JP3296888B2

JP3296888B2 - レンズ性能検査装置

Info

Publication number: JP3296888B2
Application number: JP16311193A
Authority: JP
Inventors: 豊泉田
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JPH06347369A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検レンズにより形成
されるテストパターン投影像の位置的光強度分布を測定
し、被検レンズの軸上を含む複数像高のテストパターン
投影像の結像状態を検査するレンズ性能検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、写真レンズ等の被検レンズを介し
てチャートに設けられたスリット等のテストパターンを
結像させ、ＣＣＤ等の受光素子で位置的光強度分布を時
系列信号に変換し、受光素子から得られる信号を解析し
て被検レンズの軸上を含む複数の像高の結像性能を検査
するレンズ性能検査装置として、例えば特開昭５８−８
５１３２号公報記載の発明がある。

【０００３】上記発明は、テストパターンとして複数の
スリットを使用し、被検レンズの回転時に、被検レンズ
の偏心や取付誤差等に起因するスリット像の投影位置ず
れが生じた場合でも、少なくとも１つの投影スリット像
が受光素子上にあるようにし、レンズ性能を測定可能と
してＭＴＦ測定装置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術におけるＭＴＦ測定装置には以下の様な欠点が存
在する。

【０００５】すなわち、受光素子上に複数の投影スリッ
ト像が存在することが挙げられる。受光素子上に複数の
投影像が存在する場合、被検レンズのＭＴＦ性能を測定
するためには、１つ１つの投影像の情報を分離し、それ
ぞれの投影像について、もしくは代表投影像を決定して
それについてＦＦＴ演算処理等を行わなければならな
い。どちらの方法にしても、複数の投影像の情報からそ
れぞれ個別の情報に分離しなければならず、処理が複雑
となり測定時間も長くなる。

【０００６】また、投影像情報の分離処理の軽減化のた
めに、被検レンズの焦点距離と投影倍率と複数のスリッ
トの配置間隔とを考慮し、受光素子上に投影像が２本存
在するような設定とすると、２本のうちの１本が受光素
子中央付近に存在する場合には測定可能であるが、２本
ともが受光素子の端付近に存在すると、投影像の裾野の
部分の情報が取り込めない危険性があり、レンズ性能評
価に重大な影響を及ぼす。

【０００７】さらに挙げられるのは、光源回りの光学系
の複雑化である。スリットから被検レンズへの照射光
は、各スリットから照射される光量が均一で、かつ、同
一スリットから照射される光量はむらがなく、しかも、
被検レンズの受光面に対して一様に照射された状態が測
定精度上最も望ましい。しかしながら、複数スリットで
前記の状態を実現するには、光源と複数スリット間に光
学系を挿入するために構成が複雑となったり、また、光
源と複数スリット間に光学系を挿入するためにスリット
の間隔を小さくできない等の理由により、実際に実現す
ることは困難である。

【０００８】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、光源回りの光学系を複雑
にすることなく、受光素子である像走査手段上に２つ以
上のテストパターン投影像が存在することなく、さらに
は、テストパターン投影像を常に像走査手段の任意位置
に結像させることが可能であるために、テストパターン
投影像からレンズ性能が検査できるレンズ性能検査装置
の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のレン
ズ性能検査装置は、光源と、該光源からの光束で照明さ
れるテストパターンを設けたチャートと、該チャートの
テストパターンの投影像を伝搬させる被検レンズと、該
被検レンズの光軸上に設けられ、前記投影像の位置的光
強度分布を時系列信号に変換する像走査手段と、前記像
走査手段に到達する光束を前記チャートの軸上像である
軸上光束又は軸外像である軸外光束に切り換えるための
光路切り換え手段であって、前記被検レンズの軸外光路
に設けられ、前記被検レンズの軸外光束を反射させる第
１の反射手段と、前記被検レンズの軸上光路に設けら
れ、前記被検レンズの軸上光束を遮断し、かつ、前記第
１の反射手段からの軸外光束を前記被検レンズの軸上光
路に折り曲げる位置、又は前記被検レンズの軸上光束を
遮断しない位置を取り得る第２の反射手段とを有し、か
つ、前記第１の反射手段と第２の反射手段の少なくとも
いずれか一方が前記軸外光束の方向を調整できるように
回転可能に設けられており、前記第２の反射手段の位置
を切り換えることで前記像走査手段に到達する光束を切
り換える光路切り換え手段と、前記像走査手段の近傍に
設けられ、前記光路切り換え手段で前記軸外光束に切り
換えた際に、前記軸外光束が前記像走査手段から外れる
場合に前記軸外光束の位置を評価するための複数の光検
出手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】図１は本発明の概念図で、図２は図１にお
けるチャートの拡大正面図である。図１において、３は
被検レンズ、１はハロゲンランプ等の光源である。２は
チャートで、このチャート２はオパールガラス等の透過
型拡散板の表面に遮光膜としてクロム蒸着を施し、軸上
および軸外の検査すべき像高に対応する位置へ前記遮光
膜にスリットやピンホール等の開口をテストパターンと
して配置し、表面を被検レンズ３に向け、光軸に対して
垂直に設置されている。

【００１１】６は軸上光路上に配置されて適宜回避可能
な第２の反射手段であるミラー６ａと軸外光路上に配置
された第１の反射手段であるミラー６ｂとから成る光路
切り換え手段で、ミラー６ａとミラー６ｂのうちのどち
らか、または、両者ともに理論的な光軸とミラー表面と
が交わる点を中心として、任意の角度へ振り角可変に構
成されている。４はチャート２のテストパターンの投影
像の結像位置へ光軸に対して垂直に設置されたＣＣＤ等
の像走査手段である。５は像走査手段４に接続された信
号処理手段であり、２０は像走査手段４に近接して設置
された光検出手段である。

【００１２】以上の構成から成る装置は、光源１から発
した光束がチャート２でムラなく拡散され、該光束の一
部はチャート２に設けられたテストパターンから、被検
レンズ３に向けて射出される。チャート２には図２に示
す如く、軸上像検査用テストパターン２ａと軸外像検査
用テストパターン２ｂとが設けられ、テストパターン２
ａから射出された光束は軸上光路３ａを通り、被検レン
ズ３の結像作用により像走査手段４へテストパターン２
ａの投影像を生成する。

【００１３】この時、ミラー６ａはテストパターン２ａ
から射出された光束を遮断しない位置に回避されてい
る。像走査手段４に生成されたテストパターン２ａの投
影像の位置的光強度分布は像走査手段４により時系列信
号に変換され、該信号は信号処理手段５によりＡ／Ｄ変
換・演算等がなされ、ＭＴＦ値や画像処理出力等によ
り、被検レンズ３にて生成されたテストパターン２ａの
投影像の結像状態を検査することができる。

【００１４】一方、テストパターン２ｂから射出された
光束は軸外光路３ｂを通り、被検レンズ３を通過した
後、ミラー６ｂにより軸上光路３ａと交差する方向（光
路３ｃ）に変換される。この時ミラー６ａが軸上光束を
遮断し、かつ軸外光路３ｃと軸上光路３ａとを合致させ
る位置に設置されれば、像走査手段４にテストパターン
２ｂの投影像が生成される。

【００１５】ただし、理論的にはそのようであっても、
実際には被検レンズ３の偏心や取付誤差等に起因して、
像走査手段４上からテストパターン２ｂの投影像がずれ
てしまう場合もある。このような場合には、光検出手段
２０により投影像がどちらに外れているかを判断し、ミ
ラー６ａとミラー６ｂとのうちのどちらか、もしくは、
両者のミラー６ａ，６ｂを理論上の光軸とミラーの表面
とが交わる点を中心にして角度を調整することにより、
像走査手段のほぼ中心付近にテストパターン２ｂの投影
像が生成されるようにする。

【００１６】像走査手段４上に生成されたテストパター
ン２ｂの投影像の位置的光強度分布は像走査手段４によ
り時系列信号に変換され、該信号は信号処理手段５によ
りＡ／Ｄ変換・演算等がなされ、ＭＴＦ値や画像処理出
力等により、被検レンズ３にて生成されたテストパター
ン２ｂの投影像の結像状態から被検レンズ３の性能を検
査することができる。

【００１７】

【実施例１】図３および図４は本実施例を示し、図３は
概略構成図、図４は図３のチャートの拡大正面図であ
る。図３において、３は被検レンズ、１は光源としての
ハロゲンランプである。７はチャートで、このチャート
７は透過型光拡散板としてのオパールガラス板で形成さ
れ、その表面に遮光膜としてクロム蒸着を施し、軸上お
よび軸外の検査すべき像高に対応する位置へ前記遮光膜
にスリット開口をテストパターンとして配置し、表面を
被検レンズ３に向け、光軸に対して垂直に設置されてい
る。

【００１８】チャート７には、図４に示す如く、軸上像
検査用テストパターン７ａと、軸外投影像を検査するた
めの軸外像検査用テストパターン７ｂ〜７ｅとが設けら
れている。軸外像検査用テストパターン７ｂ〜７ｅはそ
れぞれ軸外像検査位置へ対応する角度間隔α₁，α₂，
α₃で設けられている。

【００１９】６は被検レンズ３の光軸を中心として回転
可能な光路切り換え手段で、軸上光路３ａ上に配置され
て適宜回避可能なミラー６ａと軸外光路３ｂ上に配置さ
れたミラー６ｂとから成り、ミラー６ａは被検レンズ３
の光軸に対して４５度、かつ軸外光路３ｂを通過する軸
外光束にけられを生じない軸外像検査位置６ｄ、または
軸上光路３ａを通過する軸上光束にけられを生じないよ
うに退避した軸上像検査位置６ｃへ適宜切り換えられる
ようになっている。被検レンズ３の軸外光路３ｂ上に配
置されたミラー６ｂは、被検レンズ３の軸外光路３ｂと
ミラー６ｂとが交わる点上にある紙面に対して垂直な軸
を回転中心にして回転可能となっている。

【００２０】軸外光路３ｂは、ミラー６ｂにより軸上光
路３ａに対して直角に交差する方向（光路３ｃ）に変換
され、更にミラー６ａにより軸上光路３ａと合致する方
向に変換される。８はコリメータレンズで、その光軸は
被検レンズ３の光軸と同軸に設置されている。

【００２１】９はＣＣＤで、このＣＣＤ９はコリメータ
レンズ８の結像面上に、被検レンズ３の光軸に対して垂
直に設置され、被検レンズ３の光軸を中心として、走査
方向がチャート７のテストパターンの投影像に対して垂
直に交差するように、光路切り換え手段６の回転、また
はミラー６ａの位置に対応して回転可能な像走査手段と
しての１次元のＣＣＤである。２１はＰＳＤで、このＰ
ＳＤ２１はＣＣＤ９に近接して設置された光検出手段と
してのＰＳＤで、ＣＣＤ９と一体となって回転する。１
０はＣＣＤ９に接続されたＦＦＴが可能な信号処理装置
１０ａとモニタ１０ｂとから成る信号処理手段をそれぞ
れ示している。

【００２２】以上の構成から成る装置は、光源１から発
した光束が、チャート７でムラなく拡散され、該光束の
一部はチャート７に設けられたテストパターンから、被
検レンズ３に向けて射出される。先ず、ミラー６ａを軸
上像検査位置６ｃに設置する。チャート７の軸上像検査
用テストパターン７ａから射出された軸上光束は軸上光
路３ａを通り、被検レンズ３の集束作用により平行光束
となる。平行光束となった被検レンズ３の軸上光束は、
軸上光路３ａを通過してコリメータレンズ８の集光作用
により、ＣＣＤ９にテストパターン７ａの投影像を生成
する。

【００２３】この時、ＣＣＤ９の走査方向はテストパタ
ーン７ａの投影像に対して垂直に設定されている。ＣＣ
Ｄ９に生成されたテストパターン７ａの投影像の位置的
光強度分布は、ＣＣＤ９により時系列信号に変換され、
該信号は信号処理装置１０ａによりＡ／Ｄ変換・記憶・
ＦＦＴによるＭＴＦ計算がなされ、モニタ１０ｂにＭＴ
Ｆ値を表示すれば、被検レンズ３により生成されたテス
トパターン７ａの投影像の結像状態を検査することがで
きる。

【００２４】被検レンズ３が理想的性質を持つものとす
れば、上述のように検査を行うことが可能であるが、実
際には被検レンズ３の偏心および取付誤差等によりテス
トパターン７ａの投影像がＣＣＤ９から外れてしまう場
合がある。このような場合には、まず被検レンズ３の取
付をやり直し、軸上の結像状態を検査するためのテスト
パターン７ａの投影像がＣＣＤ９に入るかどうかを確認
する。もし投影像がＣＣＤ９上に入らない場合には、被
検レンズ３は不良品と判断して検査を終了する。軸上の
結像状態を検査するためのテストパターン７ａの投影像
がＣＣＤ９に結像した場合には、被検レンズ３の取付不
良により結像位置がずれたと判断し、測定を続行して検
査を行う。

【００２５】次に、ミラー６ａを軸外像検査位置６ｄに
設置すれば、前記軸上光束はミラー６ａで遮断され、テ
ストパターン７ｂから射出された軸外光束は、被検レン
ズ３の集束作用により平行光束となる。平行光束となっ
た軸外光束は、軸外光路３ｂからミラー６ｂとミラー６
ａとにより光路が切り換えられて軸上光路３ａを通過
し、コリメータレンズ８の集束作用により、ＣＣＤ９に
テストパターン７ｂの投影像を生成する。

【００２６】この時、ＣＣＤ９の走査方向は、テストパ
ターン７ｂの投影像に対して垂直に設定される。ＣＣＤ
９に生成されたテストパターン７ｂの投影像の位置的光
強度分布は、ＣＣＤ９により時系列信号に変換され、該
信号は信号処理装置１０ａによりＡ／Ｄ変換・記憶・Ｆ
ＦＴによるＭＴＦ計算がなされ、モニタ１０ｂにＭＴＦ
値を表示すれば、被検レンズ３により生成されたテスト
パターン７ｂの投影像の結像状態を検査することができ
る。

【００２７】被検レンズ３が偏心等のない理想的性質を
持つものとすれば、上述のように検査を行うことが可能
であるが、被検レンズ３が偏心を持ち、かつミラー６ｂ
の角度を理論的角度に設定した場合には、例えば被検レ
ンズ３の軸外光束はミラー６ｂにより３ｄに光路が切り
換えられ、さらにミラー６ａにより光路３ｅに切り換え
られ、その光路は被検レンズ３の軸上光路３ａとは合致
せず、テストパターン７ｂの投影像はＣＣＤ９上には結
像されない。

【００２８】そのような場合においては、ＰＳＤ２１の
出力によりテストパターン７ｂの投影像の外れている方
向が検知可能であるので、ミラー６ｂの振り角を、被検
レンズ３の軸外光路３ｂとミラー６ｂとが交わる点上に
ある紙面に対して垂直な軸を回転中心として回転させて
調整し、光路３ｅを軸上光路３ａに一致させ、投影像を
ＣＣＤ９上に結像させて検査を行う。

【００２９】なお、上記例ではミラー６ｂが被検レンズ
３の軸外光路３ｂとミラー６ｂとが交わる点上にある紙
面に対して垂直な軸を中心として回転できる場合を示し
たが、ミラー６ａが被検レンズ３の軸上光路とミラー６
ｄとが交わる点にある紙面に対して垂直な軸を調心とし
て角度を可変とする場合でも同様の効果があるのは明ら
かである。このように、被検レンズ３の偏心により軸外
像検査用テストパターンがＣＣＤ９上に結像されない場
合でも、光路切り換え手段６のミラー６ａまたは６ｂの
振り角を調整することにより、ＣＣＤ９上に結像させて
軸外像の結像状態を検査することが可能となる。

【００３０】さらに、ミラー６ａを軸外像検査位置６ｄ
に設置したままで、光路切り換え手段６とＣＣＤ９とを
それぞれ回転させ、軸外像検査用テストパターンの設置
角α₁〜α₃毎に停止させ、上記と同様に、軸外像検査
用テストパターンの投影像がＣＣＤ９から外れた場合に
は、その都度ミラー６ｂの振り角を、被検レンズ３の軸
外光路３ｂとミラー６ｂとが交わる点上にある紙面に対
して垂直な軸を中心に角度を変えて調整することによ
り、テストパターン７ｃ〜７ｅの投影像をＣＣＤ９上に
結像させてその結像状態を検査すれば、被検レンズ３の
軸上を含む複数像高のテストパターンの投影像の結像状
態が検査可能である。

【００３１】本実施例によれば、ミラー６ａおよびミラ
ー６ｂのそれぞれの回転軸が一軸のみであり、構成が簡
単である。また、テストパターン投影像の光路が、被検
レンズ３からコリメータレンズ８の間の光路が平行光束
であるために、被検レンズ３，光路切り換え手段６およ
びコリメータレンズ８の配置に比較的自由度がある。

【００３２】尚、本実施例においては示していないが、
ＰＳＤ２１の出力からミラー６ｂの振り角制御をモータ
とコンピュータ等とにより自動で行うことが可能であ
る。

【００３３】

【実施例２】図５〜図７は本実施例を示し、図５は概略
構成図、図６は図５のチャートの拡大正面図、図７は図
５のＣＣＤ１２およびＰＳＤ２２の拡大正面図である。
図５において、３は被検レンズ、１は光源としてのハロ
ゲンランプである。１１はチャートで、このチャート１
１は透過型光拡散板としてのオパールガラス板で形成さ
れ、その表面に遮光膜としてクロム蒸着を施し、軸上お
よび軸外の検査すべき像高に対応する位置へ前記遮光膜
にピンホール開口をテストパターンとして配置し、表面
を被検レンズ３に向け、光軸に対して垂直に設置されて
いる。

【００３４】チャート１１には、図６に示す如く、軸上
像検査用テストパターン１１ａと軸外投影像を検査する
ための軸外像検査用テストパターン１１ｂ〜１１ｅとが
設けられている。軸外像検査用テストパターン１１ｂ〜
１１ｅはそれぞれ軸外像検査位置へ対応する角度間隔α
₁，α₂，α₃で設けられている。

【００３５】６は被検レンズ３の光軸を中心として回転
可能な光路切り換え手段で、軸上光路３ａ上に配置され
て適宜回避可能なミラー６ａと軸外光路３ｂ上に配置さ
れたミラー６ｂとから成り、ミラー６ａは被検レンズ３
の光軸に対して４５度、かつ軸外光路３ｂを通過する軸
外光束にけられを生じない軸外像検査位置６ｄ、または
軸上光路３ａを通過する軸上光束にけられを生じないよ
うに退避した軸上像検査位置６ｃに適宜切り換えられる
ようになっている。被検レンズ３の軸外光路３ｂ上に配
置されたミラー６ｂは、被検レンズ３の軸外光路３ｂと
ミラー６ｂとが交わる点上にある紙面に対して垂直な軸
を回転中心にして回転可能となっている。

【００３６】軸外光路３ｂは、ミラー６ｂにより軸上光
路３ａに対して直角に交差する方向（光路３ｃ）に変換
され、更にミラー６ａにより軸上光路３ａと合致する方
向に変換される。また、被検レンズ射出瞳位置３ｆを基
準とした時、軸上光路長Ｌと軸外光路長Ｌ′とが、それ
ぞれ光路切り換え手段６が存在しない場合のそれと等し
くなるように、光路切り換え手段６は、軸上光路３ａと
軸外光路３ｂとで張られる角度をω、光路切り換え手段
６までの距離をｌ、軸外検査位置６ｄのときのミラー６
ａとミラー６ｂとの距離をｍ、ミラー６ｂと被検レンズ
３の光軸とで張られる角度をθとしたとき、ｌ＝Ｌ×
（１−ｃｏｓω）／（１＋ｓｉｎω−ｃｏｓω）、ｍ＝
ｌ×ｔａｎω、θ＝（π／４）−（ω／２）となる位置
に設置され、軸外光路３ｂは、ミラー６ｂにより軸上光
路３ａに対して直角に交差する方向（光路３ｃ）に変換
され、更にミラー６ａにより軸上光路３ａとが合致する
方向に変換される。

【００３７】１２はＣＣＤで、このＣＣＤ１２はチャー
ト１１のテストパターンの投影像の結像面１４上に、被
検レンズ３の光軸に対して垂直に設置された像走査手段
としての２次元のＣＣＤである。２２はＰＳＤで、この
ＰＳＤは図７に示すように、ＣＣＤに近接して設置され
た光検出手段としてのＰＳＤである。１３はＣＣＤ１２
に接続されたＦＦＴが可能な信号処理装置１３ａとモニ
タ１３ｂとから成る信号処理手段をそれぞれ示してい
る。

【００３８】以上の構成から成る装置は、光源１から発
した光束が、チャート１１でムラなく拡散され、該光束
の一部はチャート１１に設けられたテストパターンか
ら、被検レンズ３に向けて射出される。先ず、ミラー６
ａを軸上像検査位置６ｃに設置する。チャート１１の軸
上像検査用テストパターン１１ａから射出された軸上光
束は軸上光路３ａを通り、被検レンズ３の集束作用によ
りＣＣＤ１２にテストパターン１１ａの投影像を生成す
る。

【００３９】ＣＣＤ１２に生成されたテストパターン１
１ａの投影像の位置的光強度分布は、ＣＣＤ１２により
時系列信号に変換され、該信号は信号処理装置１３ａに
よりＡ／Ｄ変換・記憶・縦方向および横方向の２次元に
おいてＦＦＴによるＭＴＦ計算がなされ、モニタ１３ｂ
にＭＴＦ値を表示すれば、被検レンズ３により生成され
たテストパターン１１ａの投影像の結像状態を縦横の２
方向において検査することができる。被検レンズ３が偏
心等のない理想的性質を持つものとすれば、上述のよう
に検査を行うことが可能であるが、実際には被検レンズ
３の偏心および取付誤差等によりテストパターン１１ａ
の投影像がＣＣＤ１２から外れてしまう場合がある。

【００４０】このような場合には、まず被検レンズ３の
取付をやり直し、軸上の結像状態を検査するためのテス
トパターン１１ａの投影像がＣＣＤ１２に入るかどうか
を確認する。もし投影像がＣＣＤ１２上に入らない場合
には、被検レンズ３は不良品と判断して検査を終了す
る。軸上の結像状態を検査するためのテストパターン１
１ａの投影像がＣＣＤ１２に結像した場合には、被検レ
ンズ３の取付不良により結像位置がずれたと判断し、測
定を続行して検査を行う。

【００４１】次に、ミラー６ａを軸外像検査位置６ｄに
設置すれば、前記軸上光束はミラー６ａで遮断され、テ
ストパターン１１ｂから射出された軸外光束は、軸外光
路３ｂからミラー６ｂとミラー６ａとにより光路が切り
換えられて軸上光路３ａを通過し、被検レンズ３の集束
作用により、ＣＣＤ１２にテストパターン１１ｂの投影
像を生成する。

【００４２】ＣＣＤ１２に生成されたテストパターン１
１ｂの投影像の位置的光強度分布は、ＣＣＤ１２により
時系列信号に変換され、該信号は信号処理装置１３ａに
よりＡ／Ｄ変換・記憶・軸外像検査位置に応じた接線方
向と法線方向との２次元においてＦＦＴによるＭＴＦ計
算がなされ、モニタ１３ｂにＭＴＦ値を表示すれば、被
検レンズ３により生成されたテストパターン１１ｂの投
影像の結像状態を接線方向と法線方向との２次元におい
て検査することができる。

【００４３】被検レンズ３が偏心等のない理想的性質を
持つものとすれば、上記のようになるが、被検レンズ３
が偏心を持ち、かつミラー６ｂの角度を理論的角度に設
定した場合には、例えば被検レンズ３の軸外光束はミラ
ー６ｂにより３ｄに光路が切り換えられ、さらにミラー
６ａにより光路３ｅに切り換えられ、その光路は被検レ
ンズ３の軸上光路３ａとは合致せず、テストパターン１
１ｂの投影像はＣＣＤ１２上には結像されない。また、
テストパターンがピンホールのような幅が短いものの場
合には、テストパターン投影像の紙面に対して垂直方向
のずれにより、容易にテストパターン投影像がＣＣＤ１
２からはずれた状態になる可能性がある。

【００４４】そのような場合においては、ＰＳＤ２２の
出力によりテストパターン投影像の外れている方向が検
知可能であるので、ミラー６ｂの振り角を被検レンズ３
の軸外光路３ｂとミラー６ｂとが交わる点上において２
次元的に角度を調整し、光路３ｅを軸上光路３ａに一致
させて軸外像検査用テストパターン投影像をＣＣＤ１２
上に結像させて検査を行う。なお、上記例ではミラー６
ｂが被検レンズ３の軸外光路３ｂとミラー６ｂとが交わ
る点上において２次元的に角度を調整できる場合を示し
たが、ミラー６ａが被検レンズ３の軸上光路とミラー６
ｄとが交わる点において２次元的に角度を変更できる場
合でも同様の効果があるのは明らかである。

【００４５】このように、被検レンズ３の偏心により軸
外像検査用テストパターンがＣＣＤ１２上に結像されな
い場合でも、光路切り換え手段６のミラー６ａまたは６
ｂの振り角を２次元的に調整することによりＣＣＤ１２
上に結像させて軸外像の結像状態を検査することが可能
となる。

【００４６】さらに、ミラー６ａを軸外像検査位置６ｄ
に設置したままで光路切り換え手段６を回転させ、軸外
像検査用テストパターン設置角度α₁〜α₃毎に停止さ
せ、上記と同様に、軸外像検査用テストパターンの投影
像がＣＣＤ１２からはずれた場合には、その都度ミラー
６ｂの振り角を、被検レンズ３の軸外光路３ｂとミラー
６ｂとが交わる点上において２次元的に角度を調整する
ことにより、テストパターン１１ｃ〜１１ｅの投影像を
ＣＣＤ１２上に結像させてその結像状態を検査すれば、
被検レンズ３の軸上を含む複数像高のテストパターンの
投影像の結像状態を検査することができる。

【００４７】本実施例によれば、チャートのテストパタ
ーンが１種類で、任意の方向の像の結像状態が検査可能
である。

【００４８】尚、本実施例においても、前記実施例１と
同様に、ＰＳＤ２２の出力からミラー６ｂの振り角制御
をモータとコンピュータ等とにより自動で行うことが可
能である。

【００４９】

【実施例３】図８および図９ａ，ｂは本実施例を示し、
図８は概略構成図、図９ａ，ｂはそれぞれ図８のＣＣＤ
１５の拡大正面図である。図８において、３は被検レン
ズ、１は光源としてのハロゲンランプである。７はチャ
ートで、このチャート７は透過型光拡散板としてのオパ
ールガラス板で形成され、その表面に遮光膜としクロム
蒸着を施し、軸上および軸外の検査すべき像高に対応す
る位置へ前記遮光膜にスリット開口をテストパターンと
して配置し、表面を被検レンズ３に向け、光軸に対して
垂直に設置されている。

【００５０】チャート７には、図４に示す如く、軸上像
検査用テストパターン７ａと、軸外投影像を検査するた
めの軸外検査用テストパターン７ｂ〜７ｅとが設けられ
ている。軸外像検査用テストパターン７ｂ〜７ｅはそれ
ぞれ軸外像検査位置へ対応する角度間隔α₁，α₂，α
₃で設けられている。

【００５１】６は被検レンズ３の光軸を中心として回転
可能な光路切り換え手段で、軸上光路３ａ上に配置され
て適宜回避可能なミラー６ａと軸外光路３ｂ上に配置さ
れたミラー６ｂとから成り、ミラー６ａは被検レンズ３
の光軸に対して４５度、かつ軸外光路３ｂを通過する軸
外光束にけられを生じない軸外像検査位置６ｄまたは軸
上光路３ａを通過する軸上光束にけられを生じないよう
に退避した軸上像検査位置６ｃへ適宜切り換えられるよ
うになっている。被検レンズ３の軸外光路３ｂ上に配置
されたミラー６ｂは、被検レンズ３の軸外光路３ｂとミ
ラー６ｂとが交わる点上にある紙面に対して垂直な軸に
対して回転可能となっている。

【００５２】軸外光路３ｂは、ミラー６ｂにより軸上光
路３ａに対して直角に交差する方向（光路３ｃ）に変換
され、さらにミラー６ａにより軸上光路３ａと合致する
方向に変換される。また、被検レンズ射出瞳位置３ｆを
基準とした時、軸上光路長Ｌと軸外光路長Ｌ′とが、そ
れぞれ光路切り換え手段６が存在しない場合のそれと等
しくなるように、光路切り換え手段６は、軸上光路３ａ
と軸外光路３ｂとで張られる角度をω、光路切り換え手
段６までの距離をｌ、軸外検査位置６ｄのときのミラー
６ａとミラー６ｂとの距離をｍ、ミラー６ｂと被検レン
ズ３の光軸とで張られる角度をθとしたとき、ｌ＝Ｌ×
（１−ｃｏｓω）／（１＋ｓｉｎω−ｃｏｓω）、ｍ＝
ｌ×ｔａｎω、θ＝（π×４）−（ω／２）となる位置
に設置され、軸外光路３ｂはミラー６ｂにより軸上光路
３ａに対して直角に交差する方向（光路３ｃ）に変換さ
れ、さらにミラー６ａにより軸上光路３ａと合致する方
向に変換される。

【００５３】１５はＣＣＤで、このＣＣＤ１５はチャー
ト７のテストパターンの投影像の結像面１４上に、被検
レンズ３の光軸に対して垂直に設置され、被検レンズ３
の光軸を中心として走査方向がチャート７のテストパタ
ーンの投影像に対して直角に交差するように、光路切り
換え手段６の回転に対応して回転可能な走査手段として
の１次元のＣＣＤ１５ａとＣＣＤ１５ｂとを２個平行に
一定間隔だけ距離をあけて並べたものである。２１はＰ
ＳＤで、このＰＳＤ２１はＣＣＤ１５に近接して設置さ
れた光検出手段としてのＰＳＤで、ＣＣＤ１５と一体と
なって回転する。１６はＣＣＤ１５に接続されたＦＦＴ
が可能な信号処理装置１６ａとモニタ１６ｂとから成る
信号処理手段をそれぞれ示している。

【００５４】以上の構成から成る装置は、光源１から発
した光束がチャート７でムラなく拡散され、該光束の一
部はチャート７に設けられたテストパターンから被検レ
ンズ３に向けて射出される。先ず、ミラー６ａを軸上像
検査位置６ｃに設置する。チャート７の軸上像検査用テ
ストパターン７ａから射出された軸上光束は軸上光路３
ａを通り、被検レンズ３の集束作用により、ＣＣＤ１５
にテストパターン７ａの投影像を生成する。

【００５５】ＣＣＤ１５に生成されたテストパターン７
ａの投影像の位置的光強度分布は、ＣＣＤ１５により時
系列信号に変換され、該信号は信号処理装置１６ａによ
りＡ／Ｄ変換・記憶・ＦＦＴによるＭＴＦ計算がなさ
れ、モニタ１６ｂにＭＴＦ値を表示すれば、被検レンズ
３により生成されたテストパターン７ａの投影像の結像
状態を検査することができる。

【００５６】被検レンズ３が偏心等のない理想的性質を
持つものとすれば、上述のように検査を行うことが可能
であるが、実際には被検レンズ３の偏心および取付誤差
等によりテストパターン７ａの投影像がＣＣＤ１５から
外れてしまう場合がある。このような場合には、まず被
検レンズ３の取付をやり直し、軸上の結像状態を検査す
るためのテストパターン７ａの投影像がＣＣＤ１５に入
るかどうかを確認する。もし投影像がＣＣＤ１５上に入
らない場合には、被検レンズ３は不良品と判断して検査
を終了する。軸上の結像状態を検査するためのテストパ
ターン７ａの投影像がＣＣＤ１５に結像した場合には、
被検レンズ３の取付不良により結像位置がずれたと判断
し、測定を続行して検査を行う。

【００５７】次に、ミラー６ａを軸外像検査位置６ｄに
設置すれば、前記軸上光束はミラー６ａで遮断され、テ
ストパターン７ｂから射出された軸外光束は、軸外光路
３ｂからミラー６ｂとミラー６ａとにより光路が切り換
えられて軸上光路３ａを通過し、被検レンズ３の集束作
用により、ＣＣＤ１５にテストパターン７ｂの投影像を
生成する。この時、ＣＣＤ１５の走査方向はテストパタ
ーン７ｂの投影像に対して垂直に設定される。

【００５８】ＣＣＤ１５に生成されたテストパターン７
ｂの投影像の位置的光強度分布は、ＣＣＤ１５により時
系列信号に変換され、該信号は信号処理装置１６ａによ
り、Ａ／Ｄ変換・記憶・ＦＦＴによるＭＴＦ計算がなさ
れ、モニタ１６ｂにＭＴＦ値を表示すれば、被検レンズ
３により生成されたテストパターン７ｂの投影像の結像
状態を検査することができる。

【００５９】被検レンズ３が偏心等のない理想的性質を
持つものとすれば、上述のように検査を行うことが可能
であるが、被検レンズ３が偏心を持ち、かつミラー６ａ
およびミラー６ｂの角度を理論的角度に設定した場合に
は、例えば被検レンズ３の軸外光束はミラー６ｂにより
３ｄに光路が切り換えられ、さらにミラー６ａにより光
路３ｅに切り換えられ、その光路は被検レンズ３の軸上
光路３ａとは合致せず、テストパターン７ｂの投影像は
ＣＣＤ１５上には結像されない。

【００６０】そのような場合においては、ＰＳＤ２１の
出力によりテストパターン投影像の外れている方向が検
知可能であるので、ミラー６ｂの振り角を被検レンズ３
の軸外光路３ｂとミラー６ｂとが交わる点にある紙面に
対して垂直な軸を回転中心にして角度を変えることによ
り、光路３ｅを軸上光路３ａに一致させて軸外像検査用
テストパターン投影像をＣＣＤ１５上に結像させて検査
を行う。

【００６１】また、テストパターンであるスリットの長
さ方向に投影像がずれて、軸外検査用テストパターン投
影像がＣＣＤ１５ａとＣＣＤ１５ｂのどちらか１つにし
か結像しない場合には、ミラー６ａを６ｄでのミラー面
と紙面との交線を軸としてミラー６ａを回転させ、結像
位置を紙面に対して垂直な面上で移動させて軸外検査用
テストパターン投影像がＣＣＤ１５ａとＣＣＤ１５ｂの
両方において結像するようにする。

【００６２】チャート７上のスリットの方向が軸外位置
の測定方向に対して傾いていても、ＣＣＤ１５を図９
ａ，ｂに示す様に、ＣＣＤ１５ａとＣＣＤ１５ｂとの軸
外検査用テストパターンの位置的光強度分布が同一とな
るように回転させることにより、容易にＣＣＤ１５を軸
外検査用テストパターン投影像と垂直とすることが可能
である。なお、上記例の２つのミラー６ａとミラー６ｂ
の回転方向が逆となっても同様の効果があるのは明から
である。このように、被検レンズ３の偏心により軸外像
検査テストパターンがＣＣＤ１５上に結像されない場合
でも、光路切り換え手段６のミラー６ａまたは６ｂの振
り角をそれぞれに調整することにより、ＣＣＤ１５上に
結像させて軸外像の結像状態を検査することが可能とな
る。

【００６３】さらに、ミラー６ａを軸外像検出位置６ｄ
に設置したままで、光路切り換え手段６とＣＣＤ１５お
よびＰＳＤ２１とをそれぞれ回転させ、軸外像検査用テ
ストパターン設置角度α₁〜α₃毎に停止させ、上記と
同様に、軸外像検査用テストパターンの投影像がＣＣＤ
１５からはずれた場合には、その都度ミラー６ａおよび
ミラー６ｂの振り角を調整することにより、テストパタ
ーン７ｃ〜７ｅの投影像をＣＣＤ１５上に結像させてそ
の結像状態を検査すれば、被検レンズ３の軸上を含む複
数像高のテストパターンの投影像の結像状態を検査する
ことができる。

【００６４】本実施例によれば、スリットの方向が軸外
位置の測定方向に対して傾いていても、容易にＣＣＤ１
５を軸外像検査用テストパターンに対して垂直に設定可
能であるために測定精度が向上する。

【００６５】尚、本実施例においても、前記各実施例と
同様に、ＰＳＤ２１の出力からミラー６ｂの振り角制御
をモータとコンピュータ等とにより自動で行うことが可
能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、受
光素子である像走査手段上に２つ以上のテストパターン
投影像が存在すること防止し、かつ、テストパターン投
影像を常に像走査手段の任意位置に結像させることが可
能となり、テストパターン投影像からレンズ性能を検査
できるレンズ性能検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】本発明を示す概念図である。

【図３】実施例１を示す概略構成図である。

【図４】実施例１を示す要部拡大正面図である。

【図５】実施例２を示す概略構成図である。

【図６】実施例２を示す要部拡大正面図である。

【図７】実施例２を示す要部拡大正面図である。

【図８】実施例３を示す概略構成図である。

【図９】ａおよびｂは実施例３を示す要部拡大正面図で
ある。

【符号の説明】

１光源２チャート３被検レンズ４像走査手段５信号処理手段６光路切換手段２０光検出手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光束で照明されるテストパターンを設けた
チャートと、該チャートのテストパターンの投影像を伝搬させる被検
レンズと、該被検レンズの光軸上に設けられ、前記投影像の位置的
光強度分布を時系列信号に変換する像走査手段と、前記像走査手段に到達する光束を前記チャートの軸上像
である軸上光束又は軸外像である軸外光束に切り換える
ための光路切り換え手段であって、前記被検レンズの軸
外光路に設けられ、前記被検レンズの軸外光束を反射さ
せる第１の反射手段と、前記被検レンズの軸上光路に設
けられ、前記被検レンズの軸上光束を遮断し、かつ、前
記第１の反射手段からの軸外光束を前記被検レンズの軸
上光路に折り曲げる位置、又は前記被検レンズの軸上光
束を遮断しない位置を取り得る第２の反射手段とを有
し、かつ、前記第１の反射手段と第２の反射手段の少な
くともいずれか一方が前記軸外光束の方向を調整できる
ように回転可能に設けられており、前記第２の反射手段
の位置を切り換えることで前記像走査手段に到達する光
束を切り換える光路切り換え手段と、前記像走査手段の近傍に設けられ、前記光路切り換え手
段で前記軸外光束に切り換えた際に、前記軸外光束が前
記像走査手段から外れる場合に前記軸外光束の位置を評
価するための複数の光検出手段と、を備えたことを特徴とするレンズ性能検査装置。