JP3590508B2 - Optical system assembly adjustment device and assembly adjustment method - Google Patents
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Description
【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。
【0010】
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。
【0014】
請求項8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、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し、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、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し、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ものである。
【0016】
請求項10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。
【0018】
請求項11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12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13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、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15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16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=−fnet(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=h2fnet(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/∂h2)+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、Δfnet/fnet=−Δh2/h2(式5)が成立する。即ち、バックフォーカスbfl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/φ1)(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(∂x2/∂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10)が得られる。
【0033】
また、式5及び式10から、Δfnet/fnet≒−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3000mmである場合、従来は実際の焦点距離が2500mm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=Δhi: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43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CCD45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、CCD45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Δφ1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)}φ1(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Δn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に支配される。従って、fnetが一定の条件であれば、Δfnet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fnet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。
【0064】
請求項5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6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7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。
【0068】
請求項8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、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。また、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、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。また、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10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。
【0072】
請求項11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12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13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、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15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16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。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembly adjustment device and an assembly adjustment method for a general optical system such as a photographic lens.
[0002]
[Prior art]
Generally, strict tolerances are required for optical systems that require high imaging performance, such as photographic lenses. However, in the case of a photographic lens composed of a plurality of single lenses, even if the tolerance of the shape and refractive index of each lens is small, the influence of the tolerance of each lens is synergistic, and the focal length and the rear end of the lens on the optical axis. The distance from the focal plane (hereinafter, referred to as back focus) may greatly change.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional optical system using a combination of a plurality of lenses, the focal length and the back focus deviate from their nominal values, sometimes exceeding the allowable range of the use conditions. For example, there is a case where the actual focal length becomes 2500 mm in spite of the fact that the nominal value of the focal length is 3000 mm.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and easily and accurately assembles and adjusts an optical system so that deviations from a nominal value of a focal length and a back focus are reduced. It is an object of the present invention to obtain an assembly adjustment device and an assembly adjustment method for an optical system that can perform the adjustment.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus for adjusting and assembling an optical system according to the present invention is provided between a light source and an optical system for irradiating the optical system having a plurality of lenses with a light beam, and irradiating the optical system with the light beam. Shielding means for changing the area, and detection means provided at a design nominal position of the back focus of the optical system and detecting the back focus of the optical system by detecting the position of the center of gravity of the intensity distribution of light passing through the optical system It is provided with.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adjusting and assembling an optical system, wherein a detecting means having a CCD for receiving light passing through the optical system and an arithmetic unit connected to the CCD is used.
[0007]
An assembly adjustment device for an optical system according to a third aspect of the present invention includes a light source for irradiating a light beam to an optical system having a plurality of lenses, and a reflector provided at a design nominal position of a back focus of the optical system. And a detecting means for detecting a back focus of the optical system by calculating a wavefront aberration from interference fringes between light incident on the optical system and light reflected from the reflector.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adjusting and assembling an optical system, wherein a Fizeau type phase measuring interferometer is used as a detecting means.
[0010]
[0011]
Claim 6 An apparatus for adjusting and assembling an optical system according to the invention includes a point light source arranged at a back focus position on the image space side when an optical system having a plurality of lenses is used, and a light beam incident on the optical system from the point light source. It comprises a stop means for reducing the diameter to a predetermined size, and a detection means arranged on the object space side when the optical system is used and detecting the diameter of a light beam passing through the optical system.
[0012]
Claim 7 A light source for irradiating an optical system having a plurality of lenses with a light beam inclined with respect to an optical axis and rotating a light beam incident on the optical system around the optical axis. And a detecting means disposed at the back focus position of the optical system and detecting the focal length of the optical system from the diameter of the trajectory of the light beam passing through the optical system.
[0014]
Claim 8 The assembly adjustment method of the optical system according to the invention of Irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, adjust the interval between the plurality of lenses, The back focus of the optical system is detected by detecting a change in the position of the center of gravity of the intensity distribution of the light passing through the optical system while changing the irradiation area of the light beam to the optical system.
[0015]
Claim 9 The assembly adjustment method of the optical system according to the invention of Irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, adjust the interval between the plurality of lenses, Detecting the back focus of the optical system by calculating wavefront aberration from interference fringes between the light incident on the optical system and the reflected light from the reflector placed at the nominal position of the back focus of the optical system It is.
[0016]
Claim 10 According to the method of adjusting and assembling an optical system according to the present invention, an interval between a plurality of lenses is adjusted so that a spherical aberration amount calculated from interference fringes becomes a design nominal value.
[0018]
Claim 11 The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention includes irradiating an optical system having a plurality of lenses with light, detecting an F-number of the optical system, and setting a plurality of lenses so that the F-number becomes a design nominal value. This is to adjust the interval.
[0019]
Claim 12 The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention includes irradiating the optical system with a light beam coaxial with the optical axis and a light beam parallel to the optical axis, and detecting an interval between the two light beams at two places at a predetermined interval. By doing so, the F number is detected.
[0020]
Claim Thirteen The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention includes irradiating an optical system having a plurality of lenses with a light beam parallel to the optical axis, and measuring the diameter of the light beam at two places at a predetermined interval to obtain an F-number. Is to be detected.
[0021]
Claim 14 The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention is directed to irradiating an optical system having a plurality of lenses with light from a point light source located at a back focus position on the image space side at the time of use, and entering the optical system. The diameter of the light beam is reduced to a predetermined size, and the distance between the plurality of lenses is adjusted so that the diameter of the light beam that has passed through the optical system has a design nominal value.
[0022]
Claim Fifteen The method for assembling and adjusting the optical system according to the invention, irradiates an optical system having a plurality of lenses with a light beam inclined with respect to the optical axis, and rotates the light beam incident on the optical system around the optical axis, The focal length of the optical system is detected from the diameter of the trajectory of the light beam at the back focus position of the optical system, and the distance between the plurality of lenses is adjusted so that the focal length becomes a design nominal value.
[0023]
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for assembling and adjusting an optical system according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a lens having a refractive power (reciprocal of the focal length) φ1 for imaging a light beam from a point light source at infinity at the focal position, and 2 denotes a lens such that its optical axis coincides with the optical axis of the lens 1. 1 is a lens having a refractive power of φ2 disposed at an interval d behind, 3 is a marginal ray passing through the lens 1 at a height h1 from the optical axis, and h2 is a marginal ray from the optical axis of the
[0025]
[0026]
[0027]
Next, an assembly adjustment method will be described. As shown in FIG. 1, the combined focal length f of the optical system net Can be considered as the distance between the intersection of the straight line (dashed line in the figure) extending the
[0028]
That is, the composite focal length f of the lens 1 and the lens 2 net Is f net = 1 / (φ1 + h2 · φ2) (Expression 1) When the refractive powers of the lenses 1 and 2 are different from each other by Δφ1 and Δφ2 due to processing tolerance, respectively, the combined focal length f net Change Δf net Is Δf net / F net = -F net (Δφ1 + h2Δφ2 + Δh2φ2) (Expression 2). Here, Δh2 is a change in height of the
[0029]
On the other hand, when it is not possible to reduce the change in the focal length by making the processing tolerance strict, the lens distance can be adjusted while measuring the focal length, and the focal length can be set to the target value. The principle is that by adjusting the lens interval, h2 on the right side of the above equation 1 is made arbitrary, and as a result, f2 net Is optional.
[0030]
Hereinafter, a case will be described in which the changes Δφ1 and Δφ2 due to the tolerance of the refractive powers φ1 and φ2 of the lenses 1 and 2 are sufficiently smaller than the allowable error of the focal length. Here, bfl of the lens 2 is bfl = (h2 / h1) f net = H2f net It is represented by (Equation 3). From
[0031]
Here, if the lens group interval is adjusted so that Δbfl = 0, then Δf net / F net = −Δh2 / h2 (Equation 5) is established. That is, by adjusting the lens interval d so that the back focus bfl becomes a design nominal value, the focal length f net Can be said to be suppressed to about the fluctuation of h2.
[0032]
On the other hand, if the distance between the image point of the lens 1 and the lens 1 is x1, and the distance between the object point of the lens 2 and the lens 2 is x2, the relationship of h1: h2 = x1: x2 (formula 6) holds. Further, x2 = h2 (1 / φ1) (Expression 8) is obtained from x1 = φ1 (Expression 7). Here, in the image forming relationship of the lens 2, by adjusting bfl, that is, the image point to the design nominal value, the object point which is the conjugate point inevitably has almost the design nominal value. Therefore, the change Δx2 of x2 is expressed as Δx2 = Δh2 (∂x2 / ∂h2) + Δφ1 (∂x2 / ∂φ2) ≒ 0 (Equation 9). Further, from Expressions 8 and 9, Δh2 / h2 ≒ Δφ1 / φ1 (Expression 10) is obtained.
[0033]
From
[0034]
Therefore, a method of setting the back focus bfl to a design nominal value will be described. By placing the
[0035]
Therefore, while maintaining the distance between the lens 2 and the
[0036]
As described above, the light intensity distribution is detected by the
[0037]
As a method of measuring the focal length, a nodal slide method described in, for example, Japanese Industrial Standard B7094-1978 "Method of measuring the focal length of a photographic lens" is also known, but in this method, It was necessary to use a device whose overall length was larger than the focal length, and the measurement operation was also troublesome. On the other hand, according to the method of the present invention, the size of the device can be sufficiently reduced, and the operation can be facilitated.
[0038]
In the above example, the
[0039]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the distance between the lenses 1 and 2 is adjusted by detecting a change in the position of the center of gravity of the light intensity distribution. However, another method may be used as long as it can detect the back focus. For example, as shown in FIG. 2, the reflector 15 is placed at the back focus position of the design nominal, the wavefront aberration is calculated from the interference fringe between the incident light and the reflected light, and the lens distance is set so that the defocus component is minimized. d may be adjusted. As a detecting means for detecting an interference fringe and obtaining a wavefront aberration, for example, a Fizeau type
[0040]
Further, the lens distance d can be adjusted using another aberration amount instead of the defocus component. For example, among the wavefront aberrations calculated from the interference fringes, the lens interval d may be adjusted so that the third-order or higher-order spherical aberration amount becomes a design nominal value. In particular, when there are three or more lenses, since there are two or more lens intervals that can be adjusted, there is a possibility that aberrations may be shifted even if only the focal length is adjusted. On the other hand, by adjusting the lens interval d using bfl and the wavefront spherical aberration, not only the focal length but also the amount of aberration can be reduced.
[0041]
Embodiment 4 FIG.
Next, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of assembling and adjusting an optical system according to Embodiment 4 of the present invention. In the drawing,
[0042]
Next, the operation will be described. When the back focus is different from the design nominal value, the output of the
[0043]
Specifically, it is easy to emit a laser beam alternately from the
[0044]
In the above example, the laser from the
[0045]
In each of the above examples, the case where the change amounts Δφ1 and Δφ2 due to the tolerance of the refractive powers φ1 and φ2 of the lenses 1 and 2 are sufficiently smaller than the allowable error of the focal length has been described. Therefore, by adjusting bfl to the design nominal value, h2 also approached the design nominal value, and the focal length could be made almost the desired value. However, if the error in the refractive power of the lenses 1 and 2 is large, it is necessary to measure the amounts corresponding to h2 and bfl, respectively.
[0046]
In such a case, first, bfl is detected by the apparatus shown in FIG. 3 in the same manner as in the fourth embodiment. After that, the distance Δhi between the two bright spots at the position where the slide base is moved by Δz is measured. At this time, since there is a relationship of h2: bfl = Δhi: Δz (Equation 12), Δhi / Δz becomes the design nominal value h2 / bfl, that is, the F number (in this example, specifically, the F number The focal length can be adjusted to a desired length by adjusting the lens interval d so that [1/2] becomes a design nominal value.
[0047]
Specifically, the operation of placing the
[0048]
Embodiment 6 FIG.
Although the
[0049]
Embodiment 7 FIG.
Further, in Embodiments 1 to 6, light is incident from the object space side during use, but the same effect can be obtained by placing a light source on the image space side during use. For example, as shown in FIG. 4, the point light source 31 is placed at the position of bfl, and the object space side in use when the light beam diameter of the lens 2 is reduced to h2 by the shielding plate (aperture means) 32 having the hole 32a. The focal length can be set to a desired value, and the light source can be easily configured, even if the light beam diameter is measured and the lens interval d is adjusted so that the light beam diameter becomes a design nominal value. The measurement of the luminous flux diameter may be performed by, for example, the
[0050]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an assembly adjustment method of an optical system according to Embodiment 8 of the present invention. In the figure,
[0051]
Next, the operation will be described. First, the actual back focus of the optical system including the lenses 1 and 2 is measured, and the
[0052]
At this time, the focal length f net And hi are given by f net = Hi · tanθ, and by measuring hi, f net Can be measured. Therefore, from hi to f net And the f net The lens distance d may be adjusted so that is a design nominal value.
[0053]
The means for changing the angle of the
[0054]
Embodiment 9 FIG.
In the above example, the method of adjusting the change in the focal length of the optical system due to the tolerance of the lenses 1 and 2 has been described. And changes in the refractive index of the lens material. Therefore, it is necessary to perform the above adjustment work under the same conditions as the use environment. However, in the case of an optical system used in a vacuum, for example, it is very difficult to perform the adjustment work in a vacuum. Therefore, there is a great merit if the adjustment operation can be performed at normal temperature and normal pressure and the focal length when placed in a vacuum can be a design nominal value.
[0055]
The change in the focal length between the atmosphere and the vacuum can be expressed by Expression 2 in the same manner as the change due to the tolerance. Hereinafter, the tolerance dependency of Δφ1 and Δφ2 will be estimated. Assuming that the lens 1 is a thin plano-convex lens and the surface curvature is 1 / R, the refractive power φ is represented by φ1 = (n−1) 1 / R (Equation 14). Further, assuming that a change in the refractive index n due to a change in atmospheric pressure is Δn, Δφ1 = Δn · 1 / R = {Δn / (n−1)} φ1 (Equation 15). From Expression 15, it can be seen that the change in the refractive power due to the change in the refractive index from the atmosphere to the vacuum is proportional to φ1.
[0056]
Here, assuming that there is an error due to a tolerance in φ1, the order of the dependence of Δφ1 on the tolerance is, from Equation 15, the order of multiplying the error of the refractive power φ1 by Δn, and Δn is 10 -3 Since this is an order, it is about 1/1000 of the error of φ1 due to tolerance. Therefore, it can be said that the tolerance dependency of Δφ1 can be almost ignored. This is the same for the refractive power φ2 of the lens 2.
[0057]
Next, also regarding the optical system in which the lens 1 and the lens 2 are combined, the focal length change Δf due to the change in the refractive index between the atmosphere and the vacuum. net Can be expressed as Expression 2 similarly to the tolerance dependency. Where f net Is the focal length in the atmosphere. As described above, the tolerance dependence of Δφ1 and Δφ2 is negligible, and the tolerance dependence of Δh2 is also considered to be negligible due to Δφ1. net Is f net Is governed by Therefore, f net Is a constant condition, Δf net Is also considered to be almost constant.
[0058]
From the above, the focal length f in the atmosphere is obtained by simulation according to the configuration of the optical system. net Focal length f in vacuum for net + Δf net With the focal length f in the atmosphere by the method of the first to ninth embodiments. net By adjusting the focal length f in a vacuum net + Δf net Can be a design nominal value. Also, Δf net Varies depending on the configuration of the optical system, and f in air and in vacuum net May not change, so it is necessary to perform the above simulation for each optical system. Further, as a simulation method, for example, ray tracing may be performed by changing the refractive index of the medium between vacuum and the atmosphere.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided an optical system assembling / adjusting apparatus, wherein a light irradiation area of a light beam to an optical system is changed by a light shielding unit while a back focus of the optical system is set at a design nominal position. Is used to detect the position of the center of gravity of the intensity distribution of light that has passed through the optical system, so that the back focus of the optical system can be adjusted to the design nominal value by adjusting the lens spacing, and the refractive power is affected by tolerances and other factors. Even in a test lens in which a lens having an error is combined, assembly and adjustment can be easily and accurately performed so that deviations from the nominal values of the focal length and the back focus are reduced, and the apparatus can be made compact.
[0060]
The apparatus for adjusting and assembling an optical system according to the second aspect of the present invention uses a detecting means having a CCD for receiving light passing through the optical system and an arithmetic unit connected to the CCD, thereby simplifying the structure of the apparatus. be able to.
[0061]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for adjusting and assembling an optical system, wherein a reflector is placed at a nominal design position of a back focus of the optical system, and a wavefront aberration is obtained from interference fringes between light incident on the optical system and light reflected from the reflector. By calculating, the back focus of the optical system is detected by the detection means, so that the back focus of the optical system can be set to a design nominal value by adjusting the lens interval, and there is an error in the refractive power due to tolerance and the like. Even in a test lens in which a lens having a certain combination is used, assembly and adjustment can be easily and accurately performed so that deviations of the focal length and the back focus from the nominal value are reduced, and the apparatus can be made compact.
[0062]
In the apparatus for adjusting and assembling an optical system according to the fourth aspect of the present invention, a Fizeau type phase measuring interferometer is used as the detecting means, so that the apparatus configuration can be simplified.
[0064]
[0065]
Claim 6 In the apparatus for adjusting and assembling an optical system according to the invention, a point light source is disposed at a back focus position on the image space side when the optical system is used, and the diameter of a light beam incident on the optical system from the point light source is determined by a stop means. The diameter of the luminous flux passing through the optical system is detected by the detection means arranged on the object space side when the optical system is used, so the back focus of the optical system is designed by adjusting the lens interval. Even if the test lens is combined with a lens that has an error in the refractive power due to the influence of tolerance or the like, the assembly and adjustment can be easily and accurately performed so that the deviation from the nominal value of the focal length and the back focus is reduced. And the device can be made compact.
[0066]
Claim 7 The apparatus for adjusting and adjusting the optical system according to the invention irradiates the optical system with a light beam inclined with respect to the optical axis, rotates the light beam incident on the optical system around the optical axis, and moves the light beam to the back focus position of the optical system. Since the focal length of the optical system is detected from the diameter of the trajectory of the light beam that has passed through the optical system by the arranged detecting means, the back focus of the optical system can be adjusted to the design nominal value by adjusting the lens interval, Even a test lens combining a lens with an error in refractive power due to tolerances, etc. can be easily and accurately assembled and adjusted so that the deviation from the nominal value of the focal length and the back focus is reduced, and furthermore, the apparatus can be adjusted. It can be made small.
[0068]
Claim 8 The method for assembling and adjusting the optical system according to By irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, so as to adjust the interval between the plurality of lenses, Even a test lens in which a lens having an error in refractive power due to the influence of a tolerance or the like can be easily and accurately adjusted for assembly so as to reduce the deviation of the focal length and the back focus from the nominal value. In addition, by detecting the change in the center of gravity of the intensity distribution of light passing through the optical system while changing the irradiation area of the light beam to the optical system, the back focus of the optical system can be more easily and accurately detected. Can be.
[0069]
Claim 9 The method for assembling and adjusting the optical system according to By irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, so as to adjust the interval between the plurality of lenses, Even a test lens in which a lens having an error in refractive power due to the influence of a tolerance or the like can be easily and accurately adjusted for assembly so as to reduce the deviation of the focal length and the back focus from the nominal value. In addition, the back focus of the optical system can be more easily calculated by calculating the wavefront aberration from the interference fringes between the light incident on the optical system and the reflected light from the reflector placed at the nominal position of the back focus of the optical system. And accurately.
[0070]
Claim 10 The method of assembling and adjusting the optical system according to the invention adjusts the interval between the plurality of lenses so that the spherical aberration amount calculated from the interference fringe becomes a design nominal value. can do.
[0072]
Claim 11 The method for adjusting and assembling an optical system according to the invention includes irradiating an optical system having a plurality of lenses with light, detecting an F-number of the optical system, and setting a distance between the plurality of lenses so that the F-number becomes a design nominal value. Therefore, even when the refractive power error due to the influence of tolerance or the like is large, the assembly can be easily and accurately adjusted so that the deviation from the nominal value of the focal length and the back focus is reduced. Can be made small.
[0073]
Claim 12 In the method for adjusting and assembling an optical system according to the invention, a light beam coaxial with the optical axis and a light beam parallel to the optical axis are radiated to the optical system, and an interval between the two light beams is detected at two places at a predetermined interval. Thus, the F number can be easily detected.
[0074]
Claim Thirteen The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention includes irradiating an optical system having a plurality of lenses with a light beam parallel to the optical axis, and measuring the diameter of the light beam at two places at a predetermined interval, thereby obtaining an F-number. It can be easily detected.
[0075]
Claim 14 The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention is characterized in that an optical system having a plurality of lenses is irradiated with light from a point light source located at a back focus position on the image space side when the optical system is used, and a light beam incident on the optical system The diameter of the lens is adjusted to a predetermined size, and the distance between the multiple lenses is adjusted so that the diameter of the light beam passing through the optical system becomes the design nominal value. Even the test lens can be easily and accurately adjusted so as to reduce the deviation of the focal length and the back focus from the nominal value.
[0076]
Claim Fifteen The method for assembling and adjusting an optical system according to the invention includes irradiating an optical system having a plurality of lenses with a light beam inclined with respect to the optical axis, and rotating the light beam incident on the optical system around the optical axis. The focal length of the optical system is detected from the diameter of the trajectory of the light beam at the back focus position of the system, and the distance between the multiple lenses is adjusted so that the focal length becomes the design nominal value. Even in a test lens in which a lens having a certain combination is used, assembly adjustment can be easily and accurately performed so that the deviation of the focal length and the back focus from the nominal value is reduced.
[0077]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method of adjusting and assembling an optical system according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of adjusting and assembling an optical system according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for assembling and adjusting an optical system according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of adjusting and assembling an optical system according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of adjusting and assembling an optical system according to an eighth embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
1, 2 lenses, 15 reflectors, 16 Fizeau type phase measurement interferometer (detection means), 20, 35, 47 detection means, 21 knife edge (light shielding means), 23 CCD, 24 arithmetic unit, 25, 26 laser oscillator ( Light sources), 31 point light sources, 32 shielding plates (aperture means), 44 light sources.
Claims (16)
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光学系の組立調整方法。 Irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, adjust the interval between the plurality of lenses,
While changing the irradiation area of the light beam to the optical system, by detecting the change in the position of the center of gravity of the intensity distribution of the light passing through the optical system, you and detecting a back focus of the optical system light Academic assembly adjustment method.
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光学系の組立調整方法。 Irradiating light to the optical system having a plurality of lenses, and detecting the back focus of the optical system, so that the back focus is a design nominal value, adjust the interval between the plurality of lenses,
Detecting the back focus of the optical system by calculating wavefront aberration from interference fringes between the light incident on the optical system and the reflected light from the reflector placed at the nominal position of the back focus of the optical system. light Science-based assembly method of adjusting you characterized.
Priority Applications (1)
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