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JP2004132858A - System and method of measuring optical performance of optical system - Google Patents

System and method of measuring optical performance of optical system Download PDF

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JP2004132858A
JP2004132858A JP2002298194A JP2002298194A JP2004132858A JP 2004132858 A JP2004132858 A JP 2004132858A JP 2002298194 A JP2002298194 A JP 2002298194A JP 2002298194 A JP2002298194 A JP 2002298194A JP 2004132858 A JP2004132858 A JP 2004132858A
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mtf
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JP2002298194A
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Minokichi Ban
伴 箕吉
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method of measuring MTF(modulation transfer function) of an optical system (that is, lens to be measured) realizing space saving, quick measurement and cost reduction. <P>SOLUTION: The system is to measure optical performance including MTF of an objective optical system. The system comprises a mechanism means capable of controlling an optical system for measurement capable of using for measuring the optical performance of the objective optical system and building in the objective optical system based on the set measurement conditions, a measurement means for measuring a control quantity by the mechanism means, an operation output means for calculating the optical performance of the objective optical system and outputting, and a control means for setting the optical performance to be measured and the measurement conditions, and automatically controlling the mechanism means, the measurement means and the operational output means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を結像させる光学系の光学性能に関し、特に、光学系の解像性能の評価として光学系による物体又は像面での空間周波数成分の劣化度を示すOTF(Optical Transfer Function)又はそのOTFの位相成分を除いたMTF(Modulation Transfer Function)を含む光学性能の測定に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から結像レンズのOTFやMTFを測定する方法や装置は多々提案されている。例えば、米国特許第4,110,046号は、図5に示すように、テストレンズ(又は被検レンズ)12を解析装置10についているマウントに取付け、物体位置に設けた光源14からの光がテストレンズ12を介して透過した光を解析装置10で検出し、信号処理装置16にてテストレンズ10のMTFを測定する。
【0003】
また、例えば、本出願人による特開平7−5073は、結像レンズ(又は被検レンズ)の像面からチャートをその結像レンズを介して投影する投光部と、物体側に受光部を設けて更に受光部が所定平面内で移動可能な機構とを追加することによってMTFの測定の自動化を提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置や方法は、光学設計データとの詳細な比較や製造誤差の解析のための、さまざまな光学性能である各画角(像高ともいう)での非点収差、色収差などと更に像面全面での像面湾曲、ディストーションなどが測定できないという欠点があった。従来は個々に測定する装置があり、その度に被検レンズの乗せ換えと調整などの時間がかかること、そして、それらの装置のスペースと個々の装置の購入費用が必要であった。
【0005】
また、これらの装置や方法は、被検レンズ以外の光学系やチャートそして受光センサーの誤差が入り、高精度にMTFを測定できないという欠点を有している。更に、これらの装置や方法は、被検レンズの物体面に光源や基準のチャートを配置して被検レンズの結像面に解析装置を配置するか、被検レンズの結像面にチャートを配置して物体面に受光部を配置している。これらの装置や方法は、このように、被検レンズの実際の物体距離に投光部か受光部を配置するために、距離が長く、かつ、被検レンズの画角が大きければ更なる幅や高さが必要となるため、測定装置の大型化を招く。また、測定の主要部分である投光部又は受光部を被検レンズの画角に応じて精度よく長距離移動させるために測定時間が長くなり、その機構や広い空間を有する暗室を必要とするため装置価格とその付帯設備を必要とする結果、測定装置のコストアップを招く。
【0006】
高品質のレンズ生産にはMTFの測定が必須であり、レンズの多機能化に伴う、高倍ズームや防振機能などの測定項目の増加に伴って、工場の省スペース・迅速な測定、低価格な測定装置が要求されている。
【0007】
そこで、本発明は、省スペース化、迅速な測定、並びに、コストダウンを実現する光学系(即ち、被検レンズ)のMTFを測定する装置及び方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学系のMTFを測定する装置は、対象光学系のMTFを含む光学性能を測定する装置であって、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、設定される測定条件に基づいて調整可能な機構手段と、前記機構手段による調整量を計測する計測手段と、前記対象光学系の前記光学性能を算出し、かつ、出力する演算出力手段と、測定されるべき前記光学性能と、前記測定条件を設定すると共に、前記機構手段、前記計測手段及び前記演算出力手段を自動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0009】
前記対象光学系及び、複数の光学素子を有する前記測定用光学系の、前記対象光学系及び前記光学素子をそれぞれ調整するための複数の前記機構手段を有してもよい。
【0010】
前記測定装置は、光源の2次光源を形成させる第1の光学部材と、前記2次光源の近傍に設けられ、当該2次光源からの光の一部を透過し一部を遮光するチャートと、当該チャートを仮想的に所定の距離から発光したようにさせる第2の光学部材と、前記対象光学系を所定の配置にする支持装置と、前記対象光学系を経た光を反射する反射鏡と、前記チャートの像を前記対象光学系と共に結像させる第3の光学部材と、当該第3の光学部材によって形成された前記像を検出する検出手段と、前記検出手段から得られた前記像の情報から前記対象光学系のMTFを算出し、かつ、出力する演算出力装置とを有してもよい。
【0011】
前記反射鏡は、前記対象光学系の物体位置又は結像点にほぼ曲率中心を有してもよい。前記第2の光学部材と前記対象光学系の間に校正用反射鏡を挿入することを可能にした手段を有してもよい。前記第2の部材は前記第3の光学部材の少なくとも一部を兼ねてもよい。
【0012】
前記第1の光学部材と、前記チャートと、前記第2の光学部材と、前記第3の光学部材と、前記検出手段を含む測定装置本体と、前記支持装置と、前記反射鏡とは、相対的に並行移動及び回転可能に構成されてもよい。前記検出手段は光量も検出し、前記対象光学系の透過率も測定してもよい。前記チャートは、例えば、矩形又は十字状のスリットを含む。前記検出手段は2次元撮像素子を有してもよい。前記検出手段は2次元撮像素子を有し、前記2次元撮像素子の画素は、前記スリットが延在する方向に対して非平行に配列されてもよい。
【0013】
前記第2の光学部材から発する光束を第1の直線偏光とし、前記反射鏡からの戻り光束を該直線偏光と直交する第2の直線偏光とし、前記第3の光学部材は前記第2の直線偏光のみを結像させてもよい。前記第2又は第3の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有してもよい。前記対象光学系を前記測定用光学系に組み込み及び取り外し可能な手段を更に有してもよい。前記光学性能は収差を含む。
【0014】
上述のいずれかの測定装置によってMTFが測定された前記対象光学系も本発明の一側面を構成する。
【0015】
本発明の別の側面としての対象光学系の光学性能を測定する方法は、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系の測定条件を設定する第1のステップと、前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、前記測定条件に基づいて調整する第2のステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系を使用して前記対象光学系の第1の光学性能を測定する第3のステップと、前記第1の光学性能からの前記対象光学系の第2の光学性能を算出する第4のステップとを有することを特徴とする。
【0016】
前記第1のステップは複数の測定条件を設定し、前記第2のステップは、各測定条件に基づいて前記測定用光学系及び前記対象光学系を調整し、前記第3のステップは、測定条件毎に前記第1の光学性能を測定し、前記第4のステップは、前記測定条件毎に測定された前記第1の光学性能を利用して前記第2の光学性能を算出してもよい。前記第1の光学性能は、例えば、MTFを含む。
【0017】
前記第1のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて前記測定条件を設定し、前記第2のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて、前期測定条件に基づいて前記配置を調整し、前記第3のステップは、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第1のMTFを測定するステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第2のMTFを測定するステップとを含み、前記第4のステップは測定された前記第1及び第2のMTFの差を算出するステップを含んでもよい。
【0018】
前記第1のMTFを測定するステップは、前記第2のMTFを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、前記第4のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第1のMTFを利用してもよい。同様に、前記第2のMTFを測定するステップは、前記第1のMTFを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、前記第4のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第2のMTFを利用してもよい。
【0019】
本発明の更に別の側面としての対象光学系の光学性能を測定する方法は、校正用測定条件を設定する第1のステップと、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用される測定用光学系を、前記校正用測定条件に基づいて調整する第2のステップと、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第1のMTFを測定する第3のステップと、前記校正用測定条件及び前記第1のMTFから校正データを作成する第4のステップと、前記対象光学系の測定条件を設定する第5のステップと、前記対象光学系の前記測定条件に基づいて前記対象光学系を調整する第6のステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第2のMTFを測定する第7のステップと、前記対象光学系の前記測定条件と共に前記第2のMTFから校正前データを作成する第8のステップと、前記校正前データから前記校正データを差し引き、前記対象光学系の校正された第3のMTFを算出する第9のステップと、前記第3のMTFから前記対象光学系の光学性能を求める第10のステップとを有してもよい。
【0020】
前記第1のステップは複数の校正用測定条件を設定し、前記第2のステップは、各校正用測定条件に基づいて前記測定用光学系を調整し、前記第3のステップは、校正用測定条件毎に前記第1のMTFを測定し、前記第4のステップは、複数の前記校正用測定条件及び複数の前記第1のMTFから前記校正データを作成することを特徴とする請求項20記載の方法。
【0021】
前記第1乃至第4のステップを予め行って前記校正データを記憶するステップと、前記第9のステップは前記記憶された前記校正データを利用してもよい。前記第5のステップは複数の測定条件を設定し、前記第6のステップは、各測定条件に基づいて前記対象光学系を調整し、前記第7のステップは、測定条件毎に前記第2のMTFを測定し、前記第8のステップは、複数の前記測定条件及び複数の前記第2のMTFから前記校正前データを作成してもよい。
【0022】
前記方法によってMTFが測定された前記対象光学系も本発明の一側面を構成する。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、被検レンズTLのMTFを含む光学性能を測定する、本発明の一実施形態のMTF測定装置100を添付図面を参照して説明する。ここで、図1は、MTF測定装置100の概略的な光路図である。MTF測定装置100は、第1の光学部材102と、第2の光学部材104と、第3の光学部材106と、チャート124と、校正用反射鏡136と、光学系としての被検レンズTLを支持する支持装置140と、反射鏡150と、検出手段160と、MTF演算出力装置170と、MTF測定装置本体制御/計測装置180と、校正反射鏡制御/計測装置182と、反射鏡制御/計測装置184と、全系制御装置/光学性能演算出力装置188とを有する。
【0024】
第1の光学部材102は、光源112、楕円鏡114、拡散板116、遮光板118、集光レンズ120、色フィルター122を含み、光源112の2次光源を形成する機能を有する。
【0025】
光源112、例えば、ハロゲンランプや水銀ランプは、楕円鏡114の1焦点に配置され、楕円鏡114のもう1つの焦点に光源112を結像させる。結像点には余計な光が漏れないように遮光板118が配置されている。光源112と遮光板118との間には、光の配光特性を調整可能にする拡散板116が配置され、実際の物体からの光に極力近づけている。集光レンズ120と色フィルター122は、スリットを設けているチャート124を、所定の分光特性をもつ光で照明する。このように、第1の光学部材102は擬似結像点を照明するものである。
【0026】
チャート124は、MTF測定のための擬似結像点となる。具体的には微小な線幅を透過させ、その他は吸収または反射させるものである。チャート124は、後述する図2に示すような十字又は矩形な形状を有するスリット125a等を有する。チャート124は、第1の光学部材102が形成した2次光源の近傍に設けられ、2次光源からの光の一部を透過し、一部を遮光する機能を有する。
【0027】
第2の光学部材104は、ハーフミラー126と、結像レンズ128と、絞り130とを含み、チャート124を仮想的に所定の距離から発光したようにする機能を有する。チャート124をハーフミラー126と結像レンズ128と絞り130で、所定の距離に所定の光束径でチャート124を経た光束を結像させる。図1の例では被検レンズTLの結像面132にチャート124を結像させている。この場合のチャート結像倍率βは、近似的に、β=s2/s1となる。但し、s1は、チャート124から結像レンズ128までの距離、s2は結像レンズ128から結像面132までの距離である。絞り130は被検レンズTLに有効な光束になるように設定される。第2の光学部材104から射出される光束が被検レンズTLの所望な結像位置になるように、被検レンズTLを配置する。
【0028】
被検レンズTLは支持装置140に搭載され、支持装置140は被検レンズTLを所定の姿勢に配置する。被検レンズTLを射出した光束は、被検レンズTLの物体位置にチャート124のスリットを結像する。
【0029】
被検レンズTLの物体位置には、当該物体位置にほぼ曲率中心を有する反射鏡150が配置される。図1に示す例では、反射鏡150はその物体位置に曲率中心をもつ凸面鏡から構成されている。被検レンズTLの物体位置が無限縁の場合には凸面鏡の代わりに平面鏡を、また、その物体位置が反射鏡よりも左側にある場合には凹面鏡を配置する。また、別の実施形態では反射鏡150は平面鏡から構成される。反射鏡150の表面は使用波長で反射するよう膜が形成されている。
【0030】
第3の光学部材106は、絞り130と、結像レンズ128と、ハーフミラー126とを含み、チャート124の像を被検レンズTLと共に結像させる機能を有する。本実施形態では、第2の光学部材104は第3の光学部材を兼ねており、部品点数の削減とそれによる測定装置のコストダウンを図ることができる。反射鏡150によって反射された光束は、反射されて被検レンズTLを通り、絞り130と結像レンズ128も通過し、ハーフミラー126で反射する。
【0031】
別の実施形態においては、別のハーフミラーを第2の光学部材104と被検レンズTLの間に配置し、第2の光学部材104及び第3の光学部材106に共に結像レンズを設けてもよい。結像レンズ128と被検レンズTL、及び、第3の光学部材106に配置される図示しない結像レンズの性能と位置からチャート124の総合倍率が決まるため、総合倍率がより自由に変更可能となる。
【0032】
チャート124と共役な位置には、第3の光学部材106によって形成された像を検出する検出手段としての2次元撮像素子160が配置され、チャート124のスリットの結像状態を検出する。
【0033】
2次元撮像装置160はMTF演算出力装置170に接続される。MTF演算出力装置170は、2次元撮像装置160が検出した結像状態をMTF値に変換する演算部と、MTF値を記録、表示、並びに、紙にプリントアウトなどする出力部を含む。
【0034】
ここで更に、第1の光学部材102とチャート124と第2の光学部材104と第3の光学部材106及び2次元撮像素子160は一体化され、MTF測定装置本体101を構成する。装置本体101は、図1に示すように、x軸、y軸及びz軸(紙面に垂直)、θz(z軸周りの回転)そしてθy(y軸周りの回転)に駆動可能である。制御/計測装置180は、装置本体101の駆動量を制御及び計測することができる。制御/計測装置182は、後述する手段137を制御して校正反射鏡136の脱着を制御する。反射鏡150は、x軸、y軸及びz軸(紙面に垂直)に駆動可能である。制御計測装置184は、反射鏡150の駆動量を制御及び計測することができる。
【0035】
全系制御装置/光学性能演算出力装置188は、所望光学性能や所望測定条件を入力及び設定することができる。また、全系制御装置/光学性能演算出力装置188は、入力値からこれらの制御装置180乃至184を所定の位置に駆動するよう命令する。更に、全系制御装置/光学性能演算出力装置188は、各計測量を収集して各MTFから所望の測定条件での所望の光学性能を演算し、その結果を記録、表示や紙にプリントアウトなどする出力部を備え、自動的に所望の光学性能を測定することができる。
【0036】
測定装置100によって測定される被検レンズTLのMTFは、被検レンズTL以外にチャート124の誤差、第2の光学部材104のMTF、反射鏡150の誤差、第3の光学部材106のMTF、及び、2次元撮像素子160の誤差を含む。予めこれらの誤差がわかっていれば、その値で被検レンズTLの測定されたMTFを補正することができるが、個々の誤差の積み上げでは不正確であると共にこれらの誤差は変化することから、本測定装置100を使用してこれらの誤差を簡単に測定することは有益である。
【0037】
そこで、図1に示すように、被検レンズTLの前に、校正用反射鏡136を挿入できる手段137を設け、校正用反射鏡136を光路に挿入し、第2の光学部材104から出た光束を元に戻るように光学調整し、MTFを測定する。手段137は、上述したように、制御/計測装置182によって制御される。
【0038】
この状態での測定結果は、被検レンズTLと反射鏡150がない代わりに校正用反射鏡136が付加され、チャート124と第2の光学部材104と第3の光学部材106のMTFそして2次元撮像素子160が入ったMTFとなる。反射鏡150や校正用反射鏡136は単体なので、高精度で測定や加工を行うことができ、測定精度に影響のないようにすることは十分可能である。もし影響があるとしても、単体なので、高精度で測定し、それから補正することも可能である。
【0039】
前述のMTF測定結果からこのMTF測定結果を差し引くことで、真の被検レンズTLのMTFが測定される。この2つのMTF測定は独立な測定であり、測定順番は当然逆でもよい。変化が少なければ、以前に測定された校正用反射鏡136でのMTFの値を使うこともよい。
【0040】
校正用反射鏡136として、ある有限の物体距離を作る場合では第2の光学部材104から出る光束を発散光とするためその形状は凹面とし、もし平行(物体距離が無限遠の場合)であれば平面とし、収斂光(物体位置が図1の校正用反射鏡136よりも右の場合)であれば凸面とすることで、第2の光学部材104から出た光束を元に戻すことができる。
【0041】
以上のように、本実施形態のMTF測定装置100は、校正用反射鏡136及び校正手段137を有するので、MTFを高精度に測定することができる。また、従来のように同じような複雑な投光、受光の光学ユニットが2体ある代わりに、第1の光学部材102とチャート124と第2の光学部材104と第3の光学部材106そして検出手段160からなるMTF測定装置本体101が一体化され、残りは単純な構成の反射鏡150から構成されるため、光源112や検出手段160などに電気を供給するケーブルはMTF測定装置本体101のみに接続となることや精密な光学調整されるユニットもその本体101のみで取り扱いが非常に容易になっている。
【0042】
また、MTF測定の重要なパラメータである被検レンズTLの物体距離や画角位置を変化させるには、MTF測定装置本体101と被検レンズTL又は支持装置140と反射鏡150を相対的に並行移動や回転を行なうことで可能になる。そのためには MTF測定装置本体101と被検レンズTL又は支持装置140と反射鏡に並行移動や回転できる図示しない機構を設け、MTF測定装置本体101の検出手段160などを使い各光学軸を所定に光学調整する。また、本実施形態は、従来の被検レンズの1回透過での測定に対して、本発明は2回透過するため、2倍高感度で測定できる特徴がある。
【0043】
図2は、2次元撮像素子160で検出する場合の2種類のチャート124を示す。図2(a)は、チャート124が十字状のスリット125aを有し、微小な線幅を有する十字状のスリット125aでMTFの直交するy−z方位のMTFを同時に測定可能にする場合を示している。これによりMTFのデフォーカス特性から非点収差測定ができる。図2(a)は、2次元撮像素子上での十字スリット125aを模式的に示しており、実際には十字スリット125aの像は被検レンズTLにより像劣化を起こすため十字スリットの端は不明瞭になる。
【0044】
y−zに配列されている小さな黒色矩形Pは2次元撮像素子の画素を示している。その画素P配列と十字スリット125aの端を非平行に構成することによって、画素Pとその端との相対差による測定誤差を軽減することができる。十字スリット125aのy方向の像は上下の斜線部Pyで検出し、各yの高さに応じて十字スリットの端とのzの相対差を補正して、積算してz方向のMTFを測定する。y方向のMTFは十字スリット125aのz方向の像は左右の斜線部Pzで検出し、z方向同様にy方向のMTFを測定する。
【0045】
図2(b)は、直交した矩形チャート125b及び125cをお互いに像が干渉しない範囲で離し、図2(a)と同様に、y−z方位のMTFを測定可能にした状態を示している。図2(a)と同様に、斜線部Py’及びPz’が2次元撮像素子160での検出部分である。矩形のスリット125b及び125cの方位は、1つであれば、それと直交方位の1つのMTFが測定でき、それを多数配置すれば、多くの方位のMTFが同時に測定できる。ただしその分、お互いの像が干渉しないようチャートを大きくする。
【0046】
本発明は、前述の2次元撮像素子160の代わりに、従来よく使われている単スリットとその結像面での単スリット走査による光量検出方式によるMTF測定も使用することができる。そのためには チャート124として細い矩形のスリットを設け、2次元撮像素子160の代わりに走査可能な細い矩形スリットとその背後に透過光量を検出可能なホトマルやシリコンセンサーを配置する。
【0047】
実際のMTF測定では、他の手段でベストフォーカス位置を設定することは難しく、具体的には反射鏡を光軸方向に微動させ、2次元撮像素子上のチャート像を相対的にデフォーカスしMTFを測定し、一番良好なMTFを示すデフォーカス位置をベストフォーカス位置としている。本実施形態は一枚の反射鏡150のみを移動させることで、簡単にデフォーカスを達成できる。別の実施実施形態においては、反射鏡150の代わりにMTF測定装置本体101や被検レンズTLを移動させてデフォーカスを行なう。
【0048】
以下、図4を参照して、本発明の別の実施形態のMTF測定装置100Aについて説明する。ここで、図4は、MTF測定装置100Aの概略的な光路図であり、図1と同一の部材は同一の参照番号を付している。
【0049】
MTF測定装置100においては、第1の光学部材102は擬似結像点を照明し、チャート124はMTF測定のための擬似結像点である。第2の光学部材104から射出される光束が被検レンズTLの所望な結像位置になるように、被検レンズTLを配置する。第2の光学部材104は、無限遠にチャート124を結像させているが、被検レンズの物体距離に合わせて結像させる。被検レンズTLを射出した光束は、被検レンズTLの物体位置にチャート124のスリットを結像する。また、反射鏡150は被検レンズTLの物体位置にほぼ曲率中心を有する凸面鏡として配置される。
【0050】
一方、MTF測定装置100Aにおいては、第1の光学部材102は擬似物体を照明し、チャート124はMTF測定のための擬似物体である。第2の光学部材104から射出される光束が被検レンズTLの所望な物体位置になるように、被検レンズTLを配置する。第2の光学部材104は、無限遠にチャート124を結像させているが、被検レンズTLの物体距離に合わせて結像させる。被検レンズTLからでた光束は、被検レンズTLの結像点にチャート124のスリットを結像する。また、反射鏡150Aは被検レンズTLの結像面134における結像点にほぼ曲率中心を有する凹面鏡として配置される。
【0051】
図2(a)及び図2(b)に示すスリット125a乃至125cの形状と2次元撮像素子160の画素配列は図1に示すMTF測定装置100Aにそのまま適用することができる。
【0052】
測定装置100及び100Aの更に別の実施形態を以下列記する。
(1) MTF測定装置本体101と被検レンズTLと反射鏡150、150Aの相対位置を光学調整するために、前述では被検レンズTLを固定し、他のMTF測定装置本体と反射鏡を駆動させた。これは被検レンズTLを駆動させない方法で、大型の被検レンズTLや、形状や重量が多種多様の被検レンズTLに有効である。しかし、被検レンズTLが小型軽量でも、MTF測定装置本体101を固定し、被検レンズTLと反射鏡150を駆動させても同様な光学調整が可能である。
(2) 校正用反射鏡136は、図1に示す例では結像位置、図4に示す例では物体位置により、凸面、平面及び凹面形状を使用することができる。
(3) 第1の光学部材102として、直接光源を屈折系のみで、チャート124を照明することもできる。光源112の発散量を有効に使用しないが、自然な配光分布を提供できる利点がある。
(4) 反射鏡150、150Aとしてコリメータレンズ及び平面鏡で反射させることもできる。また被検レンズTLが、結像レンズ128の一部となっており理想的にその結像位置近傍の波面が球面波にならない場合は、反射鏡150として非球面を使い、元の光路に戻すようにすることでその被検レンズTLのMTF測定ができる。
(5) 図1及び図4に示す実施形態では、被検レンズTLを光束が2回透過するため、光束が1回透過する際に、被検レンズTLの表面反射が2次元撮像素子160に入る可能性がある。これを防ぐために、図1のハーフミラー126を偏光ビームスプリッターとし、被検レンズTLに入る光を直線偏光にして、次に被検レンズTLと凹面鏡としての反射鏡150の間に1/4波長板を所定の方位に設け円偏光にして、反射鏡150で反射させ、再度1/4波長板を透過すると1回目の透過光と直交した直線偏光となるように構成する。この結果、被検レンズTLの1回目の透過の際に発生する表面反射は、入射偏光と同じ方位なので偏光ビームスプリッターにより、2次元撮像素子160には入射せず、光源の方に戻り、表面反射は除去できる。
(6) 2次元撮像素子160の全画素の光量を検出すれば、被検レンズTLの透過率も同時に測定できる。更に校正用ミラー及び反射鏡の反射率を独立に測定しておき、校正MTF測定時の光量と被検レンズMTF測定時の光量及びそれらの反射率から被検レンズの透過率をより正確に測定できる。
(7) 拡散板116の代わりに光ファイバーにすることで、その光ファイバーでの拡散特性を利用することができる。
(8) 焦点距離やFナンバーなどの異なる多種の被検レンズTLやズームレンズの被検レンズTLを検査するために、被検レンズTLへの入射光束、チャートの線幅や測定感度などの最適化を行なう。そのためには結像レンズ、チャート、結像レンズや絞りを交換できるようにする。また結像レンズをズームレンズにすれば交換せずに、そのズームレンズの焦点距離、Fナンバー、物体距離を変えることで、焦点距離やFナンバーなどの異なる多種の被検レンズやズームレンズの被検レンズを容易に測定できるようになる。
【0053】
以下、図3を参照して本発明の被検レンズのMTFを測定する方法について説明する。ここで、図3は、本発明の測定方法の一例を示すフローチャートである。かかる測定方法は測定装置100及び100Aのいずれも使用することができる。
【0054】
まず、MTF測定装置100、100Aの電源等を点灯する(ステップ1002)。これは特に光源などのように点灯直後では不安定な場合は事前に点灯しておくことが好ましい。
【0055】
次に、測定者は全系制御装置188で自動測定の条件を設定する(ステップ1004)。例えば、光学性能としてMTFの他に被検レンズTLの複数の像面位置での非点収差や色収差やディストーション(歪曲収差)そして像面湾曲と設定し、被検レンズTLの条件として基準位置やズーム比やFナンバーや物体距離を入力すると、MTF測定装置本体101の測定条件である拡散板116や色フィルター122やチャート124や結像レンズ128や絞り130を選択する。
【0056】
次に、選択された拡散板116、色フィルター122、チャート124、結像レンズ128、絞り130、そしてそのチャート124の結像位置(被検レンズTLからみると図1では結像位置、図4では物体位置に相当する)などを設定する(ステップ1006)。設定の自動化を可能にするスライド機構や回転機構等と制御系がそれぞれに設けられている。しかし設定条件が固定であれば、設定は自動でなく手動であってもよい。
【0057】
次に、校正用反射鏡136を挿入し、光学調整を行う(ステップ1008)。この光学調整の一例は、第2の光学部材104から出た光束を元に戻すように、校正用反射鏡136を傾け、そして、平行移動させることである。調整は、2次元撮像素子160のチャート124の像の中心位置やボケなどを監視することによって自動的に光学調整を行うことができる。
【0058】
次に、MTFを測定する(ステップ1010)。具体的には2次元撮像素子160からの画像信号を処理し、演算してMTF値を算出し、記録(メモリ)する。
【0059】
次に、MTF条件である各種の拡散板116、色フィルター122、チャート124、結像レンズ128、絞り130、そして、チャート124の結像位置などの校正値を求めておく場合は、再度MTF測定条件の設定を行い、上記手順を繰り返す。次に、校正用ミラーを光路から除去する(ステップ1012)。
【0060】
次に、被検レンズのMTF測定条件である各種の拡散板116、色フィルター122、チャート124、結像レンズ128、絞り130、そして、チャートの結像位置などを設定する(ステップ1014)。
【0061】
次に、被検レンズを支持装置140に取り付ける。次に、全系制御装置188は、被検レンズTLの測定条件であるズーム比、物体距離、Fナンバー、像面位置、画角に対応したMTF測定装置本体101の各種条件を設定し、MTF測定装置本体制御/計測装置180を介して装置本体101に各種測定条件を設定し、その移動量を全系制御装置188に送る(ステップ1016)。
【0062】
次に、全系制御装置188が命令した位置に、反射鏡制御/計測装置184を介して反射鏡150を設定し、その移動量を全系制御装置188に送る(ステップ1018)。なおこれらMTF測定条件やMTF測定装置移動や被検レンズTLの測定条件や反射鏡150の位置の設定は独立で行うことができるので、順番は任意である。
【0063】
次に、チャート124の像が2次元撮像素子160の所定の位置に正しく結像されるように、MTF測定装置本体101(即ち、第1光学部材102、チャート124、第2光学部材104、第3光学部材106及び2次元撮像素子160で構成されているユニット)、被検レンズTL、反射鏡150の相対位置を調整し、そのときの移動量は全系制御装置188に送られる(ステップ1020)。この時、2次元撮像素子160のチャート124の像の中心位置やボケなどをモニターすることで自動的に光学調整を行うことができる。
【0064】
次に、MTFを測定する(ステップ1022)。具体的には2次元撮像素子160からの画像信号を処理し、演算してMTF値を算出する。次に、このMTF値から校正用反射鏡136での補正値を使用し、真の被検レンズTLのMTF値を算出する。
【0065】
更に、各種条件を変え、真の被検レンズのMTF値を求め、その各種条件とそのときのMTF値を数値、表あるいは図で出力する(ステップ1024)。
【0066】
次に、ステップ1004において設定された自動測定条件により、前述の所定のステップに戻って処理を繰り返す。例えば、像面の位置のみを変更するときは、MTF測定装置本体101の位置をその像面に相当する位置に移動させ更に反射鏡150もその所定位置に移動させ、双方の移動量を全系制御装置188に送る。
【0067】
全系制御装置188で指示されたMTF測定が完了したら、その各像面位置でのMTFの値とMTF測定装置本体188及び反射鏡150の移動量から、光学性能演算出力装置188により、各像面位置での非点収差や色収差やそして像面全面でのディストーション(歪曲収差)そして像面湾曲を算出し、記録、表示や紙にプリントアウトなどに出力する(ステップ1026)。
【0068】
最後に被検レンズTLを取り外したり、各電源を切るなど行い、完了となる。
【0069】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、被検レンズTLの非点収差や色収差やそして像面全面でのディストーション(歪曲収差)そして像面湾曲などの光学性能を測定できる。また、単に校正用反射鏡136を挿入した状態でMTFを測定することを付加することにより、簡単に高精度のMTFを測定することができる。
【0070】
更に、物体位置や画角位置は反射鏡150、150A又は第2光学部材104によって任意の物体距離に、かつ、MTF測定装置本体101と反射鏡150と被検レンズTLとの相対位置や角度により任意に設定できるため、大きなスペースが不要になる。また、MTF測定装置100、100Aは、移動量も少なく、操作が簡単で被検レンズTLのMTFを迅速に測定することができる。またチャート124の投光と受光をMTF測定装置本体101として一体化できるため、装置の小型化と低価格化を図ることができる。また被検レンズTLを2回透過するため、高感度かつ信頼性良く、被検レンズTLのMTFを測定することができる。
【0071】
【発明の効果】
本発明によれば、省スペース化、迅速な測定、並びに、コストダウンを実現する光学系(即ち、被検レンズ)のMTFを測定する装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のMTF測定装置の単純化された光路図である。
【図2】図1に示すMTF測定装置に使用される2次元撮像素子上のチャートの像の位置と2次元撮像素子に使用される画素配列を説明するための図である。
【図3】本発明による測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明の別の実施形態のMTF測定装置の単純化された光路図である。
【図5】従来のMTF測定装置を説明するための外観斜視図である。
【符号の説明】
100、100A    MTF測定装置
101         MTF測定装置本体
102         第1の光学部材
104         第2の光学部材
106         第3の光学部材
124         チャート
136         校正用反射鏡
140         支持装置
150、150A    反射鏡
160         2次元撮像素子
170         MTF演算出力装置
180         MTF測定装置本体制御/計測装置
182         校正反射鏡制御/計測装置
184         反射鏡制御/計測装置
188         全系制御装置/光学性能演算出力装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical performance of an optical system that forms an image on an object, and in particular, as an evaluation of a resolution performance of the optical system, an OTF (Optical Transfer Function) indicating a degree of deterioration of a spatial frequency component on an object or an image plane by the optical system. Alternatively, the present invention relates to measurement of optical performance including MTF (Modulation Transfer Function) excluding the phase component of the OTF.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various methods and apparatuses for measuring the OTF and MTF of an imaging lens have been proposed. For example, in U.S. Pat. No. 4,110,046, as shown in FIG. 5, a test lens (or a test lens) 12 is mounted on a mount attached to the analyzer 10, and light from a light source 14 provided at an object position is emitted. The light transmitted through the test lens 12 is detected by the analyzer 10, and the MTF of the test lens 10 is measured by the signal processor 16.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5073 by the present applicant discloses a light-emitting unit that projects a chart from the image plane of an imaging lens (or a lens to be inspected) through the imaging lens, and a light-receiving unit on the object side. It has been proposed to automate the measurement of MTF by adding a mechanism capable of moving the light receiving section within a predetermined plane.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
These devices and methods provide various optical performances such as astigmatism and chromatic aberration at each angle of view (also called image height) for detailed comparison with optical design data and analysis of manufacturing errors. There is a drawback that field curvature, distortion, and the like over the entire surface cannot be measured. Conventionally, there are devices for individual measurement, each time requiring time to change and adjust the lens to be inspected, and the space for those devices and the purchase cost of each device are required.
[0005]
Further, these apparatuses and methods have a drawback that errors in optical systems, charts, and light-receiving sensors other than the lens to be detected are included, so that MTF cannot be measured with high accuracy. Further, these apparatuses and methods arrange a light source or a reference chart on the object plane of the lens to be examined and arrange an analyzer on the image plane of the lens to be examined, or place a chart on the image plane of the lens to be examined. The light receiving unit is arranged on the object plane. As described above, these apparatuses and methods require a longer distance and a larger angle of view of the lens to be tested, since the light projecting unit or the light receiving unit is disposed at the actual object distance of the lens to be tested. Since the height of the measuring device is required, the size of the measuring device is increased. In addition, the measurement time is long in order to accurately move the light projecting unit or the light receiving unit, which is a main part of the measurement, over a long distance according to the angle of view of the lens to be measured, which requires a mechanism and a dark room having a large space. As a result, the cost of the apparatus and its accompanying equipment are required, which results in an increase in the cost of the measuring apparatus.
[0006]
MTF measurement is indispensable for producing high-quality lenses, and as the number of measurement items such as high-magnification zoom and anti-shake function increases with the multi-functionalization of lenses, space saving and quick measurement in factories and low prices are realized. There is a demand for a simple measuring device.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for measuring the MTF of an optical system (that is, a lens to be measured) that realizes space saving, quick measurement, and cost reduction.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus for measuring an MTF of an optical system according to one aspect of the present invention is an apparatus for measuring an optical performance including an MTF of a target optical system, and is used for measuring the optical performance of the target optical system. A measurement optical system that can be incorporated with the target optical system and a mechanism that can adjust the target optical system based on a set measurement condition; a measurement unit that measures an adjustment amount by the mechanism; Calculation and output means for calculating and outputting the optical performance of the optical system, the optical performance to be measured, and the measurement conditions are set, and the mechanism means, the measurement means and the calculation output means are automatically set. And control means for controlling.
[0009]
The target optical system and the measurement optical system having a plurality of optical elements may include a plurality of mechanism units for adjusting the target optical system and the optical elements, respectively.
[0010]
The measurement device includes a first optical member that forms a secondary light source of the light source, and a chart that is provided near the secondary light source and that transmits part of light from the secondary light source and shields part of the light. A second optical member that causes the chart to emit light virtually from a predetermined distance, a support device that positions the target optical system in a predetermined arrangement, and a reflecting mirror that reflects light passing through the target optical system. A third optical member for forming an image of the chart together with the target optical system, a detection unit for detecting the image formed by the third optical member, and a detection unit for the image obtained from the detection unit. An arithmetic output device for calculating and outputting the MTF of the target optical system from the information may be provided.
[0011]
The reflecting mirror may have a substantially center of curvature at an object position or an image point of the target optical system. A means may be provided for enabling a calibration reflecting mirror to be inserted between the second optical member and the target optical system. The second member may also serve as at least a part of the third optical member.
[0012]
The first optical member, the chart, the second optical member, the third optical member, the measuring device main body including the detecting means, the support device, and the reflecting mirror are It may be configured to be capable of parallel translation and rotation. The detecting means may also detect a light amount and measure a transmittance of the target optical system. The chart includes, for example, rectangular or cross-shaped slits. The detection means may include a two-dimensional image sensor. The detection unit may include a two-dimensional image sensor, and pixels of the two-dimensional image sensor may be arranged non-parallel to a direction in which the slit extends.
[0013]
The light beam emitted from the second optical member is a first linearly polarized light, the light beam returned from the reflecting mirror is a second linearly polarized light orthogonal to the linearly polarized light, and the third optical member is the second linearly polarized light. Only polarized light may be imaged. The second or third optical member may include a zoom lens as an imaging lens. The object optical system may further include a unit that can be incorporated into and removed from the measurement optical system. The optical performance includes aberration.
[0014]
The target optical system whose MTF has been measured by any one of the above-described measuring devices also constitutes one aspect of the present invention.
[0015]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring the optical performance of a target optical system, wherein the measurement optical system is used to measure the optical performance of the target optical system and the target optical system can be incorporated. A first step of setting measurement conditions of the target optical system, a second step of adjusting the measurement optical system and the target optical system that can be incorporated in the target optical system based on the measurement conditions, A third step of measuring a first optical performance of the target optical system using the measurement optical system incorporating the target optical system, and a second step of measuring the first optical performance of the target optical system from the first optical performance And a fourth step of calculating the optical performance of the above.
[0016]
The first step sets a plurality of measurement conditions, the second step adjusts the measurement optical system and the target optical system based on each measurement condition, and the third step sets the measurement conditions The first optical performance may be measured each time, and the fourth step may calculate the second optical performance using the first optical performance measured for each measurement condition. The first optical performance includes, for example, MTF.
[0017]
The first step sets the measurement conditions for each of a case where the target optical system is incorporated into the measurement optical system and a case where the target optical system is not incorporated, and the second step includes the step of: For each of the case where the target optical system is incorporated and the case where the target optical system is not incorporated, the arrangement is adjusted based on the measurement conditions described above, and the third step is performed in the measurement where the target optical system is not incorporated. Measuring a first MTF of the measuring optical system, and measuring a second MTF of the measuring optical system in which the target optical system is incorporated, wherein the fourth step is a step of measuring the measured MTF. The method may include calculating a difference between the first and second MTFs.
[0018]
The step of measuring the first MTF includes the step of measuring and storing before measuring the second MTF, and the calculating step of the fourth step includes the step of measuring the stored first MTF. May be used. Similarly, the step of measuring the second MTF includes the step of measuring and storing before measuring the first MTF, and the calculating step of the fourth step includes the step of measuring the stored 2 MTF may be used.
[0019]
A method for measuring the optical performance of a target optical system according to still another aspect of the present invention is used for a first step of setting measurement conditions for calibration and for measuring the optical performance of the target optical system. A second step of adjusting the measurement optical system based on the calibration measurement conditions, and a third step of measuring a first MTF of the measurement optical system that does not incorporate the target optical system; A fourth step of creating calibration data from the measurement conditions for calibration and the first MTF; a fifth step of setting measurement conditions of the target optical system; and a step of setting the measurement conditions of the target optical system. A sixth step of adjusting the target optical system, a seventh step of measuring a second MTF of the measurement optical system in which the target optical system is incorporated, and the measurement conditions of the target optical system. 2nd M An eighth step of creating pre-calibration data from F; a ninth step of subtracting the calibration data from the pre-calibration data to calculate a calibrated third MTF of the target optical system; A tenth step of determining the optical performance of the target optical system from MTF.
[0020]
The first step sets a plurality of calibration measurement conditions, the second step adjusts the measurement optical system based on each calibration measurement condition, and the third step includes a calibration measurement condition. 21. The method according to claim 20, wherein the first MTF is measured for each condition, and the fourth step creates the calibration data from a plurality of the measurement conditions for calibration and a plurality of the first MTFs. the method of.
[0021]
The steps of performing the first to fourth steps in advance and storing the calibration data and the ninth step may use the stored calibration data. The fifth step sets a plurality of measurement conditions, the sixth step adjusts the target optical system based on each measurement condition, and the seventh step sets the second measurement condition for each measurement condition. MTF may be measured, and in the eighth step, the pre-calibration data may be created from a plurality of the measurement conditions and a plurality of the second MTFs.
[0022]
The target optical system whose MTF has been measured by the above method also constitutes one aspect of the present invention.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an MTF measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention for measuring the optical performance including the MTF of the lens TL to be measured will be described with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a schematic optical path diagram of the MTF measuring apparatus 100. The MTF measuring apparatus 100 includes a first optical member 102, a second optical member 104, a third optical member 106, a chart 124, a calibration reflecting mirror 136, and a test lens TL as an optical system. Supporting device 140 for supporting, reflecting mirror 150, detecting means 160, MTF calculation output device 170, MTF measuring device main body control / measuring device 180, calibration reflecting mirror control / measuring device 182, reflecting mirror control / measuring It has a device 184 and an overall system control device / optical performance calculation output device 188.
[0024]
The first optical member 102 includes a light source 112, an elliptical mirror 114, a diffusion plate 116, a light shielding plate 118, a condenser lens 120, and a color filter 122, and has a function of forming a secondary light source of the light source 112.
[0025]
The light source 112, for example, a halogen lamp or a mercury lamp is disposed at one focal point of the elliptical mirror 114, and forms an image of the light source 112 at another focal point of the elliptical mirror 114. A light shielding plate 118 is arranged so that unnecessary light does not leak to the image forming point. Between the light source 112 and the light-shielding plate 118, a diffusion plate 116 that can adjust the light distribution characteristics of light is arranged to make light from an actual object as close as possible. The condenser lens 120 and the color filter 122 illuminate the chart 124 provided with the slit with light having a predetermined spectral characteristic. As described above, the first optical member 102 illuminates the pseudo imaging point.
[0026]
The chart 124 is a pseudo imaging point for MTF measurement. Specifically, it transmits a minute line width, and absorbs or reflects the others. The chart 124 has a slit 125a or the like having a cross or rectangular shape as shown in FIG. The chart 124 is provided near the secondary light source formed by the first optical member 102 and has a function of transmitting a part of light from the secondary light source and blocking part of the light.
[0027]
The second optical member 104 includes a half mirror 126, an imaging lens 128, and an aperture 130, and has a function of causing the chart 124 to emit light virtually from a predetermined distance. A light beam having passed through the chart 124 with a predetermined light beam diameter at a predetermined distance is imaged on the chart 124 by a half mirror 126, an image forming lens 128, and an aperture 130. In the example of FIG. 1, the chart 124 is formed on the image forming plane 132 of the lens TL to be measured. In this case, the chart imaging magnification β is approximately β = s2 / s1. Here, s1 is the distance from the chart 124 to the imaging lens 128, and s2 is the distance from the imaging lens 128 to the imaging surface 132. The diaphragm 130 is set so as to be a light beam effective for the lens TL to be measured. The test lens TL is arranged so that the light beam emitted from the second optical member 104 is at a desired image forming position on the test lens TL.
[0028]
The test lens TL is mounted on the support device 140, and the support device 140 arranges the test lens TL in a predetermined posture. The light beam emitted from the test lens TL forms an image of the slit of the chart 124 at the object position of the test lens TL.
[0029]
At an object position of the test lens TL, a reflecting mirror 150 having a center of curvature substantially at the object position is arranged. In the example shown in FIG. 1, the reflecting mirror 150 is constituted by a convex mirror having a center of curvature at the object position. When the object position of the test lens TL is an infinite edge, a plane mirror is provided instead of the convex mirror, and when the object position is on the left side of the reflecting mirror, a concave mirror is provided. In another embodiment, the reflecting mirror 150 is a flat mirror. A film is formed on the surface of the reflecting mirror 150 so as to reflect light at a used wavelength.
[0030]
The third optical member 106 includes a stop 130, an imaging lens 128, and a half mirror 126, and has a function of forming an image of the chart 124 together with the lens TL to be measured. In the present embodiment, the second optical member 104 also serves as the third optical member, so that it is possible to reduce the number of components and thereby reduce the cost of the measuring device. The light beam reflected by the reflecting mirror 150 is reflected, passes through the lens to be measured TL, passes through the stop 130 and the imaging lens 128, and is reflected by the half mirror 126.
[0031]
In another embodiment, another half mirror is disposed between the second optical member 104 and the test lens TL, and the second optical member 104 and the third optical member 106 are provided with an imaging lens together. Is also good. Since the overall magnification of the chart 124 is determined from the performance and position of the imaging lens 128, the test lens TL, and the imaging lens (not shown) arranged on the third optical member 106, the overall magnification can be changed more freely. Become.
[0032]
At a position conjugate with the chart 124, a two-dimensional image sensor 160 as a detecting unit for detecting an image formed by the third optical member 106 is arranged, and detects an image forming state of a slit of the chart 124.
[0033]
The two-dimensional imaging device 160 is connected to the MTF calculation output device 170. The MTF calculation output device 170 includes a calculation unit that converts the imaging state detected by the two-dimensional imaging device 160 into an MTF value, and an output unit that records and displays the MTF value and prints out the image on paper.
[0034]
Here, the first optical member 102, the chart 124, the second optical member 104, the third optical member 106, and the two-dimensional image sensor 160 are integrated to constitute the MTF measuring apparatus main body 101. As shown in FIG. 1, the apparatus main body 101 can be driven in x, y, and z axes (perpendicular to the plane of the paper), θz (rotation about the z axis), and θy (rotation about the y axis). The control / measurement device 180 can control and measure the driving amount of the device main body 101. The control / measurement device 182 controls a unit 137 described later to control the attachment / detachment of the calibration reflecting mirror 136. The reflecting mirror 150 can be driven in the x-axis, the y-axis, and the z-axis (perpendicular to the paper). The control and measurement device 184 can control and measure the driving amount of the reflecting mirror 150.
[0035]
The whole system control device / optical performance calculation output device 188 can input and set desired optical performance and desired measurement conditions. Further, the whole system controller / optical performance calculation output device 188 commands the drive of these controllers 180 to 184 to predetermined positions based on the input values. Further, the overall system control device / optical performance calculation output device 188 collects each measurement amount, calculates the desired optical performance under desired measurement conditions from each MTF, and records, displays, or prints out the result on paper. An output unit for performing such operations is provided, so that desired optical performance can be automatically measured.
[0036]
The MTF of the test lens TL measured by the measuring device 100 includes the error of the chart 124, the MTF of the second optical member 104, the error of the reflecting mirror 150, the MTF of the third optical member 106, And an error of the two-dimensional image sensor 160. If these errors are known in advance, the values can correct the measured MTF of the test lens TL. However, since the accumulation of individual errors is inaccurate and these errors change, It is beneficial to simply measure these errors using the measurement device 100.
[0037]
Therefore, as shown in FIG. 1, a means 137 capable of inserting the calibration reflecting mirror 136 is provided in front of the lens TL to be inspected, and the reflecting mirror 136 for calibration is inserted into the optical path and exits from the second optical member 104. Optical adjustment is performed so that the light flux returns to the original position, and the MTF is measured. The means 137 is controlled by the control / measurement device 182 as described above.
[0038]
The measurement result in this state is obtained by adding the calibration reflecting mirror 136 instead of the lens TL and the reflecting mirror 150, the MTF of the chart 124, the second optical member 104, and the third optical member 106, and the two-dimensional An MTF containing the image sensor 160 is obtained. Since the reflecting mirror 150 and the calibrating reflecting mirror 136 are unitary, measurement and processing can be performed with high accuracy, and it is sufficiently possible to prevent the measurement accuracy from being affected. Even if there is an effect, it is possible to measure with high accuracy and correct from it because it is a single substance.
[0039]
By subtracting this MTF measurement result from the above-mentioned MTF measurement result, the MTF of the true test lens TL is measured. These two MTF measurements are independent measurements, and the measurement order may of course be reversed. If the change is small, it is also possible to use the value of the MTF at the calibration reflecting mirror 136 measured previously.
[0040]
When a certain finite object distance is created as the calibration reflecting mirror 136, the luminous flux emitted from the second optical member 104 is divergent light so that the shape is concave, and if it is parallel (when the object distance is infinite). If it is a flat surface, and if it is convergent light (when the object position is on the right side of the calibration reflecting mirror 136 in FIG. 1), it is made convex so that the light beam emitted from the second optical member 104 can be restored. .
[0041]
As described above, since the MTF measuring device 100 of the present embodiment includes the calibration reflecting mirror 136 and the calibration means 137, it is possible to measure the MTF with high accuracy. Further, instead of the same two complicated light projecting and receiving optical units as in the prior art, the first optical member 102, the chart 124, the second optical member 104, the third optical member 106, and the detection Since the MTF measuring device main body 101 composed of the means 160 is integrated and the rest is composed of the reflecting mirror 150 having a simple configuration, a cable for supplying electricity to the light source 112, the detecting means 160, and the like is provided only to the MTF measuring device main body 101. The unit to be connected or to be precisely optically adjusted is also very easy to handle with only the main body 101 thereof.
[0042]
Further, in order to change the object distance and the angle of view of the test lens TL, which are important parameters of the MTF measurement, the MTF measurement device main body 101 and the test lens TL or the support device 140 and the reflecting mirror 150 are relatively parallel. It becomes possible by moving and rotating. To this end, a mechanism (not shown) capable of moving or rotating the MTF measuring apparatus main body 101 and the lens to be inspected TL or the supporting apparatus 140 and the reflecting mirror is provided, and each optical axis is predetermined using the detecting means 160 of the MTF measuring apparatus main body 101. Make optical adjustments. Further, the present embodiment has a feature that the measurement can be performed with twice as high sensitivity as the present invention transmits twice, as compared with the conventional measurement of the lens under test once.
[0043]
FIG. 2 shows two types of charts 124 when detection is performed by the two-dimensional image sensor 160. FIG. 2A shows a case where the chart 124 has a cross-shaped slit 125a and the MTF in the yz direction orthogonal to the MTF can be simultaneously measured by the cross-shaped slit 125a having a small line width. ing. As a result, astigmatism can be measured from the defocus characteristic of the MTF. FIG. 2A schematically shows the cross slit 125a on the two-dimensional image sensor. In practice, the image of the cross slit 125a is degraded by the lens TL to be inspected, so that the end of the cross slit is not Be clear.
[0044]
Small black rectangles P arranged in yz indicate pixels of the two-dimensional image sensor. By configuring the pixel P array and the end of the cross slit 125a to be non-parallel, it is possible to reduce a measurement error due to a relative difference between the pixel P and the end. The image in the y direction of the cross slit 125a is detected at the upper and lower oblique lines Py, and the relative difference of z from the end of the cross slit is corrected according to the height of each y, integrated, and the MTF in the z direction is measured. I do. As for the MTF in the y direction, the image in the z direction of the cross slit 125a is detected by the left and right hatched portions Pz, and the MTF in the y direction is measured similarly to the z direction.
[0045]
FIG. 2B shows a state in which the orthogonal rectangular charts 125b and 125c are separated from each other as long as the images do not interfere with each other, and the MTF in the yz direction can be measured similarly to FIG. 2A. . As in FIG. 2A, hatched portions Py ′ and Pz ′ are detection portions of the two-dimensional image sensor 160. If the rectangular slits 125b and 125c have only one direction, one MTF in the direction perpendicular to the slit can be measured. If a large number of MTFs are arranged, MTFs in many directions can be measured simultaneously. However, the chart is enlarged accordingly so that the images do not interfere with each other.
[0046]
In the present invention, instead of the above-described two-dimensional image sensor 160, MTF measurement by a light amount detection method by scanning a single slit and a single slit on an image forming surface thereof, which is commonly used, can be used. For this purpose, a thin rectangular slit is provided as the chart 124, and a narrow rectangular slit that can be scanned is disposed in place of the two-dimensional image sensor 160, and a photomaru or silicon sensor that can detect the amount of transmitted light is disposed behind the narrow rectangular slit.
[0047]
In the actual MTF measurement, it is difficult to set the best focus position by other means. Specifically, the reflecting mirror is slightly moved in the optical axis direction to relatively defocus the chart image on the two-dimensional image pickup device, and the MTF is set. Is measured, and the defocus position showing the best MTF is determined as the best focus position. In this embodiment, defocus can be easily achieved by moving only one reflecting mirror 150. In another embodiment, defocusing is performed by moving the MTF measuring apparatus main body 101 and the lens to be tested TL instead of the reflecting mirror 150.
[0048]
Hereinafter, an MTF measuring apparatus 100A according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a schematic optical path diagram of the MTF measuring apparatus 100A, and the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0049]
In the MTF measuring apparatus 100, the first optical member 102 illuminates a pseudo image forming point, and the chart 124 is a pseudo image forming point for MTF measurement. The test lens TL is arranged so that the light beam emitted from the second optical member 104 is at a desired image forming position on the test lens TL. The second optical member 104 forms an image of the chart 124 at infinity, but forms an image in accordance with the object distance of the lens to be measured. The light beam emitted from the test lens TL forms an image of the slit of the chart 124 at the object position of the test lens TL. The reflecting mirror 150 is arranged as a convex mirror having a center of curvature substantially at the object position of the lens TL to be measured.
[0050]
On the other hand, in the MTF measurement device 100A, the first optical member 102 illuminates the pseudo object, and the chart 124 is a pseudo object for MTF measurement. The test lens TL is arranged such that the light beam emitted from the second optical member 104 is at a desired object position of the test lens TL. The second optical member 104 forms an image of the chart 124 at infinity, but forms an image in accordance with the object distance of the lens TL to be measured. The light beam emitted from the test lens TL forms an image of the slit of the chart 124 at the image forming point of the test lens TL. The reflecting mirror 150A is arranged as a concave mirror having a substantially center of curvature at an image forming point on the image forming surface 134 of the lens TL to be measured.
[0051]
The shapes of the slits 125a to 125c and the pixel arrangement of the two-dimensional image sensor 160 shown in FIGS. 2A and 2B can be applied to the MTF measuring apparatus 100A shown in FIG.
[0052]
Further embodiments of the measuring devices 100 and 100A are listed below.
(1) In order to optically adjust the relative positions of the MTF measuring apparatus main body 101, the test lens TL, and the reflecting mirrors 150 and 150A, the test lens TL is fixed and the other MTF measuring apparatus main bodies and the reflecting mirror are driven. I let it. This method does not drive the test lens TL, and is effective for a large test lens TL and a test lens TL having various shapes and weights. However, even when the test lens TL is small and lightweight, the same optical adjustment can be performed by fixing the MTF measuring apparatus main body 101 and driving the test lens TL and the reflecting mirror 150.
(2) The calibration reflecting mirror 136 can use a convex surface, a flat surface, and a concave shape depending on the image forming position in the example shown in FIG. 1 and the object position in the example shown in FIG.
(3) As the first optical member 102, the chart 124 can also be illuminated directly using only a refractive system as a light source. Although the divergence of the light source 112 is not effectively used, there is an advantage that a natural light distribution can be provided.
(4) The reflection mirrors 150 and 150A can be reflected by a collimator lens and a plane mirror. In addition, when the test lens TL is a part of the imaging lens 128 and the wavefront near the imaging position does not ideally become a spherical wave, an aspheric surface is used as the reflecting mirror 150 to return to the original optical path. By doing so, the MTF measurement of the test lens TL can be performed.
(5) In the embodiment shown in FIGS. 1 and 4, since the light beam transmits through the test lens TL twice, when the light beam transmits once, the surface reflection of the test lens TL is transmitted to the two-dimensional image sensor 160. There is a possibility of entering. In order to prevent this, the half mirror 126 shown in FIG. 1 is used as a polarization beam splitter, and the light entering the lens TL is linearly polarized. The plate is arranged in a predetermined direction, turned into circularly polarized light, reflected by the reflecting mirror 150, and, when transmitted again through the quarter-wave plate, becomes linearly polarized light orthogonal to the first transmitted light. As a result, the surface reflection generated during the first transmission of the test lens TL has the same azimuth as that of the incident polarized light, so that it does not enter the two-dimensional image sensor 160 by the polarization beam splitter, but returns to the light source, and The reflection can be eliminated.
(6) If the light amounts of all the pixels of the two-dimensional image sensor 160 are detected, the transmittance of the lens TL to be measured can be measured at the same time. Furthermore, the reflectances of the calibration mirror and the reflecting mirror are measured independently, and the transmittance of the lens to be measured is more accurately measured from the light intensity at the time of measuring the calibration MTF, the light intensity at the time of measuring the lens to be measured, and their reflectance. it can.
(7) By using an optical fiber instead of the diffusion plate 116, the diffusion characteristics of the optical fiber can be used.
(8) In order to inspect various types of lenses TL having different focal lengths and F-numbers and lenses TL to be inspected of a zoom lens, the optimum light flux incident on the lens TL to be inspected, the line width of the chart, the measurement sensitivity, etc. Is performed. For this purpose, the imaging lens, the chart, the imaging lens and the aperture can be exchanged. Also, if the imaging lens is a zoom lens, the focal length, F-number, and object distance of the zoom lens are changed without changing the lens. The inspection lens can be easily measured.
[0053]
Hereinafter, the method for measuring the MTF of the lens to be measured according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a flowchart showing an example of the measuring method of the present invention. Such a measuring method can use any of the measuring devices 100 and 100A.
[0054]
First, the power supply and the like of the MTF measuring devices 100 and 100A are turned on (step 1002). In particular, it is preferable to turn on the light in advance if it is unstable immediately after lighting, such as a light source.
[0055]
Next, the measurer sets conditions for automatic measurement with the whole system control device 188 (step 1004). For example, in addition to the MTF, astigmatism, chromatic aberration, distortion (distortion), and field curvature at a plurality of image plane positions of the test lens TL are set as optical performance, and the reference position and the reference position are set as conditions of the test lens TL. When a zoom ratio, an F-number, and an object distance are input, a diffusion plate 116, a color filter 122, a chart 124, an imaging lens 128, and an aperture 130, which are measurement conditions of the MTF measurement apparatus main body 101, are selected.
[0056]
Next, the selected diffusion plate 116, color filter 122, chart 124, image forming lens 128, aperture 130, and the image forming position of the chart 124 (the image forming position in FIG. Are set (step 1006). A slide mechanism, a rotation mechanism, and the like, which enable automation of setting, and a control system are provided respectively. However, if the setting conditions are fixed, the setting may be manual instead of automatic.
[0057]
Next, the calibration reflecting mirror 136 is inserted, and optical adjustment is performed (step 1008). One example of this optical adjustment is to tilt and translate the calibration reflecting mirror 136 so that the light beam emitted from the second optical member 104 is restored. The adjustment can be performed automatically by monitoring the center position or blur of the image of the chart 124 of the two-dimensional image sensor 160.
[0058]
Next, the MTF is measured (Step 1010). Specifically, the image signal from the two-dimensional image sensor 160 is processed and calculated to calculate an MTF value, which is recorded (memory).
[0059]
Next, when the calibration values such as the various diffusion plates 116, the color filters 122, the chart 124, the imaging lens 128, the aperture 130, and the imaging position of the chart 124, which are the MTF conditions, are obtained, the MTF measurement is performed again. Set the conditions and repeat the above procedure. Next, the calibration mirror is removed from the optical path (Step 1012).
[0060]
Next, various diffusion plates 116, color filters 122, a chart 124, an imaging lens 128, an aperture 130, an imaging position of the chart, and the like, which are the MTF measurement conditions of the lens to be inspected, are set (step 1014).
[0061]
Next, the test lens is attached to the support device 140. Next, the overall system control device 188 sets various conditions of the MTF measuring device main body 101 corresponding to the zoom ratio, the object distance, the F-number, the image plane position, and the angle of view, which are the measurement conditions of the test lens TL, and sets the MTF. Various measurement conditions are set in the apparatus main body 101 via the measuring apparatus main body control / measurement apparatus 180, and the movement amount is sent to the entire system control apparatus 188 (step 1016).
[0062]
Next, the reflecting mirror 150 is set at a position instructed by the overall system controller 188 via the reflecting mirror control / measuring device 184, and the amount of movement is sent to the overall system controller 188 (step 1018). Note that the MTF measurement conditions, the MTF measurement device movement, the measurement conditions of the lens to be inspected TL, and the setting of the position of the reflecting mirror 150 can be independently set, and the order is arbitrary.
[0063]
Next, the MTF measuring device main body 101 (that is, the first optical member 102, the chart 124, the second optical member 104, the second optical member 104, and the second optical member 104) is formed so that the image of the chart 124 is correctly formed on a predetermined position of the two-dimensional image sensor 160. The relative positions of the unit constituted by the three optical members 106 and the two-dimensional imaging device 160), the lens to be measured TL, and the reflecting mirror 150 are adjusted, and the movement amount at that time is sent to the overall system control device 188 (step 1020). ). At this time, the optical adjustment can be automatically performed by monitoring the center position and blur of the image of the chart 124 of the two-dimensional image sensor 160.
[0064]
Next, the MTF is measured (step 1022). Specifically, the image signal from the two-dimensional image sensor 160 is processed and calculated to calculate the MTF value. Next, the MTF value of the true test lens TL is calculated from the MTF value using the correction value of the calibration reflecting mirror 136.
[0065]
Further, the various conditions are changed, the MTF value of the true test lens is obtained, and the various conditions and the MTF value at that time are output as numerical values, tables, or diagrams (step 1024).
[0066]
Next, the process returns to the above-described predetermined step and repeats the process according to the automatic measurement condition set in step 1004. For example, when only the position of the image plane is changed, the position of the MTF measuring apparatus main body 101 is moved to a position corresponding to the image plane, and the reflecting mirror 150 is also moved to the predetermined position. Send to controller 188.
[0067]
When the MTF measurement instructed by the whole-system control device 188 is completed, the optical performance calculation output device 188 outputs each image from the MTF value at each image plane position and the movement amount of the MTF measurement device main body 188 and the reflecting mirror 150. The astigmatism and chromatic aberration at the surface position, the distortion (distortion) over the entire image plane, and the curvature of field are calculated, and are output for recording, display, printout on paper, etc. (step 1026).
[0068]
Finally, the lens TL to be inspected is removed, each power is turned off, and the like, and the process is completed.
[0069]
As described above, according to the embodiment of the present invention, optical performance such as astigmatism and chromatic aberration of the test lens TL, distortion over the entire image plane, and curvature of field can be measured. In addition, by simply adding that the MTF is measured with the calibration reflecting mirror 136 inserted, it is possible to easily measure the MTF with high accuracy.
[0070]
Further, the position of the object and the angle of view are set at an arbitrary object distance by the reflecting mirrors 150 and 150A or the second optical member 104, and by the relative positions and angles of the MTF measuring device main body 101, the reflecting mirror 150, and the lens TL to be measured. Since it can be set arbitrarily, a large space is not required. Further, the MTF measuring devices 100 and 100A have a small amount of movement, are easy to operate, and can quickly measure the MTF of the lens TL to be measured. Further, since the light projection and the light reception of the chart 124 can be integrated as the MTF measurement device main body 101, the size and cost of the device can be reduced. Further, since the light passes through the test lens TL twice, the MTF of the test lens TL can be measured with high sensitivity and high reliability.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an apparatus and a method for measuring the MTF of an optical system (that is, a lens to be inspected) that realizes space saving, quick measurement, and cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified optical path diagram of an MTF measurement device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a position of an image of a chart on a two-dimensional image sensor used in the MTF measuring device shown in FIG. 1 and a pixel array used in the two-dimensional image sensor.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a measuring method according to the present invention.
FIG. 4 is a simplified optical path diagram of an MTF measurement device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external perspective view for explaining a conventional MTF measuring device.
[Explanation of symbols]
100, 100A MTF measuring device 101 MTF measuring device main body 102 First optical member 104 Second optical member 106 Third optical member 124 Chart 136 Calibration reflecting mirror 140 Supporting device 150, 150A Reflecting mirror 160 Two-dimensional image sensor 170 MTF calculation output device 180 MTF measurement device main body control / measurement device 182 Calibration reflector control / measurement device 184 Reflector mirror control / measurement device 188 Overall system control device / optical performance calculation output device

Claims (30)

対象光学系のMTFを含む光学性能を測定する装置であって、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、設定される測定条件に基づいて調整可能な機構手段と、
前記機構手段による調整量を計測する計測手段と、
前記対象光学系の前記光学性能を算出し、かつ、出力する演算出力手段と、
測定されるべき前記光学性能と、前記測定条件を設定すると共に、前記機構手段、前記計測手段及び前記演算出力手段を自動制御する制御手段とを有することを特徴とする測定装置。
An apparatus for measuring optical performance including MTF of an object optical system,
A measuring optical system used to measure the optical performance of the target optical system and the measuring optical system and the target optical system that can be incorporated into the target optical system, and a mechanism capable of adjusting the target optical system based on a set measurement condition; ,
Measuring means for measuring the amount of adjustment by the mechanism means,
Calculation output means for calculating and outputting the optical performance of the target optical system,
A measuring apparatus comprising: a control unit that sets the optical performance to be measured, the measurement conditions, and automatically controls the mechanism unit, the measuring unit, and the calculation output unit.
前記対象光学系及び、複数の光学素子を有する前記測定用光学系の、前記対象光学系及び前記光学素子をそれぞれ調整するための複数の前記機構手段を有する請求項1記載の測定装置。The measurement apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of the mechanism units for adjusting the target optical system and the optical elements of the target optical system and the measurement optical system having a plurality of optical elements. 前記測定装置は、
光源の2次光源を形成させる第1の光学部材と、
前記2次光源の近傍に設けられ、当該2次光源からの光の一部を透過し一部を遮光するチャートと、
当該チャートを仮想的に所定の距離から発光したようにさせる第2の光学部材と、
前記対象光学系を所定の配置にする支持装置と、
前記対象光学系を経た光を反射する反射鏡と、
前記チャートの像を前記対象光学系と共に結像させる第3の光学部材と、
当該第3の光学部材によって形成された前記像を検出する検出手段と、
前記検出手段から得られた前記像の情報から前記対象光学系のMTFを算出し、かつ、出力する演算出力装置とを有する請求項1又は2記載の測定装置。
The measuring device comprises:
A first optical member for forming a secondary light source of the light source;
A chart provided in the vicinity of the secondary light source and transmitting part of the light from the secondary light source and blocking part of the light;
A second optical member for causing the chart to emit light virtually from a predetermined distance,
A support device for setting the target optical system in a predetermined arrangement,
A reflecting mirror for reflecting light having passed through the target optical system,
A third optical member that forms an image of the chart with the target optical system;
Detecting means for detecting the image formed by the third optical member;
The measurement device according to claim 1, further comprising: a calculation output device that calculates and outputs an MTF of the target optical system from information of the image obtained from the detection unit.
前記反射鏡は、前記対象光学系の物体位置にほぼ曲率中心を有することを特徴とする請求項3記載の測定装置。The measuring apparatus according to claim 3, wherein the reflecting mirror has a center of curvature substantially at an object position of the target optical system. 前記反射鏡は、前記対象光学系の結像点にほぼ曲率中心を有することを特徴とする請求項3記載の測定装置。The measuring apparatus according to claim 3, wherein the reflecting mirror has a substantially center of curvature at an image forming point of the target optical system. 前記第2の光学部材と前記対象光学系の間に校正用反射鏡を挿入することを可能にした手段を有することを特徴とした請求項3乃至5のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring apparatus according to any one of claims 3 to 5, further comprising a unit that enables a calibration reflecting mirror to be inserted between the second optical member and the target optical system. 前記第2の部材は前記第3の光学部材の少なくとも一部を兼ねることを特徴とする請求項3乃至6のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring device according to any one of claims 3 to 6, wherein the second member also serves as at least a part of the third optical member. 前記第1の光学部材と、前記チャートと、前記第2の光学部材と、前記第3の光学部材と、前記検出手段を含む測定装置本体と、前記支持装置と、前記反射鏡とは、相対的に並行移動及び回転可能に構成されていることを特徴とした請求項3乃至7のうちいずれか一項記載の測定装置。The first optical member, the chart, the second optical member, the third optical member, the measuring device main body including the detection means, the support device, and the reflecting mirror are The measuring device according to any one of claims 3 to 7, wherein the measuring device is configured to be capable of parallel movement and rotation. 前記検出手段は光量も検出し、前記対象光学系の透過率も測定することを特徴とした請求項3乃至8のうちいずれか一項記載の測定装置。9. The measuring apparatus according to claim 3, wherein the detecting unit detects a light amount and also measures a transmittance of the target optical system. 前記チャートは、矩形状のスリットを含むことを特徴とした請求項3乃至9記載のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring device according to claim 3, wherein the chart includes a rectangular slit. 前記チャートは、十字状のスリットを含むことを特徴とした請求項3乃至9記載のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring device according to claim 3, wherein the chart includes a cross-shaped slit. 前記検出手段は2次元撮像素子を有することを特徴とした請求項3乃至11のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring device according to claim 3, wherein the detecting unit includes a two-dimensional image sensor. 前記検出手段は2次元撮像素子を有し、前記2次元撮像素子の画素は、前記スリットが延在する方向に対して非平行に配列されていることを特徴とする請求項10又は11記載の測定装置。The said detection means has a two-dimensional image sensor, The pixel of the said two-dimensional image sensor is arranged non-parallel with respect to the direction in which the said slit extends, The Claims 10 or 11 characterized by the above-mentioned. measuring device. 前記第2の光学部材から発する光束を第1の直線偏光とし、前記反射鏡からの戻り光束を該直線偏光と直交する第2の直線偏光とし、前記第3の光学部材は前記第2の直線偏光のみを結像させることを特徴とする請求項3乃至13のうちいずれか一項記載の測定装置。The light beam emitted from the second optical member is a first linearly polarized light, the light beam returned from the reflecting mirror is a second linearly polarized light orthogonal to the linearly polarized light, and the third optical member is the second linearly polarized light. 14. The measuring device according to claim 3, wherein only the polarized light is imaged. 前記第2の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有することを特徴とする請求項3乃至14のうちいずれか一項記載の測定装置。The measuring device according to claim 3, wherein the second optical member includes a zoom lens serving as an imaging lens. 前記第3の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有することを特徴とする請求項3乃至15のうちいずれか一項記載の測定装置。16. The measuring device according to claim 3, wherein the third optical member has a zoom lens as an imaging lens. 前記対象光学系を前記測定用光学系に組み込み及び取り外し可能な手段を更に有することを特徴とする請求項3乃至16のうちいずれか一項記載の測定装置。17. The measuring apparatus according to claim 3, further comprising a unit capable of incorporating and removing the target optical system from the measuring optical system. 前記光学性能は収差を含むことを特徴とする請求項1乃至17のうちいずれか一項記載の測定装置。18. The measuring device according to claim 1, wherein the optical performance includes an aberration. 請求項1乃至18のうちいずれか一項記載の前記測定装置によってMTFが測定された前記対象光学系。19. The target optical system for which an MTF has been measured by the measurement device according to any one of claims 1 to 18. 対象光学系の光学性能を測定する方法であって、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系の測定条件を設定する第1のステップと、
前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、前記測定条件に基づいて調整する第2のステップと、
前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系を使用して前記対象光学系の第1の光学性能を測定する第3のステップと、
前記第1の光学性能からの前記対象光学系の第2の光学性能を算出する第4のステップとを有することを特徴とする方法。
A method for measuring the optical performance of a target optical system,
A first step of setting a measurement optical system used to measure the optical performance of the target optical system and the measurement optical system that can be incorporated into the target optical system, and a measurement condition of the target optical system;
A second step of adjusting the measurement optical system and the target optical system that can be incorporated into the target optical system based on the measurement conditions;
A third step of measuring a first optical performance of the target optical system using the measurement optical system incorporating the target optical system;
Calculating a second optical performance of the target optical system from the first optical performance.
前記第1のステップは複数の測定条件を設定し、
前記第2のステップは、各測定条件に基づいて前記測定用光学系及び前記対象光学系を調整し、
前記第3のステップは、測定条件毎に前記第1の光学性能を測定し、
前記第4のステップは、前記測定条件毎に測定された前記第1の光学性能を利用して前記第2の光学性能を算出することを特徴とする請求項20記載の方法。
The first step sets a plurality of measurement conditions,
The second step adjusts the measurement optical system and the target optical system based on each measurement condition,
The third step measures the first optical performance for each measurement condition,
The method according to claim 20, wherein the fourth step calculates the second optical performance using the first optical performance measured for each of the measurement conditions.
前記第1の光学性能はMTFを含む請求項20又は21記載の方法。22. The method according to claim 20, wherein the first optical performance comprises an MTF. 前記第1のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて前記測定条件を設定し、
前記第2のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて、前期測定条件に基づいて前記配置を調整し、
前記第3のステップは、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第1のMTFを測定するステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第2のMTFを測定するステップとを含み、
前記第4のステップは測定された前記第1及び第2のMTFの差を算出するステップを含む請求項20乃至22のうちいずれか一項記載の方法。
The first step sets the measurement conditions for each of a case where the target optical system is incorporated in the measurement optical system and a case where the target optical system is not incorporated,
In the second step, for each of the case where the target optical system is incorporated into the measurement optical system and the case where the target optical system is not incorporated, the arrangement is adjusted based on the above measurement conditions,
The third step is a step of measuring a first MTF of the measurement optical system in which the target optical system is not incorporated, and a second MTF of the measurement optical system in which the target optical system is incorporated. Measuring the
23. The method according to any one of claims 20 to 22, wherein the fourth step comprises calculating a difference between the measured first and second MTFs.
前記第1のMTFを測定するステップは、前記第2のMTFを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、
前記第4のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第1のMTFを利用することを特徴とする請求項23記載の方法。
Measuring the first MTF includes measuring and storing before measuring the second MTF;
24. The method of claim 23, wherein the calculating of the fourth step utilizes the stored first MTF.
前記第2のMTFを測定するステップは、前記第1のMTFを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、
前記第4のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第2のMTFを利用することを特徴とする請求項23記載の方法。
Measuring the second MTF includes measuring and storing in advance before measuring the first MTF;
24. The method of claim 23, wherein the calculating of the fourth step utilizes the stored second MTF.
対象光学系の光学性能を測定する方法であって、
校正用測定条件を設定する第1のステップと、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用される測定用光学系を、前記校正用測定条件に基づいて調整する第2のステップと、
前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第1のMTFを測定する第3のステップと、
前記校正用測定条件及び前記第1のMTFから校正データを作成する第4のステップと、
前記対象光学系の測定条件を設定する第5のステップと、
前記対象光学系の前記測定条件に基づいて前記対象光学系を調整する第6のステップと、
前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第2のMTFを測定する第7のステップと、
前記対象光学系の前記測定条件と共に前記第2のMTFから校正前データを作成する第8のステップと、
前記校正前データから前記校正データを差し引き、前記対象光学系の校正された第3のMTFを算出する第9のステップと、
前記第3のMTFから前記対象光学系の光学性能を求める第10のステップとを有することを特徴とする方法。
A method for measuring the optical performance of a target optical system,
A first step of setting calibration measurement conditions;
A second step of adjusting a measurement optical system used to measure the optical performance of the target optical system based on the calibration measurement conditions;
A third step of measuring a first MTF of the measurement optical system that does not incorporate the target optical system;
A fourth step of creating calibration data from the calibration measurement conditions and the first MTF;
A fifth step of setting measurement conditions of the target optical system;
A sixth step of adjusting the target optical system based on the measurement conditions of the target optical system;
A seventh step of measuring a second MTF of the measurement optical system incorporating the target optical system;
An eighth step of creating pre-calibration data from the second MTF together with the measurement conditions of the target optical system;
A ninth step of subtracting the calibration data from the pre-calibration data to calculate a calibrated third MTF of the target optical system;
A tenth step of determining the optical performance of the target optical system from the third MTF.
前記第1のステップは複数の校正用測定条件を設定し、
前記第2のステップは、各校正用測定条件に基づいて前記測定用光学系を調整し、
前記第3のステップは、校正用測定条件毎に前記第1のMTFを測定し、
前記第4のステップは、複数の前記校正用測定条件及び複数の前記第1のMTFから前記校正データを作成することを特徴とする請求項20記載の方法。
The first step sets a plurality of calibration measurement conditions,
The second step adjusts the measurement optical system based on each calibration measurement condition,
The third step measures the first MTF for each measurement condition for calibration,
21. The method according to claim 20, wherein the fourth step generates the calibration data from a plurality of the measurement conditions for calibration and a plurality of the first MTFs.
前記第1乃至第4のステップを予め行って前記校正データを記憶するステップと、
前記第9のステップは前記記憶された前記校正データを利用することを特徴とする請求項26又は27記載の方法。
Performing the first to fourth steps in advance and storing the calibration data;
28. The method of claim 26 or claim 27, wherein the ninth step utilizes the stored calibration data.
前記第5のステップは複数の測定条件を設定し、
前記第6のステップは、各測定条件に基づいて前記対象光学系を調整し、
前記第7のステップは、測定条件毎に前記第2のMTFを測定し、
前記第8のステップは、複数の前記測定条件及び複数の前記第2のMTFから前記校正前データを作成することを特徴とする請求項20記載の方法。
The fifth step sets a plurality of measurement conditions,
The sixth step adjusts the target optical system based on each measurement condition,
The seventh step measures the second MTF for each measurement condition,
21. The method according to claim 20, wherein the eighth step generates the pre-calibration data from a plurality of the measurement conditions and a plurality of the second MTFs.
請求項19乃至29のうちいずれか一項記載の方法によって測定された対象光学系。A target optical system measured by the method according to any one of claims 19 to 29.
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