JP2012093116A - Lens checking apparatus and chart plate - Google Patents
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Description
本発明はレンズの光学性能を測定するレンズ検査装置及び光軸合わせをするための光軸中心探索用図柄が描かれたチャート板に関する。 The present invention relates to a lens inspection device for measuring optical performance of a lens and a chart plate on which an optical axis center searching pattern for optical axis alignment is drawn.
一般に、光学レンズが製品として出荷される際には解像度などのレンズ性能が検査される。レンズの性能検査は、例えば、検査対象のレンズをカメラに装着し、十字チャートや解像チャートなどの性能測定用図柄が描かれたチャートを撮影してモニタ上でそのチャートを観測する方法(実写法)や、性能測定用図柄が付与された光をレンズの入射面(物体面)側から照射してレンズを透過させた後の性能測定用図柄の像を顕微鏡観察する方法(正投影法)、検査対象のレンズの結像面に配置された性能測定用のチャートをレンズと反対側から照明し、レンズを介して性能測定用図柄をスクリーンに投写して観測する方法(逆投影法)などが知られている。 Generally, when an optical lens is shipped as a product, lens performance such as resolution is inspected. The lens performance inspection is performed, for example, by mounting a lens to be inspected on a camera, photographing a chart on which a performance measurement pattern such as a cross chart or a resolution chart is drawn, and observing the chart on a monitor (actual shooting) Method) or a method for observing the image of the performance measurement pattern after irradiating the lens with the performance measurement pattern from the incident surface (object plane) side of the lens and transmitting the lens (orthographic projection method) A method of illuminating a performance measurement chart placed on the imaging surface of the lens to be inspected from the opposite side of the lens and projecting the performance measurement pattern onto the screen through the lens (back projection method), etc. It has been known.
正投影法による検査を実施するときには、検査されるレンズの入射面の複数個所に、例えば、十字チャートの図柄が付与された画像光を照射し、レンズが結像した十字画像を顕微鏡で拡大した上で撮像装置にて撮像して性能測定が行われる。レンズには球面収差など複数の収差があるため、光の入射位置によって画像の結像する位置がズレる。そこで、レンズへの光の入射位置が変わる度に観察する顕微鏡を動かして、結像した画像の中心に顕微鏡の光軸中心を一致させなければならない。また、レンズの中心と周辺とでは倍率が異なるため、レンズによっては同じ大きさのチャートを用いると誤差が生じるので、測定する位置(画角)に応じて、その都度、大きさの異なるチャートに取り替えなければならない。 When performing an inspection by the orthographic projection method, for example, image light having a cross chart pattern is applied to a plurality of incident surfaces of the lens to be inspected, and the cross image formed by the lens is enlarged with a microscope. The image is picked up by the image pickup device and the performance is measured. Since the lens has a plurality of aberrations such as spherical aberration, the position at which the image is formed shifts depending on the incident position of light. Therefore, every time the incident position of light on the lens changes, the microscope to be observed must be moved so that the center of the optical axis of the microscope coincides with the center of the image formed. In addition, since the magnification is different between the center and the periphery of the lens, there is an error if a chart with the same size is used depending on the lens. Therefore, depending on the position to be measured (view angle), the chart has a different size each time. Must be replaced.
下記特許文献1には、撮影レンズをカメラの鏡筒に装填し固定する際に、十字チャートを撮影して撮像素子に結像した十字像の位置のズレ量を補正情報として記憶手段に記憶させ、記憶手段に記憶させた補正情報に基づいて撮影レンズの位置を補正する補正手段によって撮影レンズの位置を補正してから固定する方法が記載されている。また、下記特許文献2には、鏡筒に組み込まれた2枚のレンズの光軸中心を十字チャートを用いてそれぞれ検出し、その偏芯量から2つの光軸を一致させるための補正量を演算して求め、2枚のレンズの一方を移動させて光軸合わせを行うレンズ位置合わせ装置が示されている。下記特許文献3には、受光素子と入射した光を受光素子に結像させるレンズとを組み立てる際に、十字チャートを用いてレンズに対する受光素子の位置を光軸方向及び回転方向について調整する方法が記載されている。
In Patent Document 1 below, when a photographing lens is mounted and fixed to a lens barrel of a camera, the amount of deviation of the position of the cross image formed by photographing the cross chart and forming an image on the image sensor is stored in the storage means as correction information. A method is described in which the position of the photographic lens is corrected after being corrected by the correction means for correcting the position of the photographic lens based on the correction information stored in the storage means. In
特許文献1〜3に示されるように、十字チャートを用いて2つの光軸を合わせる方法は、十字の交点、即ち、十字チャートの図柄の中心が観察範囲内にあることが前提となっている。測定精度を上げるため、十字チャート図柄を顕微鏡などで拡大して図柄の中心位置のズレを観察する場合、最初から拡大させると中心位置(十字の交点)が観察範囲内から外れて見えないことがあるので、観察倍率を低くしておいて中心位置合わせ作業を行った後に観察倍率を高くして再度中心位置合わせ作業を行わなければならず、高精度の位置合わせをするには、数回の位置合わせ作業を必要とすることがある。このように、従来の十字チャートでは、作業の手間が掛かるという問題があった。 As shown in Patent Documents 1 to 3, the method of aligning two optical axes using a cross chart is based on the premise that the intersection of the crosses, that is, the center of the cross chart pattern is within the observation range. . In order to increase the measurement accuracy, if the cross chart pattern is enlarged with a microscope or the like and the center position of the pattern is observed, the center position (intersection of the cross) may not be visible outside the observation range if it is enlarged from the beginning. Therefore, after performing the center alignment operation with a lower observation magnification, the observation magnification must be increased and the center alignment operation must be performed again. To achieve highly accurate alignment, several times Alignment work may be required. As described above, the conventional cross chart has a problem that it takes time and effort.
本発明は上記問題点に鑑み、光軸中心が観察範囲内にない場合であっても光軸位置を検出できるようにして、最初から高倍率でチャートの観察を行っても、簡単に光軸の位置合わせをすることができる中心合わせ専用の図柄を備えたチャートを提供し、前記チャートを備えたレンズの検査装置を提案する。 In view of the above problems, the present invention makes it possible to detect the position of the optical axis even when the center of the optical axis is not within the observation range, and even if the chart is observed at a high magnification from the beginning, the optical axis can be easily obtained. A chart having a dedicated pattern for centering that can be aligned is provided, and a lens inspection apparatus having the chart is proposed.
本発明によるチャート板は、撮像部によって撮像されるチャート図柄が描かれ、前記撮像部からの撮像信号に基づいて前記撮像部を光軸と直交する面内で移動させて前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の中心とを合致させる際に用いられるチャート板であって、前記チャート図柄が、第1濃度の背景上に第2濃度で一定幅に形成された複数本の直線を前記チャート図柄の中心から周辺に向けて延ばし、かつ互いに隣接し合う前記直線の相互がなす角度を一定にした放射状パターンであることを特徴とする。また、前記背景と複数本の直線の一方を透明に他方を不透明にすると良い。 The chart plate according to the present invention has a chart symbol imaged by the imaging unit, and moves the imaging unit within a plane orthogonal to the optical axis based on an imaging signal from the imaging unit to capture an imaging area of the imaging unit. A chart plate used when matching the center of the chart design with the center of the chart design, wherein the chart design has a plurality of straight lines formed with a constant width at the second density on the background of the first density. It is a radial pattern in which the angle formed by the straight lines extending from the center of the chart symbol toward the periphery and adjacent to each other is constant. Further, it is preferable to make one of the background and the plurality of straight lines transparent and the other opaque.
本発明によるレンズ検査装置は、被検レンズを保持するレンズ保持手段と、前記チャート板がコリメートレンズの焦点面に位置決めされ前記チャート図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させるコリメータと、前記被検レンズに対する前記平行光束の入射方向を調整するために前記コリメータを移動及び揺動自在に支持するコリメータ支持手段と、前記被検レンズで結像される前記チャート図柄の像の一部を撮像する撮像部と、前記被検レンズの光軸に直交する面内で前記撮像部を互いに直交する2方向に移動自在に支持する撮像部支持手段と、前記撮像部から得られる撮像信号に基づいて前記撮像部支持手段により前記撮像部の位置を調整し、前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させる調整手段とを備えたことを特徴とする。 A lens inspection apparatus according to the present invention includes a lens holding unit that holds a test lens, and a collimator that causes the chart plate to be positioned on a focal plane of a collimating lens and makes a light beam from the chart pattern a parallel light beam and enter the test lens. A collimator support means for supporting the collimator so that the collimator can move and swing in order to adjust the incident direction of the parallel light flux to the test lens, and an image of the chart symbol imaged by the test lens. An imaging unit for imaging the imaging unit, imaging unit support means for supporting the imaging unit in two directions orthogonal to each other within a plane orthogonal to the optical axis of the lens to be examined, and an imaging signal obtained from the imaging unit The image pickup unit support means adjusts the position of the image pickup unit based on the image to match the center of the image pickup area of the image pickup unit with the center of the chart symbol image. Characterized in that a settling unit.
前記レンズ検査装置は、前記調整手段により前記撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させた後に、前記チャート板に代えて前記コリメートレンズの焦点面に配置された解像力チャート板に描かれた評価図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させて、前記被検レンズで結像された前記評価図柄の像を前記撮像部で撮像し、得られた撮像信号に基づいて被検レンズの検査が行われる。 The lens inspection apparatus uses a resolving power chart plate arranged on a focal plane of the collimating lens instead of the chart plate after the adjustment means matches the center of the imaging area with the center of the chart symbol image. A light beam from the drawn evaluation symbol is converted into a parallel beam and incident on the lens to be examined, and an image of the evaluation symbol imaged by the lens to be examined is picked up by the image pickup unit, and the obtained image pickup signal is obtained. Based on this, the test lens is inspected.
前記調整手段は、前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向の輝度傾向を求める演算部と、前記コリメータ支持手段を制御して、前記第1濃度が前記第2濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の低い方に、前記第2濃度が前記第1濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の高い方に移動させる制御部とから構成されるようにすると良い。 The adjustment means controls the collimator support means by calculating a luminance tendency in the horizontal direction of the chart symbol imaged by the imaging part, and the chart plate having the first density higher than the second density is used. If the chart plate having the second density higher than the first density is used, the luminous flux incident on the lens to be inspected is high in luminance. It is good to comprise from the control part moved to the direction.
あるいは、前記調整手段を、前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向と鉛直方向の輝度傾向を求める演算部と、前記水平方向と鉛直方向のそれぞれの演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して前記撮像部を水平方向及び鉛直方向に移動させる制御部とから構成しても良い。前記制御部は、前記第1濃度が前記第2濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記撮像部を輝度の高い方に移動させ、前記第2濃度が前記第1濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に移動させるようにすると良い。 Alternatively, the adjustment unit is a calculation unit that obtains a luminance tendency in the horizontal direction and the vertical direction of the chart symbol imaged by the imaging unit, and the imaging unit support unit based on the respective calculation results in the horizontal direction and the vertical direction. And a control unit that moves the image pickup unit in the horizontal direction and the vertical direction. The control unit moves the imaging unit to a higher luminance when the chart plate having the first density higher than the second density is used, and the chart plate having the second density higher than the first density is used. When used, it is better to move to the lower luminance side.
本発明によるチャート板を用いれば、レンズを透過した光の中心位置を高倍率で観察することができるので、高精度な中心位置合わせを1度の作業で行うことができる。 If the chart plate according to the present invention is used, the center position of the light transmitted through the lens can be observed at a high magnification, so that high-precision center alignment can be performed in one operation.
図1に示されるように、本発明によるチャート板10は、透明なガラスからなる円盤11に光軸中心探索用のチャート図柄(以下、センタリングチャートと言う)12と解像力評価用図柄(以下、十字チャートと言う)13〜15とが描かれている。センタリングチャート12は、透明部分で形成され中心から周辺に放射状に等角度で延ばされた20本の一定幅の直線16と、20本の直線16の間に遮光性のある例えばクロムなどの金属膜が蒸着されて形成された20個の扇形(第1濃度の背景)17とで構成される。十字チャート13〜15には、透明部分(第2濃度の前記乳白色)で形成された十字線18〜20と、十字線18〜20によってそれぞれ等角度に4等分され遮光性のある金属膜が蒸着された4つの四半円を有する3つの円が形成され、十字線18〜20は18,19,20の順で、線幅が広く形成される。
As shown in FIG. 1, a
図2〜4に示されるように、本発明によるレンズ検査装置21は、定盤40上に設けられた台座41に固定され、性能測定検査が行われる被検レンズ22が光軸24回りに回転自在に保持されるレンズ保持部23と、光拡散板38を介してチャート板10に光を投射する光源部33とコリメートレンズ37を有し、レンズ保持部23で保持された被検レンズ22にその光軸24上から十字チャート13〜15のいずれかが付与された平行光束を入射させて被検レンズ22の軸上光束に対する性能を検査するセンタコリメータ25を備える。センタコリメータ25は、固定枠42によって定盤40に固定される。レンズ保持部23はレンズ保持部用モータ95(図7参照)によって光軸24回りに45°刻みで回転される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
定盤40上には第1,第2ガイド48,49がセンタコリメータ25の出射光軸43に対してそれぞれ線対称となる位置に直線状に配置され、センタコリメータ25側からレンズ保持部23側に近づくにつれて光軸24から離れるようにハの字状にレンズ保持部23を越える位置まで延ばされる。第1,第2ガイド48,49は送りネジとガイドレールを備え第1,第2スライドステージ30,31を移動自在に支持するとともに、第1,第2スライドステージ用モータ93,94で第1,第2スライドステージ30,31を駆動する。
On the
第1,第2スライドステージ30,31には第1,第2サイドコリメータ26,27が載置された第1,第2回転ステージ28,29が固定され、第1,第2サイドコリメータ26,27が定盤40に垂直な軸回りに回転自在に支持される。第1,第2サイドコリメータ26,27は第1,第2回転ステージ用モータ91,92(図7参照)によって回転される。第1,第2サイドコリメータ26,27はレンズ保持部23で保持された被検レンズ22にその光軸44,45外から十字チャート13〜15のいずれかが付与された平行光束を入射させ被検レンズ22の軸外光束に対する性能を検査する。
First and second rotary stages 28 and 29 on which first and
第1,第2サイドコリメータ26,27では、コリメートレンズ37から被検レンズ22の入射面60へ入射させる光の入射角度(図5参照)によって十字チャート13〜15の中から1つが選択される。センタコリメータ25は、例えば十字チャート13を使用する。あるいは、十字チャート13より少し細い十字線の図柄の十字チャートを用いても良い。なお、センタコリメータ25に使用するチャート板10は第1,第2サイドコリメータ26,27に用いる十字チャート13〜15とは異なる図柄を用いても良く、測定されるレンズによって適切なものが用いられるようにすれば良い。
In the first and
光源部33は、LED34とヒートシンク35と集光レンズ36とからなり、チャート板10を照射する。チャート板10は十字チャート13〜15のいずれか1つが光路上にセットされ、チャート板10の位置に焦点が合わされたコリメートレンズ37から十字チャート13〜15のいずれか1つが付与されたチャート光が平行光となって被検レンズ22に向けて出射される。
The
レンズ検査装置21は、被検レンズ22を透過した前記チャート光を撮像する撮像部32を備える。撮像部32は、被検レンズ22の作る十字チャート13〜15の空中像を拡大して観察する拡大光学系51と、拡大光学系51で観察された十字チャート13〜15を撮像するカメラ部52とを備え、3軸ステージ(撮像部支持手段)55に載置されて定盤40に固定される。3軸ステージ55は、撮像部32を光軸24と直交する面内で鉛直方向に移動させるYステージ56と、Yステージ56を光軸24と直交する面内で水平方向に移動させるXステージ57と、Xステージ57を光軸24と平行な方向に移動させるZステージ58とからなる。
The
図5に示されるように、第1,第2サイドコリメータ26,27は、第1,第2回転ステージ28,29によって出射光軸44,45を被検レンズ22の入射面60上で光軸24を通る水平方向の任意の位置に、光軸24に対して被検レンズ22の左右方向から斜め水平に入射させる。レンズ保持部23によって45°毎に回転される被検レンズ22の入射面60に第1,第2サイドコリメータ26,27から交互にチャート光が入射され、図6に示される被検レンズ22の入射面60上の72〜79の8ヶ所について順次にMTFの測定を行うことができる。
As shown in FIG. 5, the first and
この72〜79の8ヶ所の測定位置とセンタコリメータからチャート光が入射される中心位置71(光軸24の位置)は全てメモリ83(図7参照)に入力されている。被検レンズ22の360°の測定に対してレンズ保持部23の回転は180°であり、測定精度への影響が大きい被検レンズ22の回転位置決め数を減らすことで、測定精度を向上させることができる。
The eight
図7に示されるように、制御装置80は、CPU(制御部)82とメモリ83と演算部84とモータ用のドライバ85とを有する。CPU82と演算部84は請求項記載の調整手段を構成する。CPU82は8つのドライバ85を介して8つのモータ91〜98を駆動し制御する。図8に示されるように、被検レンズ22を透過した十字チャートの十字線、例えば、十字チャート14の十字線19の空中像の中心位置が拡大光学系51の光軸53に対してずれている場合は、拡大光学系51で観察される範囲(撮像部32の撮像エリア)63の中に十字線19の空中像が写らない。その場合はチャート板10が回転して十字チャート14に代わってセンタリングチャート12がコリメータの光軸上にセットされる。
As shown in FIG. 7, the
図9に示されるように、拡大光学系51によってセンタリングチャート12の空中像の中の範囲62の部分がカメラ部52によって撮像される。この撮像情報がカメラ部52から演算部84に渡される。図10に示されるように、検出エリア64と検出エリア65に対して画素ごとの光強度をメモリに保存し、演算部でそれぞれの総和を求め、検出エリア64と検出エリア65とを比較して水平方向の輝度の高低を求め、同様に検出エリア66の輝度と検出エリア67の輝度を比較して鉛直方向の輝度の高低を求める。CPU82は前記水平方向の演算結果を基にXステージ57を制御して、撮像部32を輝度の高い方に所定量移動させる。また、前記鉛直方向の演算結果を基にYステージ56を制御して、撮像部32を輝度の高い方に所定量移動させる。
As shown in FIG. 9, the portion of the
撮像部32によるチャート図柄の撮像からCPU82によるXステージ57,Yステージ56の移動までを繰返すことで拡大光学系51によって観察される範囲62の中心にチャート図柄の中心を一致させることができる。チャート図柄の中心と範囲62の中心とが一致すると演算部84からCPU82に輝度差なしの演算結果が伝えられ、CPU82は水平方向と鉛直方向の両方で輝度差なしの結果を受取った場合には、チャート板10を回転させてセンタリングチャート12から十字チャート13〜15のいずれかに変更させる。
By repeating the imaging of the chart symbol by the
あるいは、演算部84によって検出エリア64及び検出エリア66を矢印68,69の方向にそれぞれ移動させながら輝度の変化を測定し、検出エリア64と65の間に検出エリア64又は65より輝度が高い所があった場合には水平方向の輝度差なしとし、検出エリア66と67の間に検出エリア66又は67より輝度が高い所があった場合には鉛直方向の輝度差なしとしてCPU82に伝達するようにしても良い。
Alternatively, the change in luminance is measured while moving the
カメラ部52は撮像結果からピント情報をCPU82に伝達し、CPU82はドライバ85を介してXステージ用モータ96,Yステージ用モータ97,Zステージ用モータ98を駆動してカメラ部52のピント位置を調節することができる。ピントの調節は、Zステージ58によって撮像部32の位置が調整されるが、チャート光が被検レンズ22の入射面60に斜めに入射する場合は、Z軸方向の位置が変わると、X軸方向,Y軸方向の位置も変ってしまうので、Xステージ57,Yステージ56によって撮像部32の位置が調整される。
The
CPU82はZステージ58をZ軸方向に移動させて、カメラ部52に最初に結像された像だけでなくピント位置を変えた数点についての像を撮像部32に撮像させ、その中からベストピント位置のMTF値を求めるようにすることができる。撮像した数点の像の中にベストピント位置がない場合でも、求めたデータから補間的にベストピント位置とそのときのMTF値を求めることができる。
The
次に、MTFの測定手順を通して本発明による作用効果について説明する。例えば、センタコリメータ25のチャート板10には十字チャート13がセットされ、第1,第2サイドコリメータ26,27のチャート板10には十字チャート14がセットされる。レンズ保持部23に被検レンズ22がセットされ、センタコリメータ25から十字チャート13の図柄が付与されたチャート光(出射光軸43)が被検レンズ22の入射面60の中心(図6の71の位置)に入射される。被検レンズ22の中心を透過した十字チャート13が拡大光学系51で観察され、その図柄がカメラ部52によって撮像される。
Next, the function and effect of the present invention will be described through the MTF measurement procedure. For example, the
カメラ部52によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート13の画像情報がCPU82に伝達され、被検レンズ22の中心71におけるMTFが測定される。ここで、被検レンズ22に入射される光は平行光であるから、センタコリメータ25の光は光軸24と直交する面上に結像し、拡大光学系51の光軸53は被検レンズ22の光軸24と平行な状態で用いられる。また、第1,第2サイドコリメータ26,27から出射される光(44,45)も光軸24と直交する面上に結像するので、拡大光学系51の光軸53は被検レンズ22の光軸24と平行な状態で用いられ、これによって常に安定した測定が可能となる。
When a cross image is detected and confirmed in the image captured by the
CPU82はメモリ83に記憶されたデータに基いて第1,第2回転ステージ28,29と第1,第2スライドステージ30,31とを駆動して、第1,第2サイドコリメータ26,27から出射されるチャート光の出射光軸44,45が被検レンズ22の所定位置(72,73で示される位置)に入射するように第1,第2サイドコリメータ26,27をセットする。
The
先ず、第1サイドコリメータ26から十字チャート14の図柄が付与されたチャート光(出射光軸44)が光軸43に対して水平方向に45°傾いた位置(図5参照)から被検レンズ22の瞳位置に向けて出射され、入射面60上の図6の72で示される位置に照射される。被検レンズ22を透過した十字チャート14の空中像の一部が拡大光学系51で観察され、その図柄がカメラ部52によって撮像される。カメラ部52によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート14の画像情報がCPU82に伝達され、被検レンズ22の72の位置におけるMTFが測定される。
First, the
次に、第2サイドコリメータ27から十字チャート14の図柄が付与されたチャート光(出射光軸45)が光軸43に対して第1サイドコリメータ26とは反対側から水平方向に45°傾いた位置(図5参照)で被検レンズ22の瞳位置に向けて出射され、入射面60上の図6の73で示される位置に照射される。被検レンズ22を透過した十字チャート14の空中像の一部が拡大光学系51で観察され、その図柄がカメラ部52によって撮像される。カメラ部52によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート14の画像情報がCPU82に伝達され、被検レンズ22の73の位置におけるMTFが測定される。
Next, the chart light (emitted optical axis 45) provided with the
図6に示された72,73の位置の測定が終わると、CPU82はドライバ85を介してレンズ保持部用モータ95を駆動し、メモリ83に記憶されたデータに基いて、レンズ保持部23を45°回転させる。被検レンズ22は図6に示された74,75の位置が72,73の位置に移動して、第1,第2サイドコリメータ26,27から74,75の位置に十字チャート14のチャート光が入射され、それぞれの位置におけるMTFが測定される。レンズ保持部23が45°の回転を繰返して、入射面60上の72〜79までの位置のMTFの測定が行われる。レンズ保持部23が光軸24を中心に回転されることで被検レンズ22の軸対称性も検査できる。軸対称性の検査はプラスチックレンズの場合に、特に有用である。
When the measurement of the
カメラ部52によって撮像された空中像の中に十字像が検出できなかった場合について、図11に示されるフローチャートを参照しながら、本発明によるチャート像のセンタリング方法について説明する。図8に示されるように、拡大光学系51で観察される範囲62からは十字線19が検出されない。この情報を基にCPU82はチャート板10を回転させてコリメータの光軸上にセンタリングチャート12をセットし、図9に示される拡大光学系51で観察される範囲62が撮像部32によって撮像される。
A method for centering a chart image according to the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 11 when a cross image cannot be detected in an aerial image captured by the
図10に示されるように、撮像された範囲62の画像から検出エリア64の輝度と検出エリア65の輝度を測定・演算して左右の輝度差を求める。左右の輝度に差がある場合は、Xステージ57によって撮像部32が輝度の高い方に所定量だけ移動され、撮像部32によって再び空中像の撮像が行われて、演算部84による輝度測定がなされる。検出エリア64と65の輝度に差がない場合は、検出エリア66の輝度と検出エリア67の輝度が測定・演算されて上下の輝度の差が求められる。上下の輝度に差がある場合は、Yステージ56によって撮像部32が輝度の高い方に所定量だけ移動され、撮像部32によって再び空中像の撮像が行われて、演算部84による輝度測定がなされる。
As shown in FIG. 10, the luminance of the
空中像の撮像と、撮像された画像の輝度測定と、Xステージ57,Yステージ56による撮像部32の移動とが繰り返されて拡大光学系51の観察範囲が図9に示される範囲61の位置になり、拡大光学系51の中心がセンタリングチャート12の中心に一致する。左右の輝度差なしに続いて上下の輝度差なしが確認されると、チャート板10が回転されてセンタリングチャート12から、例えば、十字チャート14に変更され、十字チャート14の空中画像が撮像部32によって撮像される。撮像された画像は、図8に示される範囲61の画像であるから、十字チャート14の十字線19が撮像されているので、MTFの測定ができる。
The aerial image capturing, the luminance measurement of the captured image, and the movement of the
なお、水平方向の位置のみがずれている場合は、第1,第2サイドコリメータ26,27の位置を調節して拡大光学系51で観察される範囲の中心に第1,第2サイドコリメータ26,27の出射光軸44,45を一致させるようにしても良い。図12に示されるように、例えば、第1サイドコリメータ26から十字チャート14のチャート光が被検レンズ22に入射され、被検レンズ22による十字チャート14の空中像が拡大光学系51で観察されるとき、観察される範囲63に十字線の交差ポイントがない場合はチャート板10が回転してセンタリングチャート12がセットされる。センタリングチャート12の空中像が拡大光学系51で観察され、例えば範囲63の像が撮像部32によって撮像される。
If only the position in the horizontal direction is shifted, the positions of the first and
図13に示されるように、演算部84によって範囲63の画像から検出エリア64と検出エリア65の輝度が測定され演算されて左右の輝度差が求められる。左右に輝度差がある場合は、第1回転ステージ28によって第1サイドコリメータ26の位置が所定量移動され、被検レンズ22の入射面60に入射する光軸44の位置が輝度の低い方に所定量だけ移動される。その後、撮像部32によって再び空中像の撮像が行われて、演算部84による輝度測定がなされ、検出エリア64の輝度と65の輝度に差がなくなるまで繰り返される。輝度差なしが確認されると、チャート板10のセンタリングチャート12が十字チャート14に変更され、撮像部32によって十字チャート14の空中像が撮像されてMTFの測定が行われる。
As illustrated in FIG. 13, the luminance of the
また、前述のチャート板10の代わりに図14に示すチャート板100を用いても良い。チャート板100は、センタリングチャート12の直線16及び十字チャート13〜15の十字線18〜20を、遮光性を有する金属膜を蒸着して形成したものである。センタリングチャート12の直線16の数は、説明上20本としたが、40本あるいはそれ以上ある方が好ましい。
Further, a
なお、くどいようであるが、センタリングチャート12の直線16は一定の幅であることが重要であり、周知のジーメンスターチャートのように、中心から周辺に向かって放射状に広がる複数の扇形図柄からなる白黒縞模様であってはならない。ジーメンスターチャートは、任意の一部分を拡大したとき縦横いずれの方向にも輝度の変化はなく、中心の方向を見つけることができない。チャート板100を用いた場合、検出エリア64と65に輝度差があるとき、及び、検出エリア66と67に輝度差があるときは、それぞれ輝度の低い方へ撮像部32を移動させる。あるいは、検出エリア64と65に輝度差があるときは輝度の高い方へサイドコリメータの出射光軸44又は45を移動させる。
Although it seems to be cramped, it is important that the
なお、チャート板は、乳白色で半透明な円盤に遮光性を有する黒色塗装による図柄で構成したものでも良い。この場合は光が透過するときに拡散されるのでチャート板の前に配置された光拡散板は省略することができる。また、チャート板における光遮光部分と光透過部分の光透過度は必ずしも0%及び100%でなくても良く、双方の間に明確な違いがあれば良い。例えば、液晶装置やEL(エレクトロルミネッセンス)などを用いて前記チャート図柄を形成したチャート板であっても良い。 The chart plate may be composed of a milky white and translucent disk made of black paint having a light shielding property. In this case, since the light is diffused when it is transmitted, the light diffusing plate arranged in front of the chart plate can be omitted. Further, the light transmittances of the light shielding part and the light transmitting part in the chart plate do not necessarily have to be 0% and 100%, as long as there is a clear difference between them. For example, the chart board which formed the said chart design using a liquid crystal device, EL (electroluminescence), etc. may be sufficient.
レンズ検査装置21は、2枚のチャート板を備えて、センタリングチャート12と十字チャート13〜15とが、それぞれ別のチャート板に形成されるようにしても良い。あるいは、チャート板10の他に、十字チャート13〜15以外の十字チャートが形成されたチャート板を設置するようにしても良い。
The
前記実施形態では光源部から出射された光がチャート板を透過してコリメートレンズから出射するように構成したが、光源部から出射された光をチャート板で反射させて反射光をコリメートレンズから出射するように構成しても良い。この場合はチャート板の図柄が白黒パターンによって形成されるようにすると良い。 In the embodiment, the light emitted from the light source unit is transmitted through the chart plate and emitted from the collimating lens. However, the light emitted from the light source unit is reflected by the chart plate and the reflected light is emitted from the collimating lens. You may comprise so that it may do. In this case, it is preferable that the pattern of the chart plate is formed by a black and white pattern.
前記実施形態におけるチャート光の入射角度や被検レンズ22の入射面60の入射ポイント(測定点)は測定されるレンズの性質に応じて決定すれば良く、サイドコリメータを1台にしてレンズ保持部23を360°回転させるようにしても良いので、測定するレンズの性質を考えて選択すると良い。また、前記実施形態は被検レンズの光軸を水平に配置した横置き型の検査装置であるが、センタコリメータや撮像部など装置全体を縦置き配置にして、被検レンズの光軸が鉛直方向となるように配置される構成にしても良い。
The incident angle of the chart light and the incident point (measurement point) of the
本発明によるチャート板及びセンタリングチャートを、CTF検査や投影解像検査など、他のレンズ検査装置に用いても良く、複数のレンズの光軸合わせや、鏡筒や撮像素子などの部材とレンズとの光軸中心の合わせ込みに使用しても良い。 The chart plate and centering chart according to the present invention may be used in other lens inspection apparatuses such as CTF inspection and projection resolution inspection. The optical axis alignment of a plurality of lenses, members such as a lens barrel and an image sensor, and a lens It may be used to align the center of the optical axis.
10,100 チャート板
11 円盤
12 センタリングチャート(請求項記載のチャート図柄)
13〜15 十字チャート(請求項記載の解像力評価用図柄)
16 直線(第2濃度で中心から放射状に形成された一定幅の複数本の直線)
17 扇形(第1濃度の背景)
18〜20 十字線
21 レンズ検査装置
22 被検レンズ
23 レンズ保持部
24 光軸(被検レンズの光軸)
25 センタコリメータ
26 第1サイドコリメータ
27 第2サイドコリメータ
28 第1回転ステージ(コリメータ支持手段)
29 第2回転ステージ(コリメータ支持手段)
30 第1スライドステージ(コリメータ支持手段)
31 第2スライドステージ(コリメータ支持手段)
32 撮像部
33 光源部
34 LED
35 ヒートシンク
36 集光レンズ
37 コリメートレンズ
38 光拡散板
40 定盤
41 台座
42 固定枠
43 センタコリメータの出射光軸
44 第1サイドコリメータの出射光軸
45 第2サイドコリメータの出射光軸
48 第1ガイド
49 第2ガイド
51 拡大光学系
52 カメラ部
53 拡大光学系の光軸
55 3軸ステージ(撮像部支持手段)
56 Yステージ(撮像部支持手段)
57 Xステージ(撮像部支持手段)
58 Zステージ(撮像部支持手段)
60 (被検レンズの)入射面
61〜63 範囲(拡大光学系51の観察範囲)
64〜67 検出エリア
68,69 矢印
71〜79 入射面60上のMTF測定位置
80 制御装置
82 CPU(制御部)(調整手段)
83 メモリ
84 演算部(調整手段)
85 (モータ用の)ドライバ
91 第1回転ステージ用モータ
92 第2回転ステージ用モータ
93 第1スライドステージ用モータ
94 第2スライドステージ用モータ
95 レンズ保持部用モータ
96 Xステージ用モータ
97 Yステージ用モータ
98 Zステージ用モータ
10,100
13 to 15 cross chart (resolving power evaluation design described in claims)
16 straight lines (multiple straight lines of constant width formed radially from the center at the second concentration)
17 Fan (Background of the first concentration)
18 to 20
25
29 Second rotation stage (collimator support means)
30 First slide stage (collimator support means)
31 Second slide stage (collimator support means)
32
35
56 Y stage (imaging part support means)
57 X stage (Imaging unit support means)
58 Z stage (Imaging unit support means)
60 Incident surface (of the test lens) 61 to 63 range (observation range of the magnifying optical system 51)
64 to 67
83
85 Driver (for motor) 91 Motor for
Claims (6)
前記チャート図柄が、第1濃度の背景上に第2濃度で一定幅に形成された複数本の直線を前記チャート図柄の中心から周辺に向けて延ばし、かつ互いに隣接し合う前記直線の相互がなす角度を一定にした放射状パターンであることを特徴とするチャート板。 A chart symbol to be imaged by the imaging unit is drawn, and based on an imaging signal from the imaging unit, the imaging unit is moved in a plane orthogonal to the optical axis, and the center of the imaging area of the imaging unit and the chart symbol A chart plate used to match the center,
The chart symbol is formed by extending a plurality of straight lines formed at a constant width at a second density on the background of the first density from the center to the periphery of the chart symbol, and the straight lines adjacent to each other are formed. A chart plate having a radial pattern with a constant angle.
請求項1又は2記載のチャート板がコリメートレンズの焦点面に位置決めされ、前記チャート図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させるコリメータと、
前記被検レンズに対する前記平行光束の入射方向を調整するために前記コリメータを移動及び揺動自在に支持するコリメータ支持手段と、
前記被検レンズで結像される前記チャート図柄の像の一部を撮像する撮像部と、
前記被検レンズの光軸に直交する面内で前記撮像部を互いに直交する2方向に移動自在に支持する撮像部支持手段と、
前記撮像部から得られる撮像信号に基づいて前記撮像部支持手段により前記撮像部の位置を調整し、前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させる調整手段とを備えたことを特徴とするレンズ検査装置。 Lens holding means for holding the test lens;
A collimator, wherein the chart plate according to claim 1 or 2 is positioned on a focal plane of a collimator lens, and a light beam from the chart design is converted into a parallel light beam and incident on the lens to be examined;
Collimator support means for movably and swingably supporting the collimator in order to adjust the incident direction of the parallel light flux to the test lens;
An imaging unit that captures a part of the image of the chart symbol formed by the test lens;
Imaging unit support means for supporting the imaging unit so as to be movable in two directions orthogonal to each other within a plane orthogonal to the optical axis of the test lens;
An adjustment unit that adjusts the position of the imaging unit by the imaging unit support unit based on the imaging signal obtained from the imaging unit and matches the center of the imaging area of the imaging unit with the center of the image of the chart symbol. A lens inspection apparatus comprising:
前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向と鉛直方向の輝度傾向を求める演算部と、
前記水平方向の演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して、前記撮像部を、前記第1濃度が前記第2濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の高い方に水平に、前記第2濃度が前記第1濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に水平に移動させるとともに、前記鉛直方向の演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して、前記撮像部を、前記第1濃度が前記第2濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の高い方に、前記第2濃度が前記第1濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に移動させる制御部と、
からなることを特徴とする請求項3又は4記載のレンズ検査装置。 The adjusting means includes
A calculation unit for obtaining a luminance tendency in a horizontal direction and a vertical direction of the chart symbol imaged by the imaging unit;
The image pickup unit support means is controlled based on the horizontal calculation result, and the image pickup unit is horizontally set to a higher luminance when a chart plate having the first density higher than the second density is used. When the chart plate having the second density higher than the first density is used, the chart plate is moved horizontally to the lower luminance side, and the imaging unit support means is controlled based on the calculation result in the vertical direction, When the chart plate having a higher density when the first density is higher than the second density is used, the brightness is higher when the chart board having the second density higher than the first density is used. A control unit that moves to the lower of the
The lens inspection device according to claim 3, wherein the lens inspection device comprises:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010238617A JP2012093116A (en) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | Lens checking apparatus and chart plate |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017154945A1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Optical inspection device, lens, and optical inspection method |
US11159706B2 (en) | 2019-03-19 | 2021-10-26 | Pfa Corporation | Camera module manufacturing apparatus and camera module manufacturing method |
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2010
- 2010-10-25 JP JP2010238617A patent/JP2012093116A/en active Pending
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JPWO2017154945A1 (en) * | 2016-03-10 | 2018-08-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Optical inspection apparatus, lens, and optical inspection method |
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