JP2008256395A - 画像読取装置用のレンズ検査方法及びレンズ検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像読取装置に用いられるラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査時間を大幅に短縮化するレンズ検査方法及装置を提供する。
【課題手段】原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法であって、(a)前記レンズの光軸中心を通るラインであって、前記レンズの性能を測定するための測定ラインを決定するステップと、(b)前記測定ラインについて前記ラインセンサのラインに合わせた前記レンズの、解像度、焦点深度、色収差等の各種性能を測定するステップと、の各ステップを有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法及びレンズ検査装置に関する。
原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサは、原稿を所定のピッチ幅のライン毎に原稿を順次読み取る。従って、このようなラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるために使用されるレンズは、当該レンズの中心を通るあるライン(角度)が所定の必要な規格を満たしさえしていれば、必ずしもレンズのあらゆる角度方向のラインが当該規格を満たしていなくても充分に使用可能である。
このため、従来から、ラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズは、所定の規格を満たすラインを有するか否かの検査を行うことによりレンズの良否を判定している(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1に記載のレンズ検査装置では、先ず、検査対象のレンズを光軸方向に移動させながら当該レンズの解像度を表すMTFを求め、このMTFが最大となるピント位置を探す。今度は、当該ピント位置から光軸を中心として時計方向又は反時計方向に30度回転する毎にMTFを計算し、180度回転されるまで行われる。そして、当該検査対象のレンズを最大のMTFを示す回転位置に回転し、当該回転位置のラインのMTFが予め設定してある基準値(規格値)を上回っている場合には当該レンズを合格とし、この最大のMTFが得られた方向に目印等を付しておき、当該レンズをラインセンサに組み込む時に、その方向(ライン)を一致させるようにするのである。
特開平4−29031号公報
ところで、このようなレンズ及びラインセンサを組み込む画像読取装置の多くは、プラテン上に載置した原稿の読み取りを行うものであることから、プラテン上面にて規定以上の解像度を備える必要がある。また、プラテン上面とイメージセンサとの間の距離は、画像読取装置を構成する他のモジュールや部品やこれらの組み立て精度等によっても変化し、さらに、プラテン面から少し浮いた原稿の読み取りも行う必要性があることから、レンズは、所定の焦点深度を持つ必要がある。このため、画像読取装置に用いられるレンズは、解像度だけではなく焦点深度についてもチェックされる必要がある。その他、色収差、倍率などの性能についても所定の規格を満たしているかの確認も必要である。
しかし、上記した従来のレンズ検査方法では、単に、所定のMTFが得られるライン(角度)の有無だけでレンズの適否を決めており、必要な焦点深度や色収差などについては何ら検査されていないことから、レンズを画像読取装置に組み込む際に、焦点深度や色収差等の性能について検査しなければならなくなり、結果として、レンズの検査時間を含む組み立て製造に係る合計時間の短縮化は困難であった。
本願は、このような従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、画像読取装置に用いられるラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの必要な規格を満たすラインの探し出しと共に、当該ラインにおける解像度、焦点深度、色収差等の必要な検査を画像読取装置に組み込む前に一括して行うことにより、検査時間の短縮化に寄与するレンズ検査方法及びレンズ検査装置を提供することを目的とする。
このため、本発明は、原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法であって、(a)前記レンズの光軸中心を通るラインであって、前記レンズの性能を測定するための測定ラインを決定するステップと、(b)前記測定ラインを前記ラインセンサのラインに合わせた後、前記レンズの性能を測定するステップと、の各ステップを有することを特徴とするレンズ検査方法を提供するものである。
ここで、前記ステップ(a)は、(a−1)前記レンズを第1のステップ角度毎に回転させつつテストチャートを読むサブステップと、(a−2)前記テストチャートを読むことで出力された画像データを用いて第1の角度を求めるサブステップと、(a−3)前記第1の角度の近傍について、前記レンズを前記第1のステップ角度よりも小さい第2のステップ角度毎に回転させつつ前記テストチャートを読むサブステップと、(a−4)前記テストチャートの読み取られた画像データを用いて前記測定ラインである第2の角度を求めるサブステップと、の各サブステップを有する。
ここで、前記第1の角度を求める前記サブステップ(a−2)と、前記第2の角度を求める前記サブステップ(a−4)の少なくとも一方は、前記テストチャート上の所定距離離れた2箇所の第1画像データ及び第2画像データを用いて角度を求めるのである。他方、前記第1の角度を求める前記サブステップ(a−2)と、前記第2の角度を求める前記サブステップ(a−4)の少なくとも一方は、前記テストチャート上の所定距離離れた2箇所の第1画像データ及び第2画像データから第1の解像度及び第2の解像度を求めるステップと、前記第1の解像度及び前記第2の解像度の差を用いて第1の角度又は第2の角度を求めるステップと、の各ステップを有するようにしてもよい。
さらに、本発明は、原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成る少なくともR、G、Bの三原色の画像データを得るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法であって、(a)前記レンズを第1のステップ角度毎に回転させつつR、G、Bのそれぞれのラインセンサで所定テストチャート上の所定距離離れた2箇所を読み取り二つの画像データを得るステップと、(b)前記ステップ(a)により得られた2つの画像データから第1の解像度と第2の解像度をR、G、B毎に求めるステップと、(c)前記第1の解像度と前記第2の解像度との差を、R、G、B毎に求めるステップと、(d)前記第1の解像度と前記第2の解像度のR、G、B毎の差を、所定の割合で加算した加算データを用いて第1の角度を求めるステップと、(e)前記第1の角度の近傍について、前記レンズを前記第1のステップ角度よりも小さい第2のステップ角度毎に回転させつつR、G、Bのそれぞれのラインセンサで所定テストチャート上の所定距離離れた2箇所を読み取り二つの画像データを得るステップと、(f)前記ステップ(e)により得られた前記テストチャートの2つの画像データから第1の解像度と第2の解像度をR、G、B毎に求めるステップと、(g)R、G、B毎に前記第1の解像度と前記第2の解像度との差を求めるステップと、(h)R、G、B毎の前記第1の解像度と前記第2の解像度の差を所定割合で加算した加算データを用いて第2の角度である当該レンズの測定ラインを求めるステップと、(i)前記測定ラインを前記ラインセンサのラインに合わせた後、前記レンズの性能を測定するステップと、の各ステップを有することを特徴とするレンズ検査方法を提供するものである。
そして、前記測定ラインと前記ラインセンサのラインとを合わせるべく前記レンズ装置を回転させるステップと、さらには、前記測定された前記レンズの性能が予め規定された所定の規格を満たしているかの性能判定を行うステップと有するのである。そして前記性能判定の結果、前記所定の規格を満たした前記ラインを有するレンズに対して、当該レンズの鏡筒に前記ラインを示す印を付けるのである。
本発明は、さらに、上記した各ステップを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び上記した各ステップを実行するためのレンズ検査システムを提供するものである。
これにより、本発明に係るレンズ検査方法及び装置は、画像読取装置に組み込む前にレンズ検査装置おいて、画像読取装置に用いられるラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの必要な規格を満たすラインの探し出しと共に、当該ラインにおけるレンズの解像度、焦点深度、色収差等の必要な検査を効率よく一括して行うので、レンズの検査時間の大幅な短縮化を実現させたのである。
以下、本発明に係るレンズ検査方法及びそれを実行するレンズ検査装置の詳細について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本レンズ検査装置1の全体構成を説明するための斜視図を示す。図1において、本レンズ検査装置1は、ライン状の光源とテストチャートを有するランプ装置、レンズを光軸方向に移動可能に支持するステージ、レンズの性能をチェックするために用いられる所定のチャートの読み取りを行うライン状のイメージセンサ(図示せず。図1においてレンズの裏側に配置されている)、このイメージセンサをレンズの結像位置で支持するセンサ基板、ステージを前後方向に移動させるためのモータM1、本レンズ検査装置1を制御する制御部(図1の装置内部に配置されている。)等を備え、さらにステージ上には、レンズをその光軸を中心に180度以上回転可能に支持するレンズ回転台、このレンズ回転台を回転させるためのモータM2とが固定されている。
図2は、本レンズ検査装置1の主要な構成を説明するものである。図2において、制御部は、インバータを介してランプを点灯させ、テストチャートで反射された反射光はランプ装置に形成されたスリットを通ってレンズに入射し、イメージセンサ上で結像する。制御部は、イメージセンサを駆動させて光電変換を行い、イメージセンサから出力された電荷は、A/D変換された後に、画像データとしてパーソナルコンピュータ等のデータ処理装置(図2において、「パソコン」と表記する)へ転送される。パソコンには、本レンズ検査装置1を制御するプログラムがインストールされており、転送されてきた画像データを用いて後述するMTFの計算等、種々の計算処理を行い、当該計算処理によって得られた計算結果をパソコンに接続されたモニタ画面上(表示部)に表示させる。
また、制御部は、モータドライバ1、2を介してモータM1、M2を駆動させて、ステージの移動及びレンズ回転台の回転を行う。テストチャートとイメージセンサとの間の光路は、レンズが組み込まれる画像読取装置の光路と同じ長さに設定するようにしている。また、イメージセンサは、赤色、緑色、青色をそれぞれ光電変換するR、G、Bのラインセンサで構成されている。
図3は、本レンズ検査方法及び装置において使用されるテストチャートを説明するものである。図3において、テストチャートは、主走査方向に対して縦方向の白黒のストライプ部を9個(A1〜A9)、黒の縦線を2個(C1、C2)有しており、A5で反射された光はレンズの略中心に入射し、A1とA9で反射された光はレンズの端に、C1とC2はA1とA2よりも内側に入射するようになっている。
図4は、本レンズ検査方法の制御フローの概要を示すものである。図4において、本レンズ検査装置1を用いたレンズ装置検査方法は、大きく分けて以下のステップIからステップIIIの3つのステップで構成される。すなわち、
A.ステップI:深度測定用ラインの決定
検査対象のレンズにおいて、最も左右のバランスの取れた角度(すなわち、レンズの中心軸を通るライン)を検出し、このラインを各性能を測定するための測定用ラインとして決定するステップであり、(1)仮ピント位置の検出及び仮ピント位置へのステージ移動、(2)仮ピント位置でレンズを回転させてレンズ全角度から角度αを求める全体検索、そして、(3)角度α近傍について検索を行い角度β(測定ライン)を求める詳細検索とにより構成される。
B.ステップII:各性能測定及び規格を満たしているかの判定
ステップIで求めた測定用ラインを用いて(測定用ラインをイメージセンサのラインに合わせて)共通深度、倍率、色収差の測定及び測定結果が所定規格を満たしているかの判定を行う。
C.ステップIII:レンズの良否判定
ステップIIで求めた各性能の測定結果を表示させ、全測定結果が規格を満たしているか否かにより、当該レンズが良品又は不良品であるかを振り分け、良品の場合は、レンズ鏡筒に印をつける。
尚、ここでMTFとは、イメージセンサの各画素から出力された各画像データの中から、最大から2番目の画像データと最小から2番目の画像データをそれぞれMax、Minとし、下記の式で計算した値である。なお、本実施例では、MTF(mtf)を下記の式で求めたが、解像度を示すものであれば特に下記の式にこだわる必要はない。
Figure 2008256395
図5及び図6は、本レンズ検査方法の制御フローの詳細を説明するものである。
(1)仮ピント位置の検出及び仮ピント位置へのステージ移動(図5)
被検査用のレンズをレンズ回転台にセットする(S1)。次に、パソコン画面上でスタートスイッチを選択すると(S2)検査が開始される。制御部は、ステージを光軸方向(図中矢印X方向)に移動させる(S3)。原稿の読取ピッチに相当する約0.03mm毎に、レンズの中央部(チャート上ではA5)の読み取りを行い、イメージセンサから出力された画像データを用いてMTFを計算し(S4)、MTFが最大となる位置(仮ピント位置)を求める(S5)。そして、このようにして求められた仮ピント位置にステージを移動させて停止する(S6)。
(2)測定ラインの決定(図6)
[全域検索フロー]
次に、レンズがセットされた角度を0度として、レンズ回転台を反時計方向に回転させて「−30度」で停止させた後、「−30度」(0度−1ステップ分)から240度(210度+1ステップ分)まで時計方向に回転させながら、30度(第1のステップ角度)毎にテストチャートの読み取りを行い、出力された画像データ(A1とA9の画像データ)を用いて計10ステップのA1とA9のMTF(A1とA9の解像度)をR、G、B毎に求める(S7)。
このようにして求めた各角度のA1とA9のMTFを用い、各角度α(0度−210度)のA1とA9のMTF(A1とA9の解像度)をR、G、B毎に求める。各角度α(0度−210度)のMTFは前後の角度の値の平均とする(S8)。
Figure 2008256395
R、G、B毎に、各角度α(0度−210度)におけるA1とA9のMTFの差(解像度の差)、DIF(α(0度−210度))_R、DIF(α(0度−210度))_G、DIF(α(0度−210度))_Bを計算する(S9)。
次に、前記ステップで求めた、DIF_R、DIF_G、DIF_Bを使用して各角度α(0度−210度)の解像度の評価となる評価値T(α(0度―210))(加算データ)を求める(S10)。
Figure 2008256395
このようにして求められた各角度α(0度−210度)の評価値T(α(0度―210))の中から最小となる角度αを求める(S11)。そして、次に詳細検索フローに移行する。
[詳細検索フロー]
上記手順で求めた角度αの前後30度について、今度は5度(第2のステップ角度)毎に、上記した全域検索フローと同様の手順にて詳細検索を行い、評価値Tが最も小さくなる(最も左右バランスの取れた)角度βを求め、これを深度測定用の角度(測定ライン)とする。この、詳細検索は、240度からα−30度までレンズ回転台を反時計方向に回転させながら、α+30度からα−30度について5度毎にA1とA9のMTFをR、G、B毎に求める(S12)。5度毎にS8からS11と同様な処理を行い、角度βである測定ラインを求めるのである(S14)。
図7は、上記したスッテップIIの詳細を説明するフローチャートである。図7において、上記ステップIで求めた測定ラインを用いて、レンズの各性能(共通深度、倍率、色収差)について測定するとともに各測定結果が規格を満たしているかの判定を行う。
[共通深度の測定及び判定フロー]
ステージ(図2)を光軸方向に移動させて、仮ピント位置から−1mmの位置で停止させた後、逆方向に移動させて仮ピント位置−1mmから仮ピント位置+1mm)まで0.01mmずつ移動させながら、チャートA1からA9のR、G、B毎のMTFを求める(S15)。次に、R、G、B毎に、A1からA9のMTFが所定閾値以上となっている領域(深度)を求め(S16)、全ステップで求めたR、G、B毎の深度の共通領域(共通深度)を求める(S17)。そして、共通深度が所定を規格を満たしているか判定するのである(S18)。
[倍率測定及び判定フロー]
次に、上記のフローで求めた共通深度の中央にステージを移動させ(S19)、イメージセンサ上にチャートのC1とC2を結像させて、イメージセンサ上のどの画素に結像されたかを探す(S20)。
ここで、C1とC2間の画素数(pixel)、設計上の解像度(dpi)、イメージセンサに結像されたイメージから読み取ったC1、C2間の距離(l)とすると、以下のような関係となる。
Figure 2008256395
実際のチャート上でのC1、C2間の寸法(L)とC1、C2間の距離(l)とから倍率はMを求める(S21)。
Figure 2008256395
そして、上記ステップで求めた倍率が規格を満たしているか判定するのである(S22)。
[色収差測定及び判定フロー]
次に、共通深度の中央にステージを位置させたまま色収差の測定を行う。先ずA1からA9について、R、G、B毎にイメージセンサの出力値を求める(S23)。そして、R、G、B毎に、白から黒、黒から白に変化する画素の位置(エッジ位置)を検出し(S24)、R−G間、G−B間の最大のエッジ位置のズレ量(距離)を色収差として検出し(S25)、この色収差が所定規格を満たしているか判定するのである(S26)。
図8は、上記した「ステップIII」の詳細を説明するフローチャートを示す。図8において、ステップIIで求めた各性能(共通深度、倍率、色収差)の測定結果についてすべてが規格を満たしているか否かの判定を行い(S27)、規格を満たしている場合は良品として判定し(S28)、一つでも規格を満たしていない場合は不良品として判定し(S29)する。
パソコン画面上に、全測定結果とともに良品の場合は「PASS」、不良品の場合は「FAIL」と表示させる(S30)。ここで、不良品の場合は、レンズを装置から取り外して検査は終了する(S31)。一方、良品の場合は、さらにパソコン画面上にレンズ鏡筒に測定ラインを示す印を付与する指示を表示させ(S32)、測定者が印を付与して(S33)、レンズは装置から取り外されて検査は終了となる(S34)。
このように、本発明に係るレンズ検査方法及び検査装置は、画像読取装置に用いられるラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの必要な規格を満たすラインの探し出しと共に、当該ラインにおけるレンズの解像度、焦点深度、色収差等の必要な検査を効率よく一括して行うので、レンズの検査時間の大幅な短縮化を実現させたのである。
本発明は、原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法及びレンズ検査装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
本レンズ検査装置の全体構成を説明するための斜視図を示す。 本レンズ検査装置の主要な構成を説明する図である。 本レンズ検査方法及び検査装置において使用されるテストチャートを説明する図である。 本レンズ検査方法の制御フローの概要を示す。 本レンズ検査方法の制御フローの詳細(その1)を説明するものである。 本レンズ検査方法の制御フローの詳細(その2)を説明するものである。 図4に示した本レンズ検査方法を構成するスッテップIIの詳細を説明するフローチャートである。 図4に示した本レンズ検査方法を構成するステップIIIの詳細を説明するフローチャートである。
符号の説明
1:本レンズ検査装置
M1:レンズ移動用のモータ
M2:レンズ回転用のモータ

Claims (9)

  1. 原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法であって、
    (a)前記レンズの光軸中心を通るラインであって、前記レンズの性能を測定するための測定ラインを決定するステップと、
    (b)前記測定ラインを前記ラインセンサのラインに合わせた後、前記レンズの性能を測定するステップと、
    の各ステップを有することを特徴とするレンズ検査方法。
  2. 前記ステップ(a)は、
    (a−1)前記レンズを第1のステップ角度毎に回転させつつ所定のテストチャートを読むサブステップと、
    (a−2)前記テストチャートを読むことで出力された画像データを用いて第1の角度を求めるサブステップと、
    (a−3)前記第1の角度の近傍について、前記レンズを回転させながら前記第1のステップ角度よりも小さい第2のステップ角度毎にテストチャートを読むサブステップと、
    (a−4)前記テストチャートの読み取られた画像データを用いて前記測定ラインである第2の角度を求めるサブステップと、
    の各サブステップを有することを特徴とする請求項1に記載のレンズ検査方法。
  3. 前記第1の角度を求める前記サブステップ(a−2)と、前記第2の角度を求める前記サブステップ(a−4)の少なくとも一方は、
    前記テストチャート上の所定距離離れた2箇所の第1画像データ及び第2画像データを用いて角度を求めることを特徴とする請求項2に記載のレンズ検査方法。
  4. 前記第1の角度を求める前記サブステップ(a−2)と、前記第2の角度を求める前記サブステップ(a−4)の少なくとも一方は、
    前記テストチャート上の所定距離離れた2箇所の第1画像データ及び第2画像データから第1の解像度及び第2の解像度を求めるステップと、
    前記第1の解像度及び前記第2の解像度の差を用いて第1の角度又は第2の角度を求めるステップと、
    の各ステップを有することを特徴とする請求項2に記載のレンズ検査方法。
  5. 原稿を読み取る画像読取装置に用いられる光電変換素子から成る少なくともR、G、Bの三原色の画像データを得るラインセンサの受光面に対して原稿からの反射光を収束させるレンズの検査方法であって、
    (a)前記レンズを第1のステップ角度毎に回転させつつR、G、Bのそれぞれのラインセンサで所定テストチャート上の所定距離離れた2箇所を読み取り二つの画像データを得るステップと、
    (b)前記ステップ(a)により得られた2つの画像データから第1の解像度と第2の解像度をR、G、B毎に求めるステップと、
    (c)前記第1の解像度と前記第2の解像度との差を、R、G、B毎に求めるステップと、
    (d)前記第1の解像度と前記第2の解像度のR、G、B毎の差を、所定の割合で加算した加算データを用いて第1の角度を求めるステップと、
    (e)前記第1の角度の近傍について、前記レンズを前記第1のステップ角度よりも小さい第2のステップ角度毎に回転させつつR、G、Bのそれぞれのラインセンサで所定テストチャート上の所定距離離れた2箇所を読み取り二つの画像データを得るステップと、
    (f)前記ステップ(e)により得られた前記テストチャートの2つの画像データから第1の解像度と第2の解像度をR、G、B毎に求めるステップと、
    (g)R、G、B毎に前記第1の解像度と前記第2の解像度との差を求めるステップと、
    (h)R、G、B毎の前記第1の解像度と前記第2の解像度の差を所定割合で加算した加算データを用いて第2の角度である当該レンズの測定ラインを求めるステップと、
    (i)前記測定ラインを前記ラインセンサのラインに合わせた後、前記レンズの性能を測定するステップと、
    の各ステップを有することを特徴とするレンズ検査方法。
  6. 請求項1の前記ステップ(b)又は請求項5の前記ステップ(i)において測定された前記レンズの性能が予め規定された所定の規格を満たしているかの性能判定を行うステップと、をさらに有することを特徴とする請求項5に記載のレンズ検査方法。
  7. 前記性能判定の結果、前記所定の規格を満たした前記ラインを有するレンズに対して、当該レンズの鏡筒に前記ラインを示す印を付けるよう指示を出すステップと、をさらに有することを特徴とする請求項6に記載のレンズ検査方法。
  8. 請求項1乃至7に記載の各ステップを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  9. 請求項1乃至7に記載の各ステップを実行するためのレンズ検査システム。
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