項2の発明の光学系の組立調整装置
は、光学系を通過した光を受けるCCDと、このCCD
に接続されている演算装置とを有する検出手段を用いた
ので、装置構成を簡単にすることができる。
【0061】請求項3の発明の光学系の組立調整装置
は、光学系のバックフォーカスの設計ノミナル位置に反
射板を置き、光学系への入射光と反射板からの反射光と
の干渉縞から波面収差を演算することにより検出手段に
より光学系のバックフォーカスを検出するようにしたの
で、レンズ間隔を調整して光学系のバックフォーカスを
設計ノミナル値にすることができ、公差等の影響で屈折
力に誤差のあるレンズを組み合わせた被験レンズでも、
焦点距離やバックフォーカスのノミナル値からのずれが
小さくなるように、容易に精度良く組立調整することが
でき、しかも装置を小形に構成することができる。
【0062】請求項4の発明の光学系の組立調整装置
は、検出手段として、フィゾー型位相測定干渉計を用い
たので、装置構成を簡単にすることができる。
【0063】請求項5の発明の光学系の組立調整装置
は、平行な2本の光線を光学系に照射し、光学系のバッ
クフォーカスの設計ノミナル位置に置いた検出手段によ
り光学系を通過した光線の輝点の位置を検出するように
したので、レンズ間隔を調整して光学系のバックフォー
カスを設計ノミナル値にすることができ、公差等の影響
で屈折力に誤差のあるレンズを組み合わせた被験レンズ
でも、焦点距離やバックフォーカスのノミナル値からの
ずれが小さくなるように、容易に精度良く組立調整する
ことができ、しかも装置を小形に構成することができ
る。
【0064】請求項6の発明の光学系の組立調整装置
は、光学系のFナンバーを検出する検出手段を、光学系
の光軸と平行に往復移動可能に設けたので、レンズ間隔
を調整して光学系のFナンバーを設計ノミナル値にする
ことができ、公差等の影響で屈折力に大きな誤差のある
レンズを組み合わせた被験レンズでも、焦点距離やバッ
クフォーカスのノミナル値からのずれが小さくなるよう
に、容易に精度良く組立調整することができ、しかも装
置を小形に構成することができる。
【0065】請求項7の発明の光学系の組立調整装置
は、光学系の使用時の像空間側のバックフォーカス位置
に点光源を配置し、この点光源から光学系に入射される
光束の径を絞り手段により所定の大きさに絞り、光学系
の使用時の物空間側に配置した検出手段により光学系を
通過した光束の径を検出するようにしたので、レンズ間
隔を調整して光学系のバックフォーカスを設計ノミナル
値にすることができ、公差等の影響で屈折力に誤差のあ
るレンズを組み合わせた被験レンズでも、焦点距離やバ
ックフォーカスのノミナル値からのずれが小さくなるよ
うに、容易に精度良く組立調整することができ、しかも
装置を小形に構成することができる。
【0066】請求項8の発明の光学系の組立調整装置
は、光軸に対して傾斜した光線を光学系に照射するとと
もに、光学系に入射される光線を光軸を中心として回転
させ、光学系のバックフォーカス位置に配置した検出手
段により光学系を通過した光線の軌跡の径から光学系の
焦点距離を検出するようにしたので、レンズ間隔を調整
して光学系のバックフォーカスを設計ノミナル値にする
ことができ、公差等の影響で屈折力に誤差のあるレンズ
を組み合わせた被験レンズでも、焦点距離やバックフォ
ーカスのノミナル値からのずれが小さくなるように、容
易に精度良く組立調整することができ、しかも装置を小
形に構成することができる。
【0067】請求項9の発明の光学系の組立調整方法
は、複数のレンズを有する光学系に光を照射し、光学系
のバックフォーカスを検出するとともに、バックフォー
カスが設計ノミナル値となるように、複数のレンズの間
隔を調整するようにしたので、公差等の影響で屈折力に
誤差のあるレンズを組み合わせた被験レンズでも、焦点
距離やバックフォーカスのノミナル値からのずれが小さ
くなるように、容易に精度良く組立調整することができ
る。
【0068】請求項10の発明の光学系の組立調整方法
は、光学系への光束の照射面積を変化させつつ、光学系
を通過した光の強度分布の重心位置の変化を検出するこ
とにより、光学系のバックフォーカスをより簡単にかつ
正確に検出することができる。
【0069】請求項11の発明の光学系の組立調整方法
は、光学系への入射光と、光学系のバックフォーカスの
設計ノミナル位置に置かれた反射板からの反射光との干
渉縞から波面収差を演算することにより、光学系のバッ
クフォーカスをより簡単にかつ正確に検出することがで
きる。
【0070】請求項12の発明の光学系の組立調整方法
は、干渉縞から演算した球面収差量が設計ノミナル値と
なるように複数のレンズの間隔を調整するようにしたの
で、焦点距離だけではなく、収差量も小さくすることが
できる。
【0071】請求項13の発明の光学系の組立調整方法
は、光軸に平行な複数の光線を光学系に照射し、透過光
線の輝点の位置を検出することにより、光学系のバック
フォーカスをより簡単にかつ正確に検出することができ
る。
【0072】請求項14の発明の光学系の組立調整方法
は、複数のレンズを有する光学系に光を照射し、光学系
のFナンバーを検出するとともに、Fナンバーが設計ノ
ミナル値となるように、複数のレンズの間隔を調整する
ので、公差等の影響による屈折力の誤差が大きい場合に
も、焦点距離やバックフォーカスのノミナル値からのず
れが小さくなるように、容易に精度良く組立調整するこ
とができ、しかも装置を小形に構成することができる。
【0073】請求項15の発明の光学系の組立調整方法
は、光軸と同軸の光線と光軸に平行な光線とを光学系に
照射し、所定の間隔をおいた2カ所で2本の光線の間隔
を検出することにより、Fナンバーを容易に検出するこ
とができる。
【0074】請求項16の発明の光学系の組立調整方法
は、複数のレンズを有する光学系に光軸に平行な光束を
照射し、所定の間隔をおいた2カ所で光束の径を測定す
ることにより、Fナンバーを容易に検出することができ
る。
【0075】請求項17の発明の光学系の組立調整方法
は、複数のレンズを有する光学系に、その使用時の像空
間側のバックフォーカス位置に置かれた点光源から光を
照射し、光学系に入射される光束の径を所定の大きさに
絞り、光学系を通過した光束の径が設計ノミナル値とな
るように複数のレンズの間隔を調整するので、公差等の
影響で屈折力に誤差のあるレンズを組み合わせた被験レ
ンズでも、焦点距離やバックフォーカスのノミナル値か
らのずれが小さくなるように、容易に精度良く組立調整
することができる。
【0076】請求項18の発明の光学系の組立調整方法
は、複数のレンズを有する光学系に、光軸に対して傾斜
した光線を照射するとともに、光学系に入射される光線
を光軸を中心として回転させ、光学系のバックフォーカ
ス位置における光線の軌跡の径から光学系の焦点距離を
検出し、焦点距離が設計ノミナル値となるように複数の
レンズの間隔を調整するので、公差等の影響で屈折力に
誤差のあるレンズを組み合わせた被験レンズでも、焦点
距離やバックフォーカスのノミナル値からのずれが小さ
くなるように、容易に精度良く組立調整することができ
る。
【0077】請求項19の発明の光学系の組立調整方法
は、光学系を大気中で使用するときの焦点距離と真空中
で使用するときの焦点距離との関係を求めておき、真空
中での焦点距離が設計ノミナル値となるように大気中で
レンズ間隔を調整するので、光学系を真空中で使用する
場合にも、公差による焦点距離のずれを小さくすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による光学系の組立
調整方法を示す説明図である。
【図2】 この発明の実施の形態2による光学系の組立
調整方法を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態4による光学系の組立
調整方法を示す説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態7による光学系の組立
調整方法を示す説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態8による光学系の組立
調整方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1,2 レンズ、15 反射板、16 フィゾー型位相
測定干渉計(検出手段)、20,35,47 検出手
段、21 ナイフエッジ(遮光手段)、23 CCD,
24 演算装置、25,26 レーザ発振器(光源)、
31 点光源、32 遮蔽板(絞り手段)、44 光
源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉川 恭久 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のレンズを有する光学系に光束を照
    射するための光源と、上記光源と上記光学系との間に設
    けられ、上記光学系への上記光束の照射面積を変化させ
    るための遮光手段と、上記光学系のバックフォーカスの
    設計ノミナル位置に設けられ、上記光学系を通過した光
    の強度分布の重心位置を検出することにより上記光学系
    のバックフォーカスを検出する検出手段とを備えている
    ことを特徴とする光学系の組立調整装置。
  2. 【請求項2】 検出手段は、光学系を通過した光を受け
    るCCDと、このCCDに接続されている演算装置とを
    有していることを特徴とする請求項1記載の光学系の組
    立調整装置。
  3. 【請求項3】 複数のレンズを有する光学系に光束を照
    射するための光源と、上記光学系のバックフォーカスの
    設計ノミナル位置に設けられている反射板と、光学系へ
    の入射光と上記反射板からの反射光との干渉縞から波面
    収差を演算することにより上記光学系のバックフォーカ
    スを検出する検出手段とを備えていることを特徴とする
    光学系の組立調整装置。
  4. 【請求項4】 検出手段は、フィゾー型位相測定干渉計
    であることを特徴とする請求項3記載の光学系の組立調
    整装置。
  5. 【請求項5】 複数のレンズを有する光学系に光軸と平
    行な複数本の光線を照射するための光源と、上記光学系
    のバックフォーカスの設計ノミナル位置に設けられ、上
    記光学系を通過した光線の輝点の位置を検出することに
    より上記光学系のバックフォーカスを検出する検出手段
    とを備えていることを特徴とする光学系の組立調整装
    置。
  6. 【請求項6】 複数のレンズを有する光学系に光を照射
    するための光源と、上記光学系の光軸と平行に往復移動
    可能に設けられ、上記光学系のFナンバーを検出する検
    出手段とを備えていることを特徴とする光学系の組立調
    整装置。
  7. 【請求項7】 複数のレンズを有する光学系の使用時の
    像空間側のバックフォーカス位置に配置される点光源
    と、この点光源から上記光学系に入射される光束の径を
    所定の大きさに絞る絞り手段と、上記光学系の使用時の
    物空間側に配置され、上記光学系を通過した光束の径を
    検出する検出手段とを備えていることを特徴とする光学
    系の組立調整装置。
  8. 【請求項8】 複数のレンズを有する光学系に、光軸に
    対して傾斜した光線を照射するとともに、上記光学系に
    入射される光線を光軸を中心として回転させる光源と、
    上記光学系のバックフォーカス位置に配置され、上記光
    学系を通過した光線の軌跡の径から上記光学系の焦点距
    離を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする
    光学系の組立調整装置。
  9. 【請求項9】 複数のレンズを有する光学系に光を照射
    し、上記光学系のバックフォーカスを検出するととも
    に、上記バックフォーカスが設計ノミナル値となるよう
    に、上記複数のレンズの間隔を調整することを特徴とす
    る光学系の組立調整方法。
  10. 【請求項10】 光学系への光束の照射面積を変化させ
    つつ、上記光学系を通過した光の強度分布の重心位置の
    変化を検出することにより、上記光学系のバックフォー
    カスを検出することを特徴とする請求項9記載の光学系
    の組立調整方法。
  11. 【請求項11】 光学系への入射光と、上記光学系のバ
    ックフォーカスの設計ノミナル位置に置かれた反射板か
    らの反射光との干渉縞から波面収差を演算することによ
    り上記光学系のバックフォーカスを検出することを特徴
    とする請求項9記載の光学系の組立調整方法。
  12. 【請求項12】 干渉縞から演算した球面収差量が設計
    ノミナル値となるように複数のレンズの間隔を調整する
    ことを特徴とする請求項11記載の光学系の組立調整方
    法。
  13. 【請求項13】 光軸に平行な複数の光線を光学系に照
    射し、透過光線の輝点の位置を検出することにより、上
    記光学系のバックフォーカスを検出することを特徴とす
    る請求項9記載の光学系の組立調整方法。
  14. 【請求項14】 複数のレンズを有する光学系に光を照
    射し、上記光学系のFナンバーを検出するとともに、上
    記Fナンバーが設計ノミナル値となるように、上記複数
    のレンズの間隔を調整することを特徴とする光学系の組
    立調整方法。
  15. 【請求項15】 光軸と同軸の光線と上記光軸に平行な
    光線とを光学系に照射し、所定の間隔をおいた2カ所で
    上記2本の光線の間隔を検出することにより、Fナンバ
    ーを検出することを特徴とする請求項14記載の光学系
    の組立調整方法。
  16. 【請求項16】 複数のレンズを有する光学系に光軸に
    平行な光束を照射し、所定の間隔をおいた2カ所で上記
    光束の径を測定することにより、Fナンバーを検出する
    ことを特徴とする請求項14記載の光学系の組立調整方
    法。
  17. 【請求項17】 複数のレンズを有する光学系に、その
    使用時の像空間側のバックフォーカス位置に置かれた点
    光源から光を照射し、上記光学系に入射される光束の径
    を所定の大きさに絞り、上記光学系を通過した光束の径
    が設計ノミナル値となるように上記複数のレンズの間隔
    を調整することを特徴とする光学系の組立調整方法。
  18. 【請求項18】 複数のレンズを有する光学系に、光軸
    に対して傾斜した光線を照射するとともに、上記光学系
    に入射される光線を光軸を中心として回転させ、上記光
    学系のバックフォーカス位置における上記光線の軌跡の
    径から上記光学系の焦点距離を検出し、上記焦点距離が
    設計ノミナル値となるように上記複数のレンズの間隔を
    調整することを特徴とする光学系の組立調整方法。
  19. 【請求項19】 光学系を大気中で使用するときの焦点
    距離と真空中で使用するときの焦点距離との関係を求め
    ておき、真空中での焦点距離が設計ノミナル値となるよ
    うに大気中でレンズ間隔を調整することを特徴とする請
    求項9ないし請求項18のいずれかに記載の光学系の組
    立調整方法。
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