JP2008128770A - レンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検レンズと撮像素子とが一体に構成された光学ユニットの被検レンズの光学性能を、高周波領域においても高精度に検出することができるレンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法を提供すること。
【解決手段】光源2と、開口3aを有し、開口3aを介して光源2からの照明光を出射する検査用チャート3と、検査用チャート3を通過した照明光の光軸上に、被検レンズ5、及び被検レンズ5により生成される縮小像を撮像する撮像素子6を有する光学ユニット7を装着する取付台8と、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で被検レンズ5の光軸に略直交する方向に変位させる移動機構10と、相対位置の変位量と画素ピッチの分割数とを演算し、該演算結果に基づいて相対位置が変位される縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部11と、を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】光源2と、開口3aを有し、開口3aを介して光源2からの照明光を出射する検査用チャート3と、検査用チャート3を通過した照明光の光軸上に、被検レンズ5、及び被検レンズ5により生成される縮小像を撮像する撮像素子6を有する光学ユニット7を装着する取付台8と、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で被検レンズ5の光軸に略直交する方向に変位させる移動機構10と、相対位置の変位量と画素ピッチの分割数とを演算し、該演算結果に基づいて相対位置が変位される縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部11と、を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、レンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法に関する。
被検レンズの光学性能を検査する際、微細開口を有した検査用チャートを通過した照明光を被検レンズにて縮小して結像させ、さらに撮像素子上に拡大して投影し、撮像素子により光電変換した後、演算処理を行って被検レンズのMTF(Modulation Transfer Function;伝達関数)値を求めるレンズ性能検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図3に示すように、このようなレンズ性能検査装置100は、光源101により検査用チャート102が照明され、検査用チャート102の図示しない微細開口からさらに被検レンズ103に照明光が到達する。そして、被検レンズ103を通して得られた検査用チャート102の微細開口の縮小像を拡大光学系104にて拡大して撮像素子105にて観察像として撮像する。撮像素子105にて観察像が光電変換された信号は、演算装置106にて演算処理されてMTF値が算出される。被検レンズ103は、検査用チャート102からの距離が測定距離となるように保持されており、ピント調整可能となっている。拡大光学系104は、被検レンズ103の収差よりもはるかに良好に収差補正がなされている。
このレンズ性能検査装置100によれば、空間周波数のMTF値を測定する場合、例えば、空間周波数として100本/mmを超える高周波領域を測定する際に必要となる微細開口を使用しても、撮像素子の1画素当たりの光強度を高めることができ、高精度にMTF値を求めることができる。
特開2003−50183号公報
しかしながら、近年、デジタルカメラ等のカメラ分野では光学系の小型化が進み、被検レンズと撮像素子とが一体に構成された光学ユニットが使用される傾向にある。この場合、被検レンズに入射した照明光は、光学ユニットから外部に出射されないので、上記従来のレンズ性能検査装置では、検査用チャートの縮小像を拡大させることができず、被検レンズの高周波領域までの検査を行うことができない。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、被検レンズと撮像素子とが一体に構成された光学ユニットの被検レンズの光学性能を、高周波領域においても高精度に検出することができるレンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るレンズ性能検査装置は、光源と、開口を有し、該開口を介して前記光源からの照明光を出射する検査用チャートと、該検査用チャートを通過した照明光の光軸上に、被検レンズ、及び該被検レンズにより生成される縮小像を撮像する撮像素子を有する光学ユニットを装着する取付台と、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を前記撮像素子の画素ピッチよりも小さい移動量で前記被検レンズの光軸に略直交する方向に変位させる移動機構と、前記相対位置の変位量と前記画素ピッチを分割した分割数とを演算し、該演算結果に基づいて前記相対位置を変位させたときに前記撮像素子から出力される信号から、前記縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部と、を備えていることを特徴とする。
本発明に係るレンズ性能検査装置は、光源と、開口を有し、該開口を介して前記光源からの照明光を出射する検査用チャートと、該検査用チャートを通過した照明光の光軸上に、被検レンズ、及び該被検レンズにより生成される縮小像を撮像する撮像素子を有する光学ユニットを装着する取付台と、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を前記撮像素子の画素ピッチよりも小さい移動量で前記被検レンズの光軸に略直交する方向に変位させる移動機構と、前記相対位置の変位量と前記画素ピッチを分割した分割数とを演算し、該演算結果に基づいて前記相対位置を変位させたときに前記撮像素子から出力される信号から、前記縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部と、を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、検査用チャートの開口を介して撮像素子を有する光学ユニットの被検レンズに到達して生成された光源の縮小像の光強度分布から前記被検レンズの光学性能を検査するレンズ性能検査方法であって、前記被検レンズの光軸に略直交する方向に、前記撮像素子の画素ピッチよりも小さい量で、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を1又は複数回にわたって変位させて撮像した画像を合成する画像生成工程を備えていることを特徴とする。
この発明は、検査用チャートを通過した照明光が光学ユニットの撮像素子にて撮像されて得られた電気信号から、被検レンズと撮像素子とを合わせた状態での光強度分布を演算処理できる。その際、縮小像の結像位置と撮像素子との相対位置を撮像素子の画素ピッチよりも小さい量で変位させて1枚以上の撮像データを得て、さらにそれらを1枚の画像データに合成することによって、縮小像を拡大して撮像したのと同様の精度にて光学性能を検査することができる。
また、本発明に係るレンズ性能検査装置は、前記レンズ性能検査装置であって、前記移動機構が、前記被検レンズと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、前記レンズ性能検査方法であって、前記画像生成工程において、前記被検レンズと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、前記レンズ性能検査方法であって、前記画像生成工程において、前記被検レンズと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
この発明は、撮像素子と被検レンズとの相対位置を変位させることによって、撮像素子における縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を変位させることができる。
また、本発明に係るレンズ性能検査装置は、前記レンズ性能検査装置であって、前記画素ピッチをp、前記演算処理部における前記画素ピッチの分割数をnとしたとき、前記相対位置の1回当たりの変位量dが、d=p/nと表されることを特徴とする。
この発明は、撮像素子と被検レンズとの相対位置を変位させる際、画素ピッチpをn分割して所望の分解能が得られるときに、相対位置の1回当たりの変位量を算出することができる。
また、本発明に係るレンズ性能検査装置は、前記レンズ性能検査装置であって、前記移動機構が、前記検査用チャートと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、前記レンズ性能検査方法であって、前記画像生成工程において、前記検査用チャートと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、前記レンズ性能検査方法であって、前記画像生成工程において、前記検査用チャートと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする。
この発明は、検査用チャートと被検レンズとの相対位置を変位させることによって、撮像素子における縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を変位させることができる。
また、本発明に係るレンズ性能検査装置は、前記レンズ性能検査装置であって、前記被検レンズによる前記開口の測定倍率をβ、前記画素ピッチをp、前記演算処理部における前記画素ピッチの分割数をnとしたとき、前記相対位置の1回当たりの変位量dが、d=p/n×1/βと表されることを特徴とする。
この発明は、検査用チャートと被検レンズとの相対位置を変位させる際、画素ピッチpをn分割して所望の分解能が得られるときに、相対位置の1回当たりの変位量を算出することができる。
また、本発明に係るレンズ性能検査方法は、前記レンズ性能検査方法であって、前記画像生成工程が、前記縮小像が前記撮像素子に結像される際の前記撮像素子の結像画素数と、前記光強度分布の処理に必要な結像画素数とから、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に略直交する方向にて変位させる回数を算出する変位回数算出工程と、前記撮像素子の画素ピッチと前記変位回数とから、前記相対位置の1回当たりの変位量を算出する変位量算出工程と、を備えていることを特徴とする。
この発明は、縮小像の撮像素子への結像画素数、光強度分布の処理に必要な結像画素数、撮像素子の画素ピッチから、相対位置の1回当たりの変位量を算出することができる。
本発明によれば、被検レンズと撮像素子とが一体に構成された光学ユニットの被検レンズの光学性能を高精度に検出することができる。
本発明に係る第1の実施形態について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係るレンズ性能検査装置1は、光源2と、開口3aを有し、開口3aを介して光源2からの照明光を出射する検査用チャート3と、検査用チャート3を通過した照明光の光軸C1上に、被検レンズ5及び被検レンズ5により生成される縮小像を撮像する撮像素子6を有する光学ユニット7を装着する取付台8と、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で被検レンズ5の光軸C2に略直交する方向に変位させる移動機構10と、相対位置の変位量と画素ピッチを分割した分割数とを演算し、該演算結果に基づいて相対位置を変位させたときに撮像素子6から出力される信号から、縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部11と、演算処理部11が配され、移動機構10を含めた装置全体を制御する制御部12とを備えている。なお、図1では、3つのレンズ5a,5b,5cで構成されたレンズ群を被検レンズ5としている。この被検レンズ5は、単レンズ、複数のレンズからなるレンズ群、若しくは複数のレンズ群からなるレンズ群、又はこれらの組み合わせからなる構成であってもよい。
本実施形態に係るレンズ性能検査装置1は、光源2と、開口3aを有し、開口3aを介して光源2からの照明光を出射する検査用チャート3と、検査用チャート3を通過した照明光の光軸C1上に、被検レンズ5及び被検レンズ5により生成される縮小像を撮像する撮像素子6を有する光学ユニット7を装着する取付台8と、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で被検レンズ5の光軸C2に略直交する方向に変位させる移動機構10と、相対位置の変位量と画素ピッチを分割した分割数とを演算し、該演算結果に基づいて相対位置を変位させたときに撮像素子6から出力される信号から、縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部11と、演算処理部11が配され、移動機構10を含めた装置全体を制御する制御部12とを備えている。なお、図1では、3つのレンズ5a,5b,5cで構成されたレンズ群を被検レンズ5としている。この被検レンズ5は、単レンズ、複数のレンズからなるレンズ群、若しくは複数のレンズ群からなるレンズ群、又はこれらの組み合わせからなる構成であってもよい。
光源2は、ハロゲンランプや蛍光ランプ等からなり、検査用チャート3を照明している。光源が著しく不均一な配光特性をもつ場合には、拡散板や照明光学系をさらに含めた構成とする必要がある。
検査用チャート3は、ごく薄い金属にエッチングが施され、又はガラス基板にクロムコートが施される等により作製されている。開口3aは、例えば、直径0.1mmの円形状に形成されている。
検査用チャート3は、ごく薄い金属にエッチングが施され、又はガラス基板にクロムコートが施される等により作製されている。開口3aは、例えば、直径0.1mmの円形状に形成されている。
光学ユニット7は、複数のレンズ5a,5b,5cを光軸C2上に並べて被検レンズ5として収納する鏡筒13と、鏡筒13の内面に設けられて各レンズ5a,5b,5c間を所定の距離にそれぞれ維持する複数の略円筒状のスペーサ15a,15bとをさらに備えている。鏡筒13は、中心軸線が被検レンズ5の光軸C2と一致するようにして、フランジ状の底部13Aを有して略円筒状に形成されている。底部13Aには貫通孔13aが設けられている。撮像素子6は、例えば、画素ピッチ0.004mmの2次元CCDセンサとされ、底部13Aとスペーサ15cとの間に支持されつつ底部13Aに密着するようにして、かつ光軸C2に対して略直交する方向に移動自在に配されている。鏡筒13の先端には、鏡筒13内に被検レンズ5と撮像素子6とを保持するとともに被検レンズ5の脱落を防止するための押さえ板13Bが配されている。なお、光学ユニット7は、3つのスペーサ15a,15b,15cを備えているとしているが、被検レンズ5の構成によってスペーサの数、形状は適宜に変更されるものである。
取付台8は、光学ユニット7の鏡筒13が着脱可能に載置されるように形成されている。
移動機構10は、制御部12と接続され、制御部12からの指示により駆動されるピエゾ素子16を備えている。ピエゾ素子16の一端側は、光学ユニット7の鏡筒13の底部13Aに設けられた貫通孔13aに挿入され、撮像素子6に接続されて固定されている。また、ピエゾ素子16の他端側は、鏡筒13の底部13Aに配設された取付部材13Cに固定されている。そして、ピエゾ素子16を駆動することによって、被検レンズ5の光軸C2に対して略直交する方向に撮像素子6を移動させて、検査用チャート3と撮像素子6との相対位置を変位させることができるようになっている。ここで、被検レンズ5の光軸C2に対して撮像素子6を直交させて移動することが最も好ましいが、組み立ての精度上、直交に対して10分以内、より好ましくは5分以内の誤差範囲内に抑えて移動させるようにするのが好ましい。
なお、移動機構は、手ぶれ補正のために光学ユニットにもともと設けられたアクチュエータであっても構わない。
移動機構10は、制御部12と接続され、制御部12からの指示により駆動されるピエゾ素子16を備えている。ピエゾ素子16の一端側は、光学ユニット7の鏡筒13の底部13Aに設けられた貫通孔13aに挿入され、撮像素子6に接続されて固定されている。また、ピエゾ素子16の他端側は、鏡筒13の底部13Aに配設された取付部材13Cに固定されている。そして、ピエゾ素子16を駆動することによって、被検レンズ5の光軸C2に対して略直交する方向に撮像素子6を移動させて、検査用チャート3と撮像素子6との相対位置を変位させることができるようになっている。ここで、被検レンズ5の光軸C2に対して撮像素子6を直交させて移動することが最も好ましいが、組み立ての精度上、直交に対して10分以内、より好ましくは5分以内の誤差範囲内に抑えて移動させるようにするのが好ましい。
なお、移動機構は、手ぶれ補正のために光学ユニットにもともと設けられたアクチュエータであっても構わない。
演算処理部11は、制御部12内に設けられ、撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で撮像素子6を変位させるために画素ピッチ(画素ピッチの寸法)をさらに分割する処理を行っている。この分割処理は、MTF値の算出に際して精度よく演算処理を行うために必要な画素数に対して、実際に縮小像が結像される画素数が少ない場合に行われる処理である。この分割処理によって必要な画素数を得て演算処理を好適に行うために、演算処理部11は、被検レンズ5と撮像素子6との相対位置を複数回にわたって変位させるように一回当たりの変位量を演算するようになっている。
また、演算処理部11は、被検レンズ5と撮像素子6との相対位置を変位させる度に、撮像素子6から出力された縮小像の光強度分布信号(光強度分布の電気信号)に基づいて得られた画像データから、合成された画像データを作成して被検レンズ5のMTF値を算出するようになっている。従って、演算処理部11は、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置の変位量と、画素ピッチを分割した分割数とを演算し、この演算結果に基づいて、その相対位置が変位される撮像素子6から出力される縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部となっている。
次に、本実施形態に係るレンズ性能検査装置1の作用をレンズ性能検査方法と合わせて説明する。
本実施形態に係るレンズ性能検査方法は、被検レンズ5の光軸C2に略直交する方向に、撮像素子6の画素ピッチよりも小さい量で、被検レンズ5により生成される縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を複数回にわたって変位させて撮像した画像を合成する画像生成工程を備えている。
本実施形態に係るレンズ性能検査方法は、被検レンズ5の光軸C2に略直交する方向に、撮像素子6の画素ピッチよりも小さい量で、被検レンズ5により生成される縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を複数回にわたって変位させて撮像した画像を合成する画像生成工程を備えている。
まず、被検レンズ5により撮像素子6に例えば測定倍率0.06倍の縮小像が生成される位置に、検査用チャート3を予め配置しておく。
次に、光源2を点灯する。光源2から発せられた光束の一部は、検査用チャート3に設けられた開口3aを通過して光学ユニット7の被検レンズ5に入射する。そして、被検レンズ5の結像作用によって、開口3aの縮小像が生成され、撮像素子6に投影される。このときの光強度分布が電気信号に変換されて、演算処理部11の図示しないメモリ上に1枚の画像データとして確保される。
次に、光源2を点灯する。光源2から発せられた光束の一部は、検査用チャート3に設けられた開口3aを通過して光学ユニット7の被検レンズ5に入射する。そして、被検レンズ5の結像作用によって、開口3aの縮小像が生成され、撮像素子6に投影される。このときの光強度分布が電気信号に変換されて、演算処理部11の図示しないメモリ上に1枚の画像データとして確保される。
ここで、縮小像の直径は、0.006mmとなっている。これは、空間周波数として100本/mmを超える高周波領域を含んでいる。
そこで、演算処理部11にて画像生成工程が行われる。
画像生成工程は、縮小像が撮像素子6に結像される際の撮像素子6の結像画素数(以下、撮像素子6の結像画素数という。)と、光強度分布の処理に必要な結像画素数とから、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を光軸C2に略直交する方向にて変位させる回数を算出する変位回数算出工程と、撮像素子6の画素ピッチと変位回数とから、相対位置の1回当たりの変位量を算出する変位量算出工程とを備えている。
画像生成工程は、縮小像が撮像素子6に結像される際の撮像素子6の結像画素数(以下、撮像素子6の結像画素数という。)と、光強度分布の処理に必要な結像画素数とから、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を光軸C2に略直交する方向にて変位させる回数を算出する変位回数算出工程と、撮像素子6の画素ピッチと変位回数とから、相対位置の1回当たりの変位量を算出する変位量算出工程とを備えている。
まず、変位回数算出工程を実施する。
変位回数は、光強度分布の処理に必要な結像画素数を、縮小像の撮像素子6の結像画素数で除した値となる。例えば、縮小像の直径は、0.006mmとなっているので、縮小像の撮像素子6への結像画素数は、1.5画素となる。
ここで、光強度分布の処理に必要な結像画素数を12画素とした場合、変位回数、即ち、演算処理部11における画素ピッチの分割数nは、n=12/1.5=8となる。
変位回数は、光強度分布の処理に必要な結像画素数を、縮小像の撮像素子6の結像画素数で除した値となる。例えば、縮小像の直径は、0.006mmとなっているので、縮小像の撮像素子6への結像画素数は、1.5画素となる。
ここで、光強度分布の処理に必要な結像画素数を12画素とした場合、変位回数、即ち、演算処理部11における画素ピッチの分割数nは、n=12/1.5=8となる。
次に、変位量算出工程を実施する。
縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置の1回当たりの変位量をd、画素ピッチをpとしたとき、d=p/nで表される処理によりdを算出する。
ここで、nは、変位回数でもあるので、上述のように8となる。よって、1回当たりの変位量は、d=0.004/8=0.0005mmとなる。
縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置の1回当たりの変位量をd、画素ピッチをpとしたとき、d=p/nで表される処理によりdを算出する。
ここで、nは、変位回数でもあるので、上述のように8となる。よって、1回当たりの変位量は、d=0.004/8=0.0005mmとなる。
そして、移動機構10を駆動して、ピエゾ素子16により撮像素子6を移動量0.0005mmにて変位させる。この変位位置における検査用チャート3の開口3a像が、被検レンズ5にて縮小されて縮小像として撮像素子6に投影される。このときの光強度分布が電気信号に変換されて、演算処理部11のメモリ上に1枚の画像データとして確保される。
この変位操作を合計8回繰り返し、メモリ上に合計8枚の画像データを確保する。そして、確保された8枚の画像データを1枚の高分解能の画像データに合成する。この合成された画像データに基づき、演算処理部11ではさらに公知の方法によってMTF値を算出する。
このレンズ性能検査装置1及びレンズ性能検査方法によれば、検査用チャート3の開口3aを通過した照明光が光学ユニット7の撮像素子6にて撮像されて得られた縮小像の電気信号から、被検レンズ5と撮像素子6とを合わせた状態での光強度分布を演算処理することができる。その際、縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を撮像素子6の画素ピッチよりも小さい量で変位させて1枚以上の撮像データを得て、さらにそれらを1枚の画像データに合成することによって、縮小像を拡大して撮像したのと同様に、例えば、100本/mmまでの高周波成分のMTF値を算出することができる。従って、被検レンズ5と撮像素子6とが一体に構成された光学ユニット7の被検レンズ5のMTF値を、被検レンズ単独でなく撮像素子6も考慮した状態で高精度に算出することができる。
そして、被検レンズ5と撮像素子6との相対位置を移動機構10により変位させる際、画素ピッチをp、演算処理部11における画素ピッチの分割数をnとしたとき、相対位置の1回当たりの変位量dが、d=p/nと表されるので、画素ピッチpをn分割して所望の分解能が得られるときに、相対位置の1回当たりの変位量を算出することができる。また、逆に、変位量を調整することによって、画素ピッチの分割数を所望の値とすることができる。
次に、第2の実施形態について図2を参照しながら説明する。
なお、上述した第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るレンズ性能検査装置20の移動機構21が、被検レンズ5と撮像素子6との相対位置を変位させる代わりに、検査用チャート3と光学ユニット22との相対位置を変位させるとした点である。
なお、上述した第1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るレンズ性能検査装置20の移動機構21が、被検レンズ5と撮像素子6との相対位置を変位させる代わりに、検査用チャート3と光学ユニット22との相対位置を変位させるとした点である。
移動機構21は、検査用チャート3と接続された本体23と、本体23内に収納されたピエゾ素子16とを備えている。ピエゾ素子16は、検査用チャート3を光軸C1に対して略直交する方向に移動させて、検査用チャート3と撮像素子6との光軸C1方向における相対位置を変位させるようになっている。
光学ユニット22の鏡筒25の底部25Aには、取付部材は設けられておらず、貫通孔25aを介して撮像素子6との接続配線が挿通されている。
制御部26における演算処理部27では、撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で撮像素子6を変位させるために画素ピッチをさらに分割する処理を行うとともに、検査用チャート3と撮像素子6との相対位置を複数回にわたって変位させる処理を行っている。
制御部26における演算処理部27では、撮像素子6の画素ピッチよりも小さい移動量で撮像素子6を変位させるために画素ピッチをさらに分割する処理を行うとともに、検査用チャート3と撮像素子6との相対位置を複数回にわたって変位させる処理を行っている。
次に、本実施形態に係るレンズ性能検査装置20の作用について説明する。
本実施形態に係るレンズ性能検査方法は、第1の実施形態と同様の方法にて行うが、変位量算出工程では、光軸C1に対して略直交する方向への撮像素子6の1回当たりの変位量を算出する代わりに、光軸C1に対して略直交する方向への検査用チャート3の1回当たりの変位量を算出する。
本実施形態に係るレンズ性能検査方法は、第1の実施形態と同様の方法にて行うが、変位量算出工程では、光軸C1に対して略直交する方向への撮像素子6の1回当たりの変位量を算出する代わりに、光軸C1に対して略直交する方向への検査用チャート3の1回当たりの変位量を算出する。
まず、第1の実施形態と同様に、光軸C2に対して略直交する方向において、被検レンズ5により生成される縮小像の結像位置と撮像素子6との相対位置を変位させない状態で、撮像素子6に投影された縮小像の光強度分布が電気信号に変換されて、演算処理部27の図示しないメモリ上に1枚の画像データとして確保される。
画像生成工程に移行して、変位量算出工程を実施する。
ここでは、被検レンズ5の結像倍率をβとしたときに、光軸C1に対して略直交する方向における縮小像の結像位置と撮像素子6との1回当たりの変位量dを、d=p/n×1/βで表される処理により算出する。
ここで、nは、上述のように変位回数でもあり、例えば、第1の実施形態と同様の8とする。このとき、1回当たりの検査用チャート3の変位量は、d=0.004/8×1/0.006=1/12=0.0833mmとなる。
ここでは、被検レンズ5の結像倍率をβとしたときに、光軸C1に対して略直交する方向における縮小像の結像位置と撮像素子6との1回当たりの変位量dを、d=p/n×1/βで表される処理により算出する。
ここで、nは、上述のように変位回数でもあり、例えば、第1の実施形態と同様の8とする。このとき、1回当たりの検査用チャート3の変位量は、d=0.004/8×1/0.006=1/12=0.0833mmとなる。
そして、移動機構21を駆動して、ピエゾ素子16により検査用チャート3を移動量0.0833mmにて変位させる。この変位位置における検査用チャート3の開口3a像が、縮小像として被検レンズ5にて縮小されて撮像素子6に投影される。このときの縮小像の光強度分布が電気信号に変換されて、演算処理部27のメモリ上に1枚の画像データとして確保される。
この変位操作を合計8回繰り返し、メモリ上に合計8枚の画像データを確保する。そして、確保された画像データを1枚の高分解能の画像データに合成する。この合成された画像データに基づき、演算処理部27ではさらに公知の方法によってMTF値を算出する。
このレンズ性能検査装置20及びレンズ性能検査方法によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、1回当たりの変位量が、光学ユニット22にピエゾ素子16が配された場合よりも大きい値でも、第1の実施形態と同様の分解能が得られるので、より好適な制御を行うことができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第2の実施形態では、移動機構21が検査用チャート3を光軸C1に対して略直交する方向に変位させるものとしているが、これに限らず、検査用チャート3に対して取付台8を光軸C1に対して略直交する方向に変位させるものであっても構わない。
例えば、第2の実施形態では、移動機構21が検査用チャート3を光軸C1に対して略直交する方向に変位させるものとしているが、これに限らず、検査用チャート3に対して取付台8を光軸C1に対して略直交する方向に変位させるものであっても構わない。
また、検査用チャートに設ける開口は、微小寸法の円形状に限らず、正方形状、矩形形状(スリットを含む。)でもよい。
1,20 レンズ性能検査装置
2 光源
3 検査用チャート
3a 開口
5 被検レンズ
6 撮像素子
7,22 光学ユニット
10,21 移動機構
11,27 演算処理部
2 光源
3 検査用チャート
3a 開口
5 被検レンズ
6 撮像素子
7,22 光学ユニット
10,21 移動機構
11,27 演算処理部
Claims (9)
- 光源と、
開口を有し、該開口を介して前記光源からの照明光を出射する検査用チャートと、
該検査用チャートを通過した照明光の光軸上に、被検レンズ、及び該被検レンズにより生成される縮小像を撮像する撮像素子を有する光学ユニットを装着する取付台と、
前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を前記撮像素子の画素ピッチよりも小さい移動量で前記被検レンズの光軸に略直交する方向に変位させる移動機構と、
前記相対位置の変位量と前記画素ピッチを分割した分割数とを演算し、該演算結果に基づいて前記相対位置を変位させたときに前記撮像素子から出力される信号から、前記縮小像の光強度分布信号を求める演算処理部と、
を備えていることを特徴とするレンズ性能検査装置。 - 前記移動機構が、前記被検レンズと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする請求項1に記載のレンズ性能検査装置。
- 前記画素ピッチをp、前記演算処理部における前記画素ピッチの分割数をnとしたとき、前記相対位置の1回当たりの変位量dが、d=p/nと表されることを特徴とする請求項2に記載のレンズ性能検査装置。
- 前記移動機構が、前記検査用チャートと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする請求項1に記載のレンズ性能検査装置。
- 前記被検レンズによる前記開口の測定倍率をβ、前記画素ピッチをp、前記演算処理部における前記画素ピッチの分割数をnとしたとき、前記相対位置の1回当たりの変位量dが、d=p/n×1/βと表されることを特徴とする請求項4に記載のレンズ性能検査装置。
- 検査用チャートの開口を介して撮像素子を有する光学ユニットの被検レンズに到達して生成された光源の縮小像の光強度分布から前記被検レンズの光学性能を検査するレンズ性能検査方法であって、
前記被検レンズの光軸に略直交する方向に、前記撮像素子の画素ピッチよりも小さい量で、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を1又は複数回にわたって変位させて撮像した画像を合成する画像生成工程を備えていることを特徴とするレンズ性能検査方法。 - 前記画像生成工程が、
前記縮小像が前記撮像素子に結像される際の前記撮像素子の結像画素数と、前記光強度分布の処理に必要な結像画素数とから、前記縮小像の結像位置と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に略直交する方向にて変位させる回数を算出する変位回数算出工程と、
前記撮像素子の画素ピッチと前記変位回数とから、前記相対位置の1回当たりの変位量を算出する変位量算出工程と、
を備えていることを特徴とする請求項6に記載のレンズ性能検査方法。 - 前記画像生成工程において、前記被検レンズと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする請求項6に記載のレンズ性能検査方法。
- 前記画像生成工程において、前記検査用チャートと前記撮像素子との相対位置を変位させることを特徴とする請求項6に記載のレンズ性能検査方法。
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---|---|---|---|
JP2006312783A JP2008128770A (ja) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | レンズ性能検査装置及びレンズ性能検査方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101957256A (zh) * | 2009-07-15 | 2011-01-26 | 金大凤 | 透镜检查装置 |
CN102607444A (zh) * | 2012-03-17 | 2012-07-25 | 哈尔滨工业大学 | 采用线光源的图像传感器像素间距测量方法与装置 |
CN102620671A (zh) * | 2012-03-17 | 2012-08-01 | 哈尔滨工业大学 | 利用线光源的图像传感器像素间距测量方法与装置 |
-
2006
- 2006-11-20 JP JP2006312783A patent/JP2008128770A/ja not_active Withdrawn
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