JP2005309314A - Optical axis adjustment device for optical unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ユニット光軸調整装置に関するもので、カメラ用レンズや撮像ユニット等の光学ユニットの組立て時に用いられる装置に関するものである。 The present invention relates to an optical unit optical axis adjustment apparatus, and more particularly to an apparatus used when an optical unit such as a camera lens or an imaging unit is assembled.
従来、光学ユニットの光軸調整を行う装置としては、例えば、次の特許文献１に開示されたものが提案されている。
この装置では、中心光線と、該中心光線に平行な３本以上の輪帯光線を、光学ユニットに照射している。
In this device, an optical unit is irradiated with a central ray and three or more annular rays parallel to the central ray.
ここで、従来の一般的な光学ユニット光軸調整装置の一構成例を、図８及び図９を用いて説明する。
図８に示す光学ユニット光軸調整装置では、光源５０の左方にピンホール板５１が配置されている。このピンホール板５１には、φ０．６μｍ程度のピンホール加工が施されている。ピンホール板５１の左方には、ＮＤフィルタ５２及びコリメータレンズ５３が設置されている。さらに、その左方には、ミラー５４が設けられている。そして、ミラー５４の下方には、チャート５５と、対象レンズ系Ｔが設置されている。
Here, an example of the configuration of a conventional general optical unit optical axis adjusting device will be described with reference to FIGS.
In the optical unit optical axis adjusting apparatus shown in FIG. 8, a pinhole plate 51 is disposed on the left side of the light source 50. The pinhole plate 51 is subjected to pinhole processing of about φ0.6 μm. On the left side of the pinhole plate 51, an ND filter 52 and a collimator lens 53 are installed. Further, a mirror 54 is provided on the left side. A chart 55 and a target lens system T are installed below the mirror 54.
図９に示すように、チャート５５の中心点Ｍ０には、ピンホール加工が施されている。また、中心点Ｍ０を中心とする輪帯上の８点（Ｍ１〜Ｍ８）にも、ピンホール加工が施されている。この８点は、等間隔で設けられている。
対象レンズ系Ｔは、図８に示すように、レンズ系５６，５９と、玉枠５７と、本体側の取付部５８と、調整治具６０を有して構成されている。ここで、玉枠５７は、レンズ系５６を固定して保持するとともに、レンズ系５９を移動可能に保持する。取付部５８は、玉枠５７を差し込むことが可能な構造を有し、玉枠５７を固定させる。調整治具６０は、本体側の玉枠５７の上部において、調整対象のレンズ系５９に接触する。
光源５０から出射した光は、ＮＤフィルタ５２を経由し、コリメータレンズ５３を介して平行光Ｒ’にされる。平行光Ｒ’は、チャート５５に入射する。チャート５５に入射した平行Ｒ’は、中心点Ｍ０に形成されたピンホールを通過する。更に、平行Ｒ’は、輪帯上に形成された８点（Ｍ１〜Ｍ８）のピンホールを通過する。よって、チャート５５からは、合計９本の光線が射出される。この９本の光線が対象レンズ系Ｔを通過して、任意の位置の像面６１に入射するようになっている。
As shown in FIG. 9, pinhole processing is applied to the center point M0 of the chart 55. Further, pinhole processing is also applied to eight points (M1 to M8) on the ring zone centered on the center point M0. These eight points are provided at equal intervals.
As shown in FIG. 8, the target lens system T includes lens systems 56 and 59, a ball frame 57, a main body side mounting portion 58, and an adjustment jig 60. Here, the ball frame 57 fixes and holds the lens system 56 and also holds the lens system 59 in a movable manner. The attachment portion 58 has a structure into which the ball frame 57 can be inserted, and fixes the ball frame 57. The adjustment jig 60 contacts the lens system 59 to be adjusted at the upper part of the ball frame 57 on the main body side.
The light emitted from the light source 50 is converted into parallel light R ′ via the ND filter 52 and the collimator lens 53. The parallel light R ′ is incident on the chart 55. The parallel R ′ incident on the chart 55 passes through a pinhole formed at the center point M0. Further, the parallel R ′ passes through 8 points (M1 to M8) pinholes formed on the annular zone. Therefore, a total of nine rays are emitted from the chart 55. The nine light beams pass through the target lens system T and enter the image plane 61 at an arbitrary position.
更に、図８に示す光学ユニット光軸調整装置では、像面６１位置の下方に、顕微鏡レンズ６２が設置されている。そして、更に下方にはＣＣＤカメラ６３が配置されている。このＣＣＤカメラ６３は、その受像面が光軸に垂直になるようにして設置されている。ＣＣＤカメラ６３には、焦点合わせのために、光軸方向に移動可能なフォーカス軸６４が設けられている。
顕微鏡レンズ６２、ＣＣＤカメラ６３、及びフォーカス軸６４は、Ｘ−Ｙテーブルに搭載されている。このＸ−Ｙテーブルは、粗調心二軸６５によって動く。そして、粗調心二軸６５を動かすことによって、ＣＣＤカメラ６３受像面内に像をとらえることができる。
このように構成された光学ユニット光軸調整装置では、平行光Ｒ’のほとんどは、チャート５５によって遮断され、９個のピンホールを通過した光線のみが射出される。よって、９個のピンホール像のみが、ＣＣＤカメラ６３に結像される。
Furthermore, in the optical unit optical axis adjusting apparatus shown in FIG. 8, a microscope lens 62 is installed below the position of the image plane 61. Further, a CCD camera 63 is disposed below. The CCD camera 63 is installed such that its image receiving surface is perpendicular to the optical axis. The CCD camera 63 is provided with a focus shaft 64 that can move in the optical axis direction for focusing.
The microscope lens 62, the CCD camera 63, and the focus shaft 64 are mounted on an XY table. This XY table is moved by a coarse alignment biaxial 65. Then, by moving the coarse alignment biaxial axis 65, an image can be captured in the image receiving surface of the CCD camera 63.
In the optical unit optical axis adjusting apparatus configured as described above, most of the parallel light R ′ is blocked by the chart 55 and only the light beams that have passed through the nine pinholes are emitted. Accordingly, only nine pinhole images are formed on the CCD camera 63.
図９では、中心点Ｍ０を通過した光を、Ｒ０で示している。また、輪帯上の８点を通過した光を、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８で示している。光線Ｒ０〜Ｒ８は、レンズ系５９，５６を通過し、ＣＣＤカメラ６３に到達する。そして、光線Ｒ０は照射点Ｌ０に、光線Ｒ１〜Ｒ８は照射点Ｌ１〜Ｌ８に到達する。ここで、レンズ系５９の光軸が、レンズ系５６乃至全光学系の光軸に対して理想的に一致しているとする。この場合、照射点Ｌ１〜Ｌ８の重心位置と、照射点Ｌ０の中心位置は一致する。
一方、レンズ系５９の光軸がレンズ系５６乃至全光学系の光軸に対してずれている場合、照射点Ｌ１〜Ｌ８の重心位置と、照射点Ｌ０の中心点はずれてしまう。
In FIG. 9, the light that has passed through the center point M0 is indicated by R0. Further, light that has passed through eight points on the annular zone is indicated by R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, and R8. The light rays R0 to R8 pass through the lens systems 59 and 56 and reach the CCD camera 63. The light ray R0 reaches the irradiation point L0, and the light rays R1 to R8 reach the irradiation points L1 to L8. Here, it is assumed that the optical axis of the lens system 59 ideally matches the optical axis of the lens system 56 to the entire optical system. In this case, the center of gravity of the irradiation points L1 to L8 and the center position of the irradiation point L0 coincide.
On the other hand, when the optical axis of the lens system 59 is deviated from the optical axes of the lens system 56 to the entire optical system, the center of gravity of the irradiation points L1 to L8 and the center point of the irradiation point L0 are deviated.
演算処理部６６は、８個の照射点における画素すべてについて、そのＸ座標ＸＲ１〜ＸＲｍ、Ｙ座標ＹＲ１〜ＹＲｍの平均を求める。そして、輪帯の重心６８における重心座標Ｂ（ＸＧ、ＹＧ）を得る。次いで、照射点６７における中心座標Ａ（Ｘ０、Ｙ０）を得る。そして、中心座標Ａ（Ｘ０、Ｙ０）と重心座標Ｂ（ＸＧ、ＹＧ）との偏差（ＸＧ―Ｘ０、ＹＧ―Ｙ０）を、軸上コマ量（ΔＸ、ΔＹ）として検出する。次いで、検出された軸上コマ量に応じて、軸上コマ量が設定された規格内に収まるように、レンズ系５９を微動させるようになっている。レンズ系５９の微動は、微調心二軸６９を微動させることで行う。 The arithmetic processing unit 66 obtains the average of the X coordinates XR1 to XRm and the Y coordinates YR1 to YRm for all the pixels at the eight irradiation points. Then, the center-of-gravity coordinates B (XG, YG) at the center of gravity 68 of the annular zone are obtained. Next, a center coordinate A (X0, Y0) at the irradiation point 67 is obtained. Then, the deviation (XG-X0, YG-Y0) between the center coordinate A (X0, Y0) and the barycentric coordinate B (XG, YG) is detected as an on-axis frame amount (ΔX, ΔY). Next, in accordance with the detected amount of on-axis frame, the lens system 59 is finely moved so that the amount of on-axis frame falls within the set standard. The fine movement of the lens system 59 is performed by finely moving the fine alignment two-axis 69.
上述した例では、対象レンズ系Ｔは、レンズ系５６とレンズ系５９で構成されていた。ここで、レンズ系５６とレンズ系５９との間に光軸のずれがある場合とない場合とで、各光線（中心光線及ぶ輪帯光線）の軌跡を比較する。すると、対象レンズ系Ｔの光軸近くを透過する光線に比べて、対象レンズ系の有効径付近を通過する光線の方が、軌跡の変化が大きい。つまり、各光線の軌跡の変化から軸上コマ量を検出する従来の方法では、できるかぎり対象レンズ系Ｔの有効径付近を通過する光線を検出した方が、軸上コマ量の検出感度が高いということになる。
しかし、従来の光軸調整装置では、チャートに施されたピンホールの位置によっては、対象レンズ系Ｔの有効径付近を透過しない場合がある。この場合は、軸上コマ量の検出感度は低下する。そのため、被調整レンズ系の光軸調整を行うのに必要な精度は、著しく悪化してしまう。
また、被調整レンズ系の外形が異なるごとにチャートを製作するのでは、製品開発のための労力、期間及びコストの増加を招く。また、チャートを交換する作業が発生し、作業負担が増加するという問題もある。
In the example described above, the target lens system T is composed of the lens system 56 and the lens system 59. Here, the locus of each ray (central ray and ring ray) is compared depending on whether or not there is a deviation of the optical axis between the lens system 56 and the lens system 59. As a result, the change in the trajectory of the light beam that passes through the vicinity of the effective diameter of the target lens system is larger than the light beam that passes through the vicinity of the optical axis of the target lens system T. In other words, in the conventional method for detecting the on-axis coma amount from the change in the trajectory of each light ray, the detection sensitivity of the on-axis coma amount is higher when the light beam passing through the effective diameter of the target lens system T is detected as much as possible. It turns out that.
However, in the conventional optical axis adjusting device, there is a case where the vicinity of the effective diameter of the target lens system T is not transmitted depending on the position of the pinhole provided on the chart. In this case, the detection sensitivity of the on-axis frame amount decreases. For this reason, the accuracy necessary for adjusting the optical axis of the lens system to be adjusted is significantly deteriorated.
In addition, if the chart is manufactured every time the outer shape of the lens system to be adjusted is different, the labor, period and cost for product development are increased. In addition, there is a problem in that work for exchanging charts occurs and the work load increases.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、被調整光学系の光軸調整を高精度かつ簡単に行うことができる光学ユニット光軸調整装置を提供することを目的とする。また、被調整光学系を換えてもチャート交換による段取り作業が発生せず、製品開発のための労力、期間及びコストを抑え、作業負担を軽減できる光学ユニット光軸調整装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical unit optical axis adjusting device capable of easily and accurately adjusting the optical axis of an optical system to be adjusted. It is another object of the present invention to provide an optical unit optical axis adjustment device that does not require setup work by exchanging charts even when the optical system to be adjusted is changed, reduces the labor, time and cost for product development, and reduces the work load. And
上記目的を達成するため、本発明による光学ユニット光軸調整装置は、所定の基準軸上に配置された、少なくとも一つの光学素子からなる第１の光学ユニットを保持する第１の保持部と少なくとも一つの光学素子からなる第２の光学ユニットを保持する第２の保持部を有する保持部材と、これらの保持部に保持される光学素子に向けて少なくとも２つの連続パターンを照射する照明装置と、前記連続パターンの各々を撮像する撮像装置とを有するとともに、前記撮像装置で撮像した結果に基づいて、前記連続パターンの各々の歪み量を算出すると共に、前記第１の保持部に保持された光学素子又は前記第２の保持部に保持された光学素子の移動量を前記歪み量から算出する演算装置と、前記演算装置で算出された移動量に基づいて、前記光学素子を移動させる移動装置と、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an optical unit optical axis adjusting device according to the present invention includes a first holding unit that holds a first optical unit that is arranged on a predetermined reference axis and includes at least one optical element, and at least A holding member having a second holding unit that holds a second optical unit composed of one optical element, and an illumination device that irradiates at least two continuous patterns toward the optical element held by these holding units; An imaging device that images each of the continuous patterns, and calculates an amount of distortion of each of the continuous patterns based on a result of imaging by the imaging device, and an optical held in the first holding unit An arithmetic device that calculates the amount of movement of the optical element held by the element or the second holding unit from the amount of distortion, and the optical amount based on the amount of movement calculated by the arithmetic device Is characterized by having a moving device for moving the child, the.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記連続パターンの少なくとも２つが、直線状のパターンであるのが好ましい。 In the optical unit optical axis adjusting apparatus of the present invention, it is preferable that at least two of the continuous patterns are linear patterns.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記連続パターンの少なくとも２つが、互いに交差するのが好ましい。 In the optical unit optical axis adjusting device of the present invention, it is preferable that at least two of the continuous patterns intersect each other.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記連続パターンの少なくとも２つが、互いに直交するのが好ましい。 In the optical unit optical axis adjusting apparatus of the present invention, it is preferable that at least two of the continuous patterns are orthogonal to each other.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記連続パターンを生成するためのパターン生成装置を有し、該パターン生成装置が、前記連続パターンのうち少なくとも１つの連続パターンの幅を可変させる可変機構を有するのが好ましい。 Further, the optical unit optical axis adjustment device of the present invention has a pattern generation device for generating the continuous pattern, and the pattern generation device varies the width of at least one of the continuous patterns. It is preferable to have a variable mechanism.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記連続パターンを生成するためのパターン生成装置を有し、該パターン生成装置が、前記連続パターンのうち少なくとも１つの連続パターンの相対位置を可変させる可変機構を有するのが好ましい。 The optical unit optical axis adjustment device of the present invention further includes a pattern generation device for generating the continuous pattern, and the pattern generation device can change the relative position of at least one of the continuous patterns. It is preferable to have a variable mechanism.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記可変機構が、少なくとも２枚の板状部材と該２枚の板状部材を連結する連結部材とからなり、前記２枚の板状部材のうち少なくとも一方が、前記連結部材に対して移動可能になっているのが好ましい。 In the optical unit optical axis adjusting device of the present invention, the variable mechanism includes at least two plate-like members and a connecting member that connects the two plate-like members, and the two plate-like members. It is preferable that at least one of them is movable with respect to the connecting member.
また、本発明の光学ユニット光軸調整装置においては、前記可変機構が、少なくとも２枚の板状部材と該２枚の板状部材を連結する連結部材とからなり、前記２枚の板状部材が、前記連結部材に対して移動可能になっているのが好ましい。 In the optical unit optical axis adjusting device of the present invention, the variable mechanism includes at least two plate-like members and a connecting member that connects the two plate-like members, and the two plate-like members. However, it is preferable that it is movable with respect to the connecting member.
本発明の光学ユニット光軸調整装置によれば、偏心量に対する検出感度が高いレンズ有効径付近を使った被調整レンズの光軸調整が高精度に簡単に行うことができる。
また、被調整レンズが変わってもチャートを交換する必要がなく、段取り作業も発生しない。
このため、本発明によれば、製品開発期間やコストを抑えることができ、かつ作業者にも扱いやすい光学ユニットの光軸調整装置を実現することができる。
According to the optical unit optical axis adjustment device of the present invention, the optical axis adjustment of the lens to be adjusted using the vicinity of the lens effective diameter having high detection sensitivity with respect to the amount of decentration can be easily performed with high accuracy.
Even if the lens to be adjusted changes, there is no need to change the chart, and no setup work occurs.
For this reason, according to the present invention, it is possible to realize an optical axis adjustment device for an optical unit that can reduce the product development period and cost and is easy for the operator to handle.
実施形態の説明に先立ち、作用効果について説明する。
本実施形態の光学ユニット光軸調整装置によれば、被調整光学系の有効径長さと同じ、もしくはそれ以上の長さの連続パターンを、照射している。そのため、調整の対象となる光学ユニットの外径にかかわらず、光軸に対するずれ量（歪み量）を、常に高い精度で検出することができる。
Prior to the description of the embodiment, the function and effect will be described.
According to the optical unit optical axis adjusting apparatus of the present embodiment, a continuous pattern having a length equal to or longer than the effective diameter length of the optical system to be adjusted is irradiated. Therefore, regardless of the outer diameter of the optical unit to be adjusted, the deviation amount (distortion amount) with respect to the optical axis can always be detected with high accuracy.
そして、本実施形態の装置では、求められた歪み量に基づいて光学ユニットの移動量を算出し、光学ユニットを移動させている。そのため被調整レンズ系の光軸を、高精度に調整することができる。 In the apparatus of this embodiment, the movement amount of the optical unit is calculated based on the obtained distortion amount, and the optical unit is moved. Therefore, the optical axis of the lens system to be adjusted can be adjusted with high accuracy.
また、本実施形態の光学ユニット光軸調整装置では、被調整レンズ系の結像倍率等を考慮し、照射する連続パターンのうち少なくとも１つの連続パターンの幅を制御している。そのため、複数の被調整レンズ系を、共通のチャートを使って調整できる。すなわち、チャートを交換する回数を極力少なくすることができる。
また、本実施形態の光学ユニット光軸調整装置では、照射する連続パターンのうち、少なくとも１つの連続パターンの相対位置を可変にしている。このようにすれば、被調整レンズ系の有効径の大きさに合わせて、連続パターンの位置調整が行うことができる。そのため、チャートを交換する必要がなくなるので好ましい。
なお、光学ユニットとは、少なくとも一つの例えばレンズなどの光学素子で構成される光学部材をいう。
Further, in the optical unit optical axis adjusting device of this embodiment, the width of at least one continuous pattern among the continuous patterns to be irradiated is controlled in consideration of the imaging magnification of the lens system to be adjusted. Therefore, a plurality of adjusted lens systems can be adjusted using a common chart. That is, the number of times of exchanging the chart can be reduced as much as possible.
Moreover, in the optical unit optical axis adjusting device of this embodiment, the relative position of at least one continuous pattern among the continuous patterns to be irradiated is made variable. In this way, the position of the continuous pattern can be adjusted according to the effective diameter of the lens system to be adjusted. This is preferable because it is not necessary to exchange the chart.
The optical unit refers to an optical member composed of at least one optical element such as a lens.
次に、実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる光学ユニットの光軸調整装置を示す概略構成図、図２は連続パターン像であって、保持部材に保持される各レンズ系の光軸が一致した状態における像を示す図、図３、図４は連続パターン像であって、保持部材に保持される各レンズユニットの光軸がＹ方向にずれている状態における像を示す図、図５は、図３及び図４の２つの直線パターンの交点部分を拡大した部分拡大図である。
Next, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical axis adjusting device of an optical unit according to the present embodiment, and FIG. 2 is a continuous pattern image in which the optical axes of the lens systems held by the holding member are coincident with each other. FIGS. 3 and 4 are continuous pattern images showing images in a state in which the optical axis of each lens unit held by the holding member is shifted in the Y direction, and FIG. It is the elements on larger scale which expanded the intersection part of the two linear patterns of FIG.
本実施形態の光学ユニットの光軸調整装置は、光源１、ピンホール板２、コリメータレンズ３、チャート４、移動手段５、保持手段６、駆動手段７、調心治具８、ＣＣＤカメラ１２を備えている。図１に示すように、光源１の下方に、ピンホール加工が施されたピンホール板２が配置されている。そして、その下方に、コリメータレンズ３が配置されている。
コリメータレンズ３の下方には、チャート４が、被調整レンズ系１５の光軸と垂直に配置されている。このチャート４には、直交する２つの直線パターンが設けられている。
被調整レンズ系１５は、レンズ系９と、レンズ系１１と、枠１０とで構成されている。レンズ系１１は、枠１０の保持部１０ｂに予め固定されている。レンズ系９と枠１０の保持部１０ａとの間には、紫外線硬化型接着剤が予め充填されている。また、レンズ系９は、枠１０の保持部１０ａの中で、移動可能な状態に保持されている。
また、枠１０は、チャート４の２つの直線パターンの交点に対して、枠１０に固定されているレンズ系１１の光軸が一致するように、保持手段６に保持されている。
The optical axis adjusting device of the optical unit of this embodiment includes a light source 1, a pinhole plate 2, a collimator lens 3, a chart 4, a moving unit 5, a holding unit 6, a driving unit 7, a aligning jig 8, and a CCD camera 12. I have. As shown in FIG. 1, a pinhole plate 2 subjected to pinhole processing is disposed below the light source 1. A collimator lens 3 is disposed below the collimator lens 3.
Below the collimator lens 3, the chart 4 is arranged perpendicular to the optical axis of the lens system 15 to be adjusted. The chart 4 is provided with two orthogonal linear patterns.
The adjusted lens system 15 includes a lens system 9, a lens system 11, and a frame 10. The lens system 11 is fixed in advance to the holding portion 10 b of the frame 10. A space between the lens system 9 and the holding portion 10a of the frame 10 is filled with an ultraviolet curable adhesive in advance. The lens system 9 is held in a movable state in the holding portion 10 a of the frame 10.
The frame 10 is held by the holding means 6 so that the optical axis of the lens system 11 fixed to the frame 10 coincides with the intersection of the two linear patterns of the chart 4.
また、被調整レンズ系１５は、枠１０を介して保持手段６上に保持されている。保持手段６上には、移動手段５が配置されている。そして、移動手段５を介して、調心治具８が設けられている。この調心治具８は、被調整レンズ系１５のレンズ系９に接触している。
調心治具８は、移動手段５と連結されている。よって、移動手段５の動きは、調心治具８を介して被調整レンズ系９に伝わることになる。すなわち、移動手段５の移動させることよって、被調整レンズ系９を移動させることができる。
移動手段５は、被調整レンズ系１５の光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動可能になっている。
被調整レンズ系１５の下方には、ＣＣＤカメラ１２が配置されている。また、駆動手段７は、被調整レンズ系１５の光軸方向に移動可能な可動部を備えている。この可動部は、ＣＣＤカメラ１２を保持している。よって、ＣＣＤカメラ１２は、光軸方向に移動可能になっている。
これら光源１、ピンホール板２、コリメータレンズ３、チャート４、枠１０、被調整レンズ系１５、ＣＣＤカメラ１２は所定の基準軸上に配置されている。
The adjusted lens system 15 is held on the holding means 6 via the frame 10. A moving means 5 is arranged on the holding means 6. An alignment jig 8 is provided via the moving means 5. The aligning jig 8 is in contact with the lens system 9 of the lens system 15 to be adjusted.
The aligning jig 8 is connected to the moving means 5. Therefore, the movement of the moving means 5 is transmitted to the adjusted lens system 9 via the aligning jig 8. That is, the adjusted lens system 9 can be moved by moving the moving means 5.
The moving means 5 is movable in the XY direction orthogonal to the optical axis of the lens system 15 to be adjusted.
A CCD camera 12 is disposed below the lens system 15 to be adjusted. Further, the driving means 7 includes a movable part that can move in the optical axis direction of the lens system 15 to be adjusted. This movable part holds the CCD camera 12. Therefore, the CCD camera 12 is movable in the optical axis direction.
The light source 1, the pinhole plate 2, the collimator lens 3, the chart 4, the frame 10, the lens system 15 to be adjusted, and the CCD camera 12 are arranged on a predetermined reference axis.
また、本実施形態の光学ユニット光軸調整装置は、表示装置１３、演算処理部１４を備えていてもよい。この演算処理部は、ＣＣＤカメラ１２、駆動手段７及び移動手段５を制御するために用いられる。
演算処理部１４は、直線パターンの歪み量の検出を行うように構成されている。この直線パターンは、被調整レンズ系１５を介して結像されたチャート４の像である。ＣＣＤカメラ１２で撮像された直線パターン像は、表示装置１３に表示されるようになっている。
Further, the optical unit optical axis adjustment device of the present embodiment may include a display device 13 and an arithmetic processing unit 14. This arithmetic processing unit is used to control the CCD camera 12, the driving unit 7, and the moving unit 5.
The arithmetic processing unit 14 is configured to detect a distortion amount of the linear pattern. This linear pattern is an image of the chart 4 formed through the lens system 15 to be adjusted. The linear pattern image captured by the CCD camera 12 is displayed on the display device 13.
このように構成された本実施形態の光学ユニット光軸調整装置では、光源１で発光した光は、ピンホール板２を通過して点光源となり、点光源からの光がコリメータレンズ３により平行光束となる。
コリメータレンズ３より射出された平行光束は、チャート４に入射する。ここで、チャート４には、直交する２つの直線パターンが設けられている。よって、チャート４を射出する光束は、２つの直線が直交したパターンの光束となる。この光束は、被調整レンズ系１５に照射される。
In the optical unit optical axis adjusting device of the present embodiment configured as described above, the light emitted from the light source 1 passes through the pinhole plate 2 to become a point light source, and the light from the point light source is collimated by the collimator lens 3. It becomes.
The parallel light beam emitted from the collimator lens 3 enters the chart 4. Here, the chart 4 is provided with two orthogonal linear patterns. Therefore, the light beam emitted from the chart 4 is a light beam having a pattern in which two straight lines are orthogonal to each other. This light beam is applied to the lens system 15 to be adjusted.
被調整レンズ系１５は、上述したように、調整を行う前にレンズ系９と枠１０の間に、紫外線硬化型接着剤が予め充填されている。
被調整レンズ系１５を透過した直線パターンの光束は、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上に集光し、直線パターン像を形成する。この直線パターン像はＣＣＤカメラ１２で撮像され、表示装置１３に表示される。
作業者は、表示装置１３に表示された直線パターン像を観察しながら、直線パターン像が最大になるように、駆動手段７を動作させてＣＣＤカメラ１２の位置を調整する。
演算処理部１４は、その時の駆動手段７の座標位置を記憶することができるようになっている。また、演算処理部１４は、被調整レンズ系１５ごとに受像面内で直線パターン像が最大になる座標値を記憶する。このようにすれば、被調整レンズ系１５が換わる都度、その座標値を読み込むことで、ＣＣＤカメラ１２の位置を素早く調整することができる。
As described above, the lens system 15 to be adjusted is preliminarily filled with an ultraviolet curable adhesive between the lens system 9 and the frame 10 before adjustment.
The light beam of the linear pattern that has passed through the lens system 15 to be adjusted is condensed on the imaging surface of the CCD camera 12 to form a linear pattern image. This linear pattern image is picked up by the CCD camera 12 and displayed on the display device 13.
The operator adjusts the position of the CCD camera 12 by operating the driving means 7 so as to maximize the linear pattern image while observing the linear pattern image displayed on the display device 13.
The arithmetic processing unit 14 can store the coordinate position of the driving means 7 at that time. In addition, the arithmetic processing unit 14 stores coordinate values that maximize the linear pattern image within the image receiving plane for each lens system 15 to be adjusted. In this way, the position of the CCD camera 12 can be quickly adjusted by reading the coordinate value every time the adjusted lens system 15 is changed.
ＣＣＤカメラ１２で撮像された画像は、演算処理部１４に送られ、画像処理が施される。
画像処理の内容は、予め設定された所定の閾値より輝度の高い画素には「１」を与え、その他の輝度の低い画素には「０」を与えて各画素の２値化を行う。そして、２値化処理が施された直線パターン像のエッジを、Ｘ−Ｙ方向で検出する。
The image picked up by the CCD camera 12 is sent to the arithmetic processing unit 14 and subjected to image processing.
As for the content of the image processing, “1” is given to a pixel whose luminance is higher than a predetermined threshold set in advance, and “0” is given to other pixels whose luminance is lower, and each pixel is binarized. Then, the edge of the linear pattern image subjected to the binarization process is detected in the XY direction.
次に、２値化処理が施された直線パターン像から被調整レンズ系１５の歪み量を検出する処理手順について説明する。
図３に示すように、Ｘ方向の直線パターンの歪んだエッジの両端部Ｔ１、Ｔ２をつなぐ仮想の線Ｌ１を設定する。同様に図４に示すように、Ｘ方向の直線パターンの歪んだエッジの両端部Ｔ３、Ｔ４をつなぐ仮想の線Ｌ２を設定する。
Next, a processing procedure for detecting the distortion amount of the adjusted lens system 15 from the linear pattern image that has been subjected to the binarization processing will be described.
As shown in FIG. 3, an imaginary line L1 that connects both end portions T1 and T2 of the distorted edge of the linear pattern in the X direction is set. Similarly, as shown in FIG. 4, a virtual line L2 that connects both ends T3 and T4 of the distorted edge of the straight line pattern in the X direction is set.
次に、図５に示すように、Ｘ−Ｙ方向の直線パターンのエッジとの交点Ｐ１、Ｐ２を検出する。そして、交点Ｐ１、Ｐ２から仮想の線Ｌ１に垂線を引き、深さ１及び深さ２を算出する。同様に、Ｘ−Ｙ方向の直線パターンのエッジとの交点Ｐ３、Ｐ４を検出する。そして、交点Ｐ３、Ｐ４から仮想の線Ｌ２に垂線を引き、深さ３及び深さ４を算出する。
算出された深さ１、深さ２、深さ３、深さ４の平均化を行い、平均した値を被調整レンズ系１５の歪み量とする。
演算処理部１４は、算出された歪み量に基づき、移動手段５の移動量を算出する。演算処理部１４からの指示により移動手段５を移動させると、調心治具８を介してレンズ系９が移動する。
本実施形態では、高精度で歪み量を算出することができる。したがって、レンズ系９の位置調整（移動）は、基本的には一回で済む。なお、移動後の位置において、再度直線パターンを撮像して、歪み量を測定する。そして、歪み量が予め設定された規格内に収まっている事を確認するのが好ましい。
なお、より高い精度で、レンズ系９の位置決めを行うには、上記動作を繰り返し行うのがよい。そこで、演算処理部１４は、検出される歪み量が設定された規格内に収まるように、歪み量の算出とレンズ系９の移動を繰り返し行う処理を行っても良い。
Next, as shown in FIG. 5, intersections P1 and P2 with the edges of the linear pattern in the XY direction are detected. Then, a perpendicular line is drawn from the intersection points P1 and P2 to the virtual line L1, and the depth 1 and the depth 2 are calculated. Similarly, intersections P3 and P4 with the edge of the linear pattern in the XY direction are detected. Then, a perpendicular line is drawn from the intersection points P3 and P4 to the virtual line L2, and the depth 3 and the depth 4 are calculated.
The calculated depth 1, depth 2, depth 3, and depth 4 are averaged, and the average value is used as the distortion amount of the lens system 15 to be adjusted.
The arithmetic processing unit 14 calculates the movement amount of the moving unit 5 based on the calculated distortion amount. When the moving means 5 is moved according to an instruction from the arithmetic processing unit 14, the lens system 9 moves via the aligning jig 8.
In the present embodiment, the distortion amount can be calculated with high accuracy. Therefore, the position adjustment (movement) of the lens system 9 is basically only once. In addition, in the position after movement, a linear pattern is imaged again and the amount of distortion is measured. It is preferable to confirm that the amount of distortion is within a preset standard.
In order to position the lens system 9 with higher accuracy, the above operation is preferably repeated. Therefore, the arithmetic processing unit 14 may perform a process of repeatedly calculating the distortion amount and moving the lens system 9 so that the detected distortion amount falls within the set standard.
規格内に収まった段階で、紫外線を照射し、充填されている紫外線硬化剤を硬化し、レンズ系９を枠１０に固定する。なお、本実施形態では、紫外線照射ユニットは図示されていない。 When it falls within the standard, ultraviolet rays are irradiated to cure the filled ultraviolet curing agent, and the lens system 9 is fixed to the frame 10. In the present embodiment, the ultraviolet irradiation unit is not shown.
なお、本実施形態では、チャートの形状は十字形をしているが、図６に示したように四角形状でもよく直線パターンが直交していればよい。
また、本実施形態では、チャートの線幅は固定のままであるが、可変機構を付与することにより線幅を変更可能にしてもよい。
図７はチャートの線幅を帰ることができる可変機構の一構成例を示す説明図である。
図７に示す可変機構では、ベース板２０上にＸ遮断板２１が配置され、さらにその上にＹ遮断板２３が配置されている。Ｙ方向の幅は、固定ネジ２２を緩め、Ｘ遮断板２１をＹ方向に移動させることで変化させることができる。また、Ｙ方向の幅の中心位置を、調整することができる。同様に、Ｘ方向の幅は、固定ネジ２４を緩め、Ｙ遮断板２３をＸ方向に移動させることで変化させることができる。また、Ｘ方向の幅の中心位置を、調整することができる。
In the present embodiment, the shape of the chart is a cross shape, but it may be a square shape as shown in FIG. 6 as long as the linear patterns are orthogonal.
In this embodiment, the line width of the chart remains fixed, but the line width may be changed by providing a variable mechanism.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of a variable mechanism that can return the line width of the chart.
In the variable mechanism shown in FIG. 7, an X blocking plate 21 is disposed on the base plate 20, and a Y blocking plate 23 is further disposed thereon. The width in the Y direction can be changed by loosening the fixing screw 22 and moving the X blocking plate 21 in the Y direction. In addition, the center position of the width in the Y direction can be adjusted. Similarly, the width in the X direction can be changed by loosening the fixing screw 24 and moving the Y blocking plate 23 in the X direction. Further, the center position of the width in the X direction can be adjusted.
本実施形態の光学ユニット光軸調整装置によれば、被調整レンズ系の有効径付近を使った検出感度の高い調整が可能となる。また、直線パターンの線幅を可変としたことで、被調整レンズ系が換わってもチャートを交換する必要がなくなる。
なお、図６に示したような四角形状の直線パターンの場合には、直線パターンの相対位置を可変とする可変機構を備えるのがよい。そのようにすれば、被調整レンズ系の有効径の大きさに合わせて、連続パターンの位置調整が行うことができ、チャートを交換する必要がなくなる。
According to the optical unit optical axis adjustment apparatus of the present embodiment, adjustment with high detection sensitivity using the vicinity of the effective diameter of the lens system to be adjusted is possible. In addition, since the line width of the linear pattern is variable, it is not necessary to change the chart even if the lens system to be adjusted is changed.
In the case of a rectangular linear pattern as shown in FIG. 6, it is preferable to provide a variable mechanism for changing the relative position of the linear pattern. By doing so, the position of the continuous pattern can be adjusted according to the effective diameter of the lens system to be adjusted, and there is no need to replace the chart.
１ 光源
２ ピンホール板
３ コリメータレンズ
４ チャート
５ 移動手段
６ 保持手段
７ 駆動手段
８ 調心冶具
９、１１ レンズ系
１０ 枠
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 表示装置
１４ 演算処理部
１５ 被調整レンズ系
２０ ベース板
２１ Ｘ遮蔽板
２２ Ｘ固定ネジ
２３ Ｙ遮蔽板
２４ Ｙ固定ネジ
５０ 光源
５１ ピンホール板
５２ ＮＤフィルタ
５３ コリメータレンズ
５４ ミラー
５５ チャート
５６、５９ レンズ系
５８ 取付部
５７ 玉枠
６０ 調整冶具
６１ 像面
６２ 顕微鏡レンズ
６３ ＣＣＤカメラ
６４ フォーカス軸
６５ 粗調心二軸
６６ 演算処理部
６７ 中心の照射点
６８ 輪帯の重心
６９ 微調心二軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Pinhole plate 3 Collimator lens 4 Chart 5 Moving means 6 Holding means 7 Driving means 8 Alignment jig 9, 11 Lens system 10 Frame 12 CCD camera 13 Display device 14 Arithmetic processing part 15 Adjustable lens system 20 Base plate 21 X shielding plate 22 X fixing screw 23 Y shielding plate 24 Y fixing screw 50 Light source 51 Pinhole plate 52 ND filter 53 Collimator lens 54 Mirror 55 Chart 56, 59 Lens system 58 Mounting portion 57 Ball frame 60 Adjustment jig 61 Image surface 62 Microscope Lens 63 CCD camera 64 Focus axis 65 Coarse alignment biaxial 66 Arithmetic processing unit 67 Center irradiation point 68 Center of gravity of ring zone 69 Fine alignment biaxial
Claims (8)
前記撮像装置で撮像した結果に基づいて、前記連続パターンの各々の歪み量を算出すると共に、前記第１の保持部に保持された光学素子又は前記第２の保持部に保持された光学素子の移動量を前記歪み量から算出する演算装置と、
前記演算装置で算出された移動量に基づいて、前記光学素子を移動させる移動装置と、
を有することを特徴とする光学ユニット光軸調整装置。 A second holding unit that holds a first optical unit that includes a first optical unit that includes at least one optical element and a second optical unit that includes at least one optical element, which are disposed on a predetermined reference axis. A holding member having a portion, an illumination device that irradiates at least two continuous patterns toward the optical element held by these holding portions, and an imaging device that images each of the continuous patterns,
Based on the result captured by the imaging device, the distortion amount of each of the continuous patterns is calculated, and the optical element held by the first holding unit or the optical element held by the second holding unit An arithmetic device for calculating the amount of movement from the amount of distortion;
A moving device that moves the optical element based on the amount of movement calculated by the computing device;
An optical unit optical axis adjusting device characterized by comprising:
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