JP2015111483A - レンズ位置検出方法および装置、並びに、レンズ位置調整方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ヘッド5に搭載されたレンズ6の画像を取得し、取得したレンズ6の画像から特徴点群(例えばレンズ6の外形に相当するエッジ、レンズ6のコバ面の内周側のエッジ形状の変曲部分をなす境界線、レンズ6の回折格子等)を抽出し、抽出した特徴点群に基づいて、レンズ6の位置を検出する。また画像取得時の照明手段13として、散乱光を照射する照明手段、リング形状の照明手段を用いる。さらにレンズ6の傾きを検出してレンズ6の傾きを調整する。
【選択図】図1
Description
<レンズ位置・傾き調整装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1のレンズ位置・傾き調整装置1の基本構成を示す斜視図である。図1では、水平面をXY面とし、XY面に直交する方向(鉛直方向)をZ方向とする。他の図においても、図1と同様にX,Y,Z方向を定義する。
図1に示すように、調整ユニット1Bは、光ヘッド支持部16,17に支持される光ヘッド5の対物レンズアクチュエータ50に下方から当接する4本のアクチュエータ支持部18を有している。アクチュエータ支持部18は、Z方向に延在する軸状部材であり、光ヘッド5に設けられた開口部に侵入し、対物レンズアクチュエータ50に下方から当接する。
次に、対物レンズ6の位置および傾きの検出方法について説明する。
対物レンズ6の傾きは、オートコリメータである傾き検出部2により、公知の方法で検出される。すなわち、傾き検出部2は、対物レンズ6のコバ面61(後述)に向けてレーザ光を照射し、コバ面61で反射されてハーフミラー14を透過したレーザ光を受光部22で受光する。受光部22での受光状態(例えば受光部22の面内における受光位置)に基づいて対物レンズ6の傾きを検出する。この方法は公知であるため、詳細説明は省略する。以下では、本実施の形態における対物レンズ6の位置検出方法(レンズ位置検出方法)について説明する。
図17は、撮像部11で取得した対物レンズ6の画像の一例を示す図である。図18は、図17に示した画像から、画像処理によって検出したエッジを示す図である。図18に示すように、撮像部11で取得した対物レンズ6の画像からエッジを検出しようとすると、様々な境界線に対応する円形状または円弧状のエッジが抽出される。これは、光ヘッド5に用いられる対物レンズ6の形状が単純でなく、また、レンズ面(非球面)62で全反射された光が撮像部11に入射するためである。
まず、連続している(繋がっている)点群を1つのグループ(塊)として、円形状または円弧状の複数のグループに分類する。次に、それぞれのグループから任意に3点を抽出し、抽出した3点の座標に基づいて、当該3点を通る円の半径を算出する。これにより、複数のグループのそれぞれについて、円の半径が求められる。
最後に、レンズ位置・傾き調整装置1が、対物レンズ6の位置および傾きを調整する方法について説明する。図20は、レンズ位置・傾き調整装置1による対物レンズ6の位置および傾きの調整方法の一例を示す流れ図である。なお、ここでは、説明の便宜上、それぞれの処理を時系列に沿って説明するが、各処理を同時に(並行して)進行することも可能である。
本実施の形態の効果について、以下に説明する。
本実施の形態では、撮像部11により対物レンズ6の画像を取得し、その画像から、画像処理によって特徴点群(エッジ)を抽出し、抽出した特徴点群に基づいて対物レンズ6の中心座標を算出している。そのため、対物レンズ6の位置を検出するために必要な各部の位置精度は、対物レンズ6の画像を撮像部11の撮像面に結像させることができる位置精度であればよい。従って、比較的簡単かつ安価な装置構成で、対物レンズ6の位置を正確に検出することができる。
図21および図22は、本発明の実施の形態2におけるレンズ位置・傾き調整装置100の構成を示す斜視図である。実施の形態2のレンズ位置・傾き調整装置100では、実施の形態1で説明したレンズ位置・傾き調整装置1に、対物レンズ6の側面からの光を反射するミラー72(反射部材)と、撮像部11とミラー72との相対位置を切り替える切替機構を加えたものである。
Claims (44)
- 光ヘッドに搭載されたレンズの画像を取得し、
取得した前記レンズの画像から特徴点群を抽出し、
抽出した前記特徴点群に基づいて、前記レンズの位置を検出すること
を特徴とするレンズ位置検出方法。 - 前記特徴点群は、円形状のエッジであることを特徴とする請求項1に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群は、前記レンズの外形であることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群は、前記レンズのコバ面の内周側のエッジであることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群は、形状の変曲部分をなす境界線であることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群は、前記レンズの回折格子であることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群から3点を抽出し、抽出した3点の座標から前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記特徴点群から3点を抽出し、抽出した3点の座標から前記レンズの中心の座標を求めるという処理を複数回行い、複数回の処理によって得られた中心点の座標を平均することにより、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項7に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記複数回の処理によって得られた中心点の座標の平均値または中央値から最も乖離する座標を除外し、残りの中心点の座標を平均することにより、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項8に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記レンズの画像から複数群の特徴点群を抽出した場合に、
円形状または円弧状に連続した特徴点群を1グループとし、それぞれのグループごとに3点を抽出し、抽出した3点の座標から円の半径を求め、
予め設定された半径に最も近い円が得られた1グループの特徴点群に基づき、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項7から9までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出方法。 - それぞれのグループごとに、3点を抽出し、抽出した3点の座標から円の半径を求めるという処理を複数回行い、複数回の処理によって得られた半径の値を平均した平均値の中から、予め設定された半径に最も近いものを選択することを特徴とする請求項10に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記複数回の処理によって得られた半径の値の平均値または中央値から最も乖離する半径の値を除外し、残りの半径の値を平均した平均値の中から、予め設定された半径に最も近いものを選択することを特徴とする請求項11に記載のレンズ位置検出方法。
- 散乱光を照射する照明手段を用いて前記レンズを照明することを特徴とする請求項1から12までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記照明手段として、前記レンズの中心に対応する開口部を有する形状の照明手段を用いることを特徴とする請求項13に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記照明手段として、リング形状の照明手段を用いることを特徴とする請求項13または14に記載のレンズ位置検出方法。
- 前記レンズの画像を光学的に拡大する拡大手段を用いることを特徴とする請求項1から15までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出方法。
- 請求項1から16までのいずれか1項にレンズ位置検出方法で検出した前記レンズの位置に基づき、前記レンズの位置を調整することを特徴とするレンズ位置調整方法。
- さらに、前記レンズの傾きを検出し、
検出した前記レンズの傾きに基づき、前記レンズの傾きを調整することを特徴とする請求項17に記載のレンズ位置調整方法。 - 光ヘッドに搭載されたレンズの画像を取得する撮像手段と、
取得した前記レンズの画像から特徴点群を抽出し、抽出した前記特徴点群に基づいて、前記レンズの位置を検出する画像処理手段と
を備えたことを特徴とするレンズ位置検出装置。 - 前記特徴点群は、円形状のエッジであることを特徴とする請求項19に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記特徴点群は、前記レンズの外形であることを特徴とする請求項19または20に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記特徴点群は、前記レンズのコバ面の内周側のエッジであることを特徴とする請求項19または20に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記特徴点群は、形状の変曲部分をなす境界線であることを特徴とする請求項19または20に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記特徴点群は、前記レンズの回折格子であることを特徴とする請求項19または20に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記画像処理手段は、前記特徴点群から3点を抽出し、抽出した3点の座標から前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項19から24までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記画像処理手段は、前記特徴点群から3点を抽出し、抽出した3点の座標から前記レンズの中心の座標を求めるという処理を複数回行い、複数回の処理によって得られた中心点の座標を平均することにより、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項25に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記画像処理手段は、前記複数回の処理によって得られた中心点の座標の平均値または中央値から最も乖離する座標を除外し、残りの中心点の座標を平均することにより、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項26に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記画像処理手段は、前記レンズの画像から複数群の特徴点群を抽出した場合に、
円形状または円弧状に連続した特徴点群を1グループとし、それぞれのグループごとに3点を抽出し、抽出した3点の座標から円の半径を求め、
予め設定された半径に最も近い円が得られた1グループの特徴点群に基づき、前記レンズの中心の座標を求めることを特徴とする請求項25から27までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置。 - 前記画像処理手段は、それぞれのグループごとに、3点を抽出し、抽出した3点の座標から円の半径を求めるという処理を複数回行い、複数回の処理によって得られた半径の値を平均した平均値の中から、予め設定された半径に最も近いものを選択することを特徴とする請求項28に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記画像処理手段は、前記複数回の処理によって得られた半径の値の平均値または中央値から最も乖離する半径の値を除外し、残りの半径の値を平均した平均値の中から、予め設定された半径に最も近いものを選択することを特徴とする請求項29に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記レンズに散乱光を照射する照明手段をさらに備えたことを特徴とする請求項19から30までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記照明手段は、前記レンズの中心に対応する開口部を有していることを特徴とする請求項31に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記照明手段は、リング形状を有していることを特徴とする請求項31または32に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記レンズの画像を光学的に拡大する拡大手段をさらに備えたことを特徴とする請求項19から33までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置。
- 前記レンズの傾きを検出するレンズ傾き検出部
をさらに備えたことを特徴とする請求項19から34までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置。 - 前記レンズからの光路を、前記撮像手段に向かう光路と前記レンズ傾き検出部に向かう光路とに分割する光路分割手段を備えることを特徴とする請求項35に記載のレンズ位置検出装置。
- 請求項19から36までのいずれか1項に記載のレンズ位置検出装置と、
前記レンズ位置検出装置で検出された前記レンズの位置に基づき、前記レンズの位置を調整するレンズ位置調整手段と
を備えたことを特徴とするレンズ位置調整装置。 - 請求項35または36に記載のレンズ位置検出装置と、
前記レンズ位置検出装置で検出された前記レンズの位置に基づき、前記レンズの位置を調整するレンズ位置調整手段と、
前記レンズ傾き検出部で検出された前記レンズの傾きに基づき、前記レンズの傾きを調整するレンズ傾き調整手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ位置調整装置。 - 前記レンズの側面に対向するように配置されたミラーと、
前記撮像手段と前記ミラーとの相対位置を、前記ミラーで反射された前記レンズからの光が前記撮像手段に入射しない第1の相対位置と、前記ミラーで反射された前記レンズの側面からの光が前記撮像手段に入射する第2の相対位置との間で切り替える切替機構とを備え、
前記画像処理手段は、前記撮像手段と前記ミラーとが前記第2の相対位置にある状態で、前記レンズの側面の画像から特徴点群を抽出し、抽出した前記特徴点群に基づいて、前記レンズの高さを検出すること
を特徴とする請求項37または38に記載のレンズ位置調整装置。 - 前記画像処理手段によって検出した前記レンズの高さに基づき、前記レンズの高さを調整するレンズ高さ調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項39に記載のレンズ位置調整装置。
- 前記画像処理手段が前記レンズの側面の画像から抽出する特徴点群は、直線状のエッジであることを特徴とする請求項39または40に記載のレンズ位置調整装置。
- 前記画像処理手段が前記レンズの側面の画像から抽出する特徴点群は、前記レンズの側面の画像において前記レンズの外形をなす部分であることを特徴とする請求項41に記載のレンズ位置調整装置。
- 前記画像処理手段が前記レンズの側面の画像から抽出する特徴点群は、前記レンズの側面の画像に含まれる、前記レンズを保持する部材の外形をなす部分であることを特徴とする請求項41または42に記載のレンズ位置調整装置。
- 前記ミラーと前記レンズとを支持する基台と、前記撮像素子を支持する支持部材とをさらに備え、
前記切替機構は、前記基台と前記支持部材とを相対的に移動すること
を特徴とする請求項39から43までのいずれか1項に記載のレンズ位置調整装置。
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