JP3867652B2 - Chart device for MTF measurement - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の光学製品に用いられるレンズの品質を示すＭＴＦを測定するために、チャートの像を出射するＭＴＦ測定用チャート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ビデオカメラ等に使用されているレンズの品質の目安となるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するため、ＭＴＦ測定システムが使用されている。従来のＭＴＦ測定システムは、被写体の位置に、背面から照明をあてたスリットを設け、被検レンズ上に結像したスリット像の出力を検出し、これをフーリエ変換することによって、ＭＴＦを算出している。ＭＴＦは、被検レンズの結像性能を評価するパラメータとなる。
【０００３】
ＭＴＦ測定システムは、大別して、光源を裏側に配置した必要空間周波数のチャート素子と、チャート素子の結像箇所に被検レンズを配置し、結像の出力を得るＭＴＦ測定装置と、結像の出力に基づいてＭＴＦを算出する情報処理装置とに分けられる。ＭＴＦを正確に測定するためには、チャート素子の裏側に配置される光源の照度ムラ、チャート素子における白と黒の縞模様から成る領域の位置ムラ、ＣＣＤカメラの画素の感度ムラを、できるだけ低減する必要がある。上記の各種ムラを低減することを目的とした発明として、例えば、特許文献１記載の発明が挙げられる。また、結像出力の検出時の分解能を高め、高精度のＭＴＦ測定を目的とした発明として、例えば、特許文献２記載の発明が挙げられる。
【０００４】
一方、被検レンズの中心部では歪曲収差がほとんど無いが、被検レンズの周辺部では歪曲収差が大きい。このため、レンズの周辺部を通して得た結像の出力が不正確になりやすい。かかる問題を解決すべく、レンズの歪曲収差を補正したＭＴＦ測定用のチャートを採用した発明も、知られている（特許文献３を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−０６２４４８号公報
【特許文献２】
特開平１０−０６８６７４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１４２２９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来のレンズ品質検査システムには、次のような問題がある。それは、ＭＴＦ測定用のチャートがチャート品質検査の対象となる様々な形態の被検レンズに適応していないということである。従来のＭＴＦ測定用チャートは、特許文献１に開示されているように、予めチャートの位置が固定されたものである。このため、別の被検レンズを取り付けた場合には、その被検レンズに対応したチャートを用いる必要がある。また、同じ種類の被検レンズを評価する場合にも、レンズ面上の別の箇所を評価したい場合には、チャートを変える必要がある。このように、被検レンズの変更あるいは評価箇所の変更毎にチャートを変えることは、品質評価を行うユーザにとって煩わしさに耐えない。
【０００７】
一方、従来のＭＴＦ測定用のチャートは、特許文献１および特許文献３に開示されているように、必要空間周波数の縞模様から成るものである。このため、ＭＴＦは、縞模様から成る領域の位置ムラの影響を受けやすく、高精度な測定が難しい。また、特許文献２に開示されるように、ピンホール型の光透過領域を有するチャートも知られており、ＭＴＦは、ある程度、チャートの精度の影響を受けにくくなっている。
【０００８】
しかし、ピンホールを走査する際には、曲線のエッジを走査することになるので、光が透過する領域と光が透過しない領域の境界線は、画素の大きさのレベルで見たときに、凹凸のある境界線となる。このため、高精度なチャートを作製することは困難であると共に、高精度なチャートを作製できても、凹凸のある境界線は避けられず、ＭＴＦの精度に限界がある。
【０００９】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、ＭＴＦ測定用のチャートの作製を容易にし、かつ高精度なＭＴＦ測定を可能にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、レンズの品質検査パラメータとしてのＭＴＦを測定する対象である被検レンズにチャートの像を出射するＭＴＦ測定用チャート装置であって、チャートとチャートの裏側から光をあてる光源とを有する、複数のチャートユニットと、チャートユニットを固定し、光軸と直交する平面上で交差させて配置される複数のアームとを備え、チャートユニットを、被検レンズの径方向に移動自在にアームに取り付けたＭＴＦ測定用チャート装置としている。
【００１１】
このため、形態（形状、大きさ等）が異なる被検レンズのＭＴＦを測定する場合あるいは同じ形態の被検レンズであっても評価箇所が異なる場合において、アーム上のチャートユニットの位置を変更することによって、ＭＴＦの測定が可能となる。したがって、被検レンズの形態あるいは評価箇所に対応したチャートを用意する必要はない。
【００１２】
また、別の発明は、上述の発明において、アームを互いに交差する２本のアームとし、２本のアームの交差位置から各アームの端部までの間に、複数のチャートユニットを設けたＭＴＦ測定用チャート装置としている。このため、被検レンズの径方向の評価箇所が異なる複数の被検レンズを評価する場合においても、発光するチャートユニットの設定を変えたり、あるいは発光するチャートユニットを予め設定しておくだけで、複数の被検レンズを連続して評価できる。また、同一の被検レンズにおいて、径方向の評価箇所が複数存在する場合においても、チャートユニットを逐一移動させなくても連続して評価できる。
【００１３】
また、別の発明は、上述の発明において、チャートに、光源からの光を透過できる四角形の光透過領域を設け、２本のアームの交差位置から遠い位置に設けられたチャートユニットにあるチャートの光透過領域を、２本のアームの交差位置から近い位置に設けられたチャートユニットにあるチャートの光透過領域よりも大きくしたＭＴＦ測定用チャート装置としている。
【００１４】
このため、品質評価対象となるレンズがテレ状態にあるときとワイド状態にあるときとで、カメラ上に結像するチャート像の大きさを揃えることができる。したがって、ＭＴＦ測定用のエリアに含まれる画素数も同数となり、ＭＴＦの測定は、テレ状態およびワイド状態に依存しない高精度なものとなる。なお、２本のアームの交差位置にあるチャートユニットの光透過領域については、そのチャートユニットの外側にある複数のチャートユニットの光透過領域の間の大きさとし、テレ状態でもワイド状態でも、ＭＴＦの測定精度に大きな影響を与えないようにすると良い。
【００１５】
また、別の発明は、上述の発明において、アームの交差位置からチャートユニットの固定位置までの距離を把握可能な像高目盛りをアームに備えたＭＴＦ測定用チャート装置としている。このため、チャートユニットの移動距離を正確に把握できる。
【００１６】
また、別の発明は、上述の発明において、アームを、光軸と直交する平面上の水平方向からの角度を変更自在としたＭＴＦ測定用チャート装置としている。このため、被検レンズの評価箇所の変化に対応自在となる。
【００１７】
また、別の発明は、レンズの品質検査パラメータとしてのＭＴＦを測定する対象である被検レンズにチャートの像を出射するＭＴＦ測定用チャート装置であって、チャートとチャートの裏側から光をあてる光源とを有する、複数のチャートユニットと、チャートユニットを固定し、光軸と直交する平面上で交差させて配置される複数のアームとを備え、チャートは、光源からの光を透過できる四角形の光透過領域と、その光透過領域を囲むように形成される光非透過領域とから成るスクウェアチャートであり、四角形の光透過領域の互いに平行な２辺が被検レンズの径方向となり、かつ四角形の光透過領域の互いに平行な別の２辺が被検レンズの周方向となるように、チャートユニットをアーム上に設けたＭＴＦ測定用チャート装置としている。
【００１８】
このため、チャートユニットをアーム上で移動させることによって、評価すべき被検レンズの形態に応じた、あるいは評価すべき被検レンズの評価箇所に応じたＭＴＦの測定が可能となる。また、チャートユニットをアーム上の任意の箇所に移動しても、常に、被検レンズの径方向および周方向に平行となる光透過領域の２辺が存在するので、光透過領域と光非透過領域の境界に直角な方向にスキャンすれば、被検レンズの径方向と周方向の２方向の測定ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＭＴＦ測定用チャート装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明のＭＴＦ測定用チャート装置を含むレンズ品質検査システムの外観を示す図である。このレンズ品質検査システムは、ＭＴＦ測定用チャート装置１（以後、単に、「チャート装置１」という）と、ビデオカメラ等のレンズの品質の目安となるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を演算するために必要なデータを測定するためのＭＴＦ測定装置２と、ＭＴＦを演算する処理を行う情報処理装置３と、鏡筒駆動装置４と、モニタ５と、入力装置６とを備えている。なお、チャート装置１の構成部には４０番台までの符号を、ＭＴＦ測定装置２の構成部には５０番台から９０番台までの符号を、情報処理装置３の構成部には１００番台１２０番台までの符号を、それぞれ付している。
【００２１】
チャート装置１は、品質評価対象となるレンズ（以後、「被検レンズ」という）に対して、特定のエッジ抽出エリアにおける全ての周波数成分を含むインパルスを提供する装置である。チャート装置１は、互いにクロスさせた２本のアーム１０と、これら２本のアーム１０の交差位置、その交差位置から各アーム１０の方向に所定距離だけ離れた第１位置、およびその第１位置よりさらに外側に離れた第２位置にそれぞれ配置されたチャートユニット１１と、上述の交差位置を中心とし、２本のアーム１０を固定した中継端子１２と、中継端子１２を支持するスタンド１３とから、主に構成されている。
【００２２】
チャート装置１に設けられているチャートユニット１１は、全部で９個ある。２本のアーム１０の交差位置には、不動に固定される１個のチャートユニット１１ａが設けられている。各アーム１０の第１位置には、４個のチャートユニット１１ｂが可動に固定されている。また、各アーム１０の第２位置には、４個のチャートユニット１１ｃが可動に固定されている。但し、以後、チャートユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃを総称して示すときには、「チャートユニット１１」と称するものとする。
【００２３】
各アーム１０は、２本のポール１０ａ，１０ｂを備え、チャートユニット１１ｂ，１１ｃを２本のポール１０ａ，１０ｂ上を移動できるように固定している。ポール１０ｂの近傍には、像高目盛り１４が備えられている。像高目盛り１４は、チャートユニット１１ｂ，１１ｃを移動した際に、２本のアーム１０の交差位置からどれくらい離れているかを正確に把握できるようにする目盛りである。
【００２４】
また、チャートユニット１１ｂ，１１ｃは、それぞれ、上部にチャートロックレバー１５を備えている。チャートロックレバー１５は、チャートユニット１１ｂ，１１ｃをアーム１０上に固定したりアーム１０上を移動したりする際に操作するレバーである。チャートロックレバー１５を９０度だけ回すと、チャートユニット１１ｂ，１１ｃがアーム１０上を可動な状態となる。次に、チャートユニット１１ｂ，１１ｃを所定の位置に動かし、チャートロックレバー１５を先ほどと逆に９０度だけ回す。この操作によって、チャートユニット１１ｂ，１１ｃをアーム１０上の任意の位置に固定できる。
【００２５】
全てのチャートユニット１１の上下方向の位置を変える場合には、中継端子１２をスタンド１３から引き上げあるいは下げることによって行われる。また、チャート装置１は、２本のアーム１０の角度を変える機構を備えている。かかる機構については、後ほど詳述する。
【００２６】
ＭＴＦ測定装置２は、被検レンズを取り付け、チャート装置１からのインパルスを受け取って、被検レンズの品質を測定するための装置である。また、情報処理装置３は、ＭＴＦ測定装置２からの出力情報を処理すると共に、入力装置６からの入力情報を処理する装置である。鏡筒駆動装置４は、ＭＴＦ測定装置２に取り付けられた鏡筒を駆動する装置である。鏡筒は、被検レンズを備えている。このため、鏡筒を駆動することは、被検レンズをズーム動作させるということを意味する。具体的には、鏡筒を駆動すると、被検レンズを構成している変倍光学系（レンズ群）と合焦光学系（レンズ群）は、それぞれ光軸方向に沿って移動される。モニタ５は、ＭＴＦ測定の条件、品質検査の結果等を表示する装置である。入力装置６は、ＭＴＦ測定の条件等の入力および測定開始コマンドの入力等を行うための装置である。
【００２７】
ＭＴＦ測定装置２の背面には、ＤＣ２４Ｖ出力端子台５０と、チャート制御ポート５１と、ＡＣ電源入力端子５２と、カメラ出力ポート５３と、コントロール５４と、ＲＳ−２３２Ｃ５５とが備えられている。また、情報処理装置３の背面には、ＡＣ電源入力端子１００と、ＰＣＩスロット部１０１と、モニタ接続端子１０２と、キーボード入力端子１０３と、マウス入力端子１０４と、シリアルポート１０５とが備えられている。
【００２８】
ＤＣ２４Ｖ出力端子台５０は、最大１アンペアまで利用可能なサービス電源であり、オプションとして使用可能な駆動工具等の電源として利用可能な出力端子である。チャート制御ポート５１は、チャート装置１のチャート制御回路に接続するためのポートである。ＡＣ電源入力端子５２は、ＡＣ１００から２４０Ｖの電圧を入力するための端子である。カメラ出力ポート５３は、内部のカメラからの画像データをＩＥＥＥ−１３９４ポート１０１ｃを介して情報処理装置３に送る部分である。コントロール５４は、本体制御全般を行うための接続部であり、６４ピンコネクタ接続ポート１０１ｂと接続される。ＲＳ−２３２Ｃ５５は、本体内のステージを制御するための接続部であり、情報処理装置３のシリアルポート１０５に接続される。
【００２９】
ＡＣ電源入力端子１００は、交流電源を入力するための端子である。ＰＣＩスロット部１０１は、５０ピンコネクタ接続ポート１０１ａと、６４ピンコネクタ接続ポート１０１ｂと、ＩＥＥＥ−１３９４ポート１０１ｃとから構成されている。５０ピンコネクタ接続ポート１０１ａは、鏡筒駆動装置４と接続するためのポートである。６４ピンコネクタ接続ポート１０１ｂは、コントロール５４と接続するためのポートである。ＩＥＥＥ−１３９４ポート１０１ｃは、ＭＴＦ測定装置２内部のカメラから画像データを受け取るためのポートである。
【００３０】
モニタ接続端子１０２は、モニタ５に表示するデータを送るための接続端子である。キーボード入力端子１０３は、入力装置６から入力されたデータを受け取るための入力端子である。マウス入力端子１０４は、マウスから入力されたデータを受け取るための入力端子である。鏡筒駆動装置４とＭＴＦ測定装置２に取り付けられた鏡筒とは、ケーブル１３０で接続されている。また、鏡筒駆動装置４の背面にある端子１３１は、情報処理装置３の５０ピンコネクタ接続ポート１０１ａと接続されている。
【００３１】
図２は、レンズ品質検査システムを用いた処理の概要を説明するための図である。
【００３２】
チャートユニット１１は、チャートユニット１１の前面にスクウェアチャート１６の一部を露出した状態で備えている。具体的には、チャートユニット１１の前面には、四角い孔１７があけられており、この四角い孔１７の裏側から、光源からの光を透過できる光透過領域を露出したスクウェアチャート１６が貼り付けられている。このため、チャートユニット１１の裏から入射した光は、光透過領域を通して、被検レンズ６０に届く。
【００３３】
ＭＴＦ測定装置２には、チャート装置１の方向から、被検レンズ６０、顕微鏡６１、カメラの一形態としてのＣＣＤカメラ６２が、順番に配置されている。被検レンズ６０を通った光は、顕微鏡６１を通して拡大されて、ＣＣＤカメラ６２にて像を結ぶ。ＣＣＤカメラ６２では、これをディジタル画像データとして情報処理装置３に送る。
【００３４】
図２に示すように、顕微鏡６１は、被検レンズ６０とＣＣＤカメラ６２とを結ぶ光軸方向（＝Ｚ軸方向）、スクウェアチャート１６の左右方向（＝Ｘ軸方向）およびＸ軸方向とＺ軸方向に直行する軸方向（＝Ｙ軸方向）の３方向に可動に構成されている。特に、顕微鏡６１をＺ軸方向に動かす機構は、被検レンズ６０による結像を、顕微鏡６１の対物レンズ６３を介してＣＣＤカメラ６２に結像させるために重要な機構である。この機構については、後で詳述する。
【００３５】
鏡筒駆動装置４は、被検レンズ６０を備えた鏡筒（後で示す図９に図示される鏡筒７２と同一の鏡筒）をＺ軸方向に駆動する装置である。顕微鏡６１と被検レンズ６０との距離は、顕微鏡６１および鏡筒のいずれをＺ軸方向に駆動しても調整可能となっている。鏡筒駆動装置４によって鏡筒を駆動した場合は、駆動した距離のデータは、情報処理装置３によって管理される。また、鏡筒駆動装置４は、被検レンズ６０に関する情報を内部メモリに格納している。情報処理装置３は、ＣＣＤカメラ６２から送られた画素情報と、鏡筒駆動装置４からの種々のデータに基づきレンズの品質を評価する。情報処理装置３の内部にあるコンピュータ１１０の構成については、次に説明する。
【００３６】
図３は、情報処理装置３の内部にあるコンピュータ１１０の構成を機能的表示によって示す図である。
【００３７】
コンピュータ１１０は、制御部１１１と、プログラム記憶部１１２と、ＭＴＦ演算処理部１１３と、画像表示処理部１１４と、音声出力処理部１１５と、外部インターフェイス１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１とを、それぞれ備えている。
【００３８】
制御部１１１は、コンピュータ１１０の全体の処理動作を制御する構成部であり、主に、１つまたは複数の中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）によって構成される。プログラム記憶部１１２は、ＭＴＦを測定する測定条件のデータ、ＭＴＦを測定するためのプログラム、ＭＴＦの測定結果を画像あるいは音声によって出力するためのプログラム等を記憶したメモリであり、主に、ハードディスクによって構成される。ただし、プログラム記憶部１１２は、ハードディスクではなく、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体を読み込み可能なＣＤ−ＲＯＭドライブ等の構成部であっても良い。すなわち、プログラム記憶部１１２は、ＭＴＦの測定に必要なプログラムを記憶する手段を含んでいれば、その形態は限定されない。
【００３９】
ＭＴＦ演算処理部１１３は、外部のＭＴＦ測定装置２から送られてくる、所定領域（後で述べる「エッジ抽出エリア」をいう）の画素情報、プログラム記憶部１１２に記憶される情報およびプログラムに基づいて、ＭＴＦの演算処理を実行する構成部である。ＭＴＦの演算処理方法については、後で述べる。
【００４０】
画像表示処理部１１４は、モニタ５に、ＭＴＦの測定条件の入力および表示、ＭＴＦの測定結果の表示等を行うと共に、画像情報を記憶しておく構成部であり、主に、ＣＰＵおよびＶＲＡＭ等により構成される。音声出力処理部１１５は、ＭＴＦの測定あるいはＭＴＦの測定結果の表示の際に、画像の表示と別個にあるいは画像の表示と併行して、アラーム、入力指示等の音声を出力させる構成部である。
【００４１】
外部インターフェイス１１６は、画像表示処理部１１４からのデータをモニタ５に送るための接続部である。また、外部インターフェイス１１７は、音声出力処理部１１５からのデータを、モニタ５に併設されているスピーカ（図示省略）に送るための接続部である。
【００４２】
外部インターフェイス１１８は、６４ピンコネクタ接続ポート１０１ｂに接続している接続部であり、コンピュータ１１０からの指示に基づいて、ＭＴＦ測定装置２の全体を制御するために必要な情報を、ＭＴＦ測定装置２側と送受信する接続部である。外部インターフェイス１１９は、情報処理装置３のシリアルポート１０５に接続している接続部であり、顕微鏡６１およびＣＣＤカメラ６２を、前述のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に駆動させるために必要な情報を、ＭＴＦ測定装置２側と送受信する接続部である。
【００４３】
外部インターフェイス１２０は、キーボード入力端子１０３に接続している接続部であり、入力装置６としてのキーボードから入力される情報を、コンピュータ１１０に送るための接続部である。また、外部インターフェイス１２１は、マウス入力端子１０４に接続している接続部であり、入力装置６としてのマウスから入力される情報を、コンピュータ１１０に送るための接続部である。
【００４４】
次に、レンズの品質検査の方法について説明する。
【００４５】
図４は、レンズ品質検査システムを用いたデータ処理の流れを説明するための図である。また、図５は、ＭＴＦの測定に必要な出力を得るためのスクウェアチャート１６の領域を説明するための図である。レンズ品質検査システムは、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）というパラメータを用いて、レンズの品質を評価するシステムである。ＭＴＦは、変調度伝達関数を意味し、振幅の周波数応答特性を示す。全ての周波数成分を含むインパルスを被検レンズ６０に入力し、その出力であるインパルス応答の周波数成分を調べることによって、被検レンズ６０の周波数応答特性、すなわちＭＴＦを測定することができる。以下、その方法につき、簡潔に説明する。
【００４６】
スクウェアチャート１６は、四角い孔１７よりも小さい四角形状の光透過領域１６ａと、その外側の光非透過領域１６ｂとを有している。前述のチャートユニット１１の後部に備えられた光源からの光が光透過領域１６ａから出射すると、その光は被検レンズ６０に入射する。ＭＴＦの測定に必要なステップ応答は、図５（Ａ）に示すように、エッジ抽出エリアＸ（光透過領域１６ａとその周囲の斜線で示す光非透過領域１６ｂとにまたがる点線で囲まれた領域）からのエッジ像に基づく。被検レンズ６０に入射前のステップ関数は、図４に示すステップ関数１８ａのように、エッジを境に０と１との不連続な関数となる。
【００４７】
ステップ関数１８ａで示される光が被検レンズ６０を通ると、被検レンズ６０のレンズ面のうねり等の影響を受けて、エッジ像（ステップ応答）１８ｂのような出力が得られる。次に、このステップ応答１８ｂを微分すると、インパルス応答１９が得られる。続いて、インパルス応答１９を高速フーリエ変換すると、その周波数成分、すなわちＭＴＦ２０を得ることが出来る。
【００４８】
図４に示すように、ＭＴＦ２０には、実線で示すＭＴＦ２０ａと一点鎖線で示すＭＴＦ２０ｂとがある。ここで、チャートユニット１１ｃを例に、ＭＴＦ２０ａとＭＴＦ２０ｂの測定領域につき説明する。実線で示すＭＴＦ２０ａは、図５（Ｂ）に示すように、チャートユニット１１ｃのエッジ抽出エリアＸ（Ｍ）から求めたＭＴＦである。エッジ抽出エリアＸ（Ｍ）は、Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ方向（以後、単に、「Ｍ方向」という）にスキャンして画素データを得るためのエッジ抽出エリアである。Ｍ方向は、被検レンズ６０の径方向に相当する。
【００４９】
一方、図４に示す一点鎖線で示すＭＴＦ２０ｂは、図５（Ｂ）に示すように、チャートユニット１１ｃのエッジ抽出エリアＸ（Ｓ）から求めたＭＴＦである。エッジ抽出エリアＸ（Ｓ）は、Ｓａｇｉｔｔａｌ方向（以後、単に、「Ｓ方向」という）にスキャンして画素データを得るためのエッジ抽出エリアである。Ｓ方向は、被検レンズ６０の周方向（径方向と直角の方向）に相当する。図４に示すＭＴＦの軌跡から明らかなように、ＭＴＦ２０ａの方が、ＭＴＦ２０ｂよりも、高い空間周波数領域で良好な品質を示している。
【００５０】
ＣＣＤカメラ６２は、被検レンズ６０を通して得たエッジ抽出エリアＸの画素情報を情報処理装置３に送る。情報処理装置３は、ＣＣＤカメラ６２から送られた画素情報に基づいて、上述のステップ応答１８ｂ、インパルス応答１９およびＭＴＦ２０の算出を実行する。
【００５１】
このように、本発明では、光透過領域１６ａと光非透過領域１６ｂという２つの領域のエッジを作製しただけのスクウェアチャート１６を使用している。このため、スクウェアチャート１６を使用したＭＴＦの測定は、従来の点像または線像を描いたチャートを使用するＭＴＦの測定に比べて、チャートの作製が容易となる。また、スクウェアチャート１６の中央部分には、スリット状の部分と異なり、透過する光を遮るものがない。このため、ＣＣＤカメラ６２に入射する光量が多くなり、この結果、高速の測定が可能となる。
【００５２】
また、円形の中継端子１２の径方向および周方向に、スクウェアチャート１６の互いに直角となる辺をそろえるようにチャートユニット１１を固定すれば、自動的に、被検レンズ６０の径方向（Ｍ方向）と周方向（Ｓ方向）の２方向のエッジ抽出エリアのＭＴＦを測定することができる。異なる方向のＭＴＦを測定できることは、レンズの品質検査の正確さにつながる。このように、スクウェアチャート１６は、単純な形状でありながら、正確な品質検査ができるチャートである。
【００５３】
レンズ品質検査システムは、原理的に、被検レンズ６０、顕微鏡６１、ＣＣＤカメラ６２等の電気系およびデジタル処理における特性など、総合的な周波数特性を出力する。したがって、得られるＭＴＦは、被検レンズ６０の持つ絶対的な特性ではない。しかし、実際には、測定系の特性は、被検レンズ６０のそれに対して十分に高く、被検レンズ６０の特性を検査しているものとみなしても何ら問題はない。また、光源あるいはフィルターの特性、ＣＣＤカメラ６２の分光感度等は、ＭＴＦ測定装置２の固有値であるため、設計上のＭＴＦとは基本的に比較できない。したがって、判定に用いる規格は、いくつかの被検レンズ６０をサンプリングして、それらのデータに基づいて決定する必要がある。
【００５４】
次に、レンズ品質検査システムを構成するチャート装置１について説明する。
【００５５】
図６は、チャートユニット１１を固定している２本のアーム１０の部分をチャート装置１から抜き出して示す図である。図６に示すチャートユニット１１ａは、「Ｘ」状に交差するアーム１０の交差位置に配置される固定のチャートユニット１１である。チャートユニット１１ｂは、チャートユニット１１ａを中心とする円周上に配置され、その円の径方向に可動のチャートユニット１１である。また、チャートユニット１１ｃは、チャートユニット１１ａを中心とする円周上にあって、チャートユニット１１ｂよりもさらに外側の円周上に配置され、その円の径方向に可動のチャートユニット１１である。
【００５６】
このように、チャートユニット１１ｂ，１１ｃは、光軸に対して同心円上に配置されているので、このレンズ品質検査システムを用いて、Ｍ方向およびＳ方向という２種類の方向で測定ができると共に、Ｍ、Ｓ各方向につき多数の測定ができる。さらに、チャートユニット１１のスクウェアチャート１６には、Ｍ方向およびＳ方向のエッジ抽出エリアが２個づつ存在する。このため、Ｍ、Ｓ方向の２方向のＭＴＦを平均することにより、レンズの高品質な検査を行うことが可能となる。
【００５７】
図７は、チャートユニット１１の拡大正面図である。チャートユニット１１の内部には、四角い孔１７より大きいスクウェアチャート１６が取り付けられている。前述のエッジ抽出エリアＸは、光透過領域１６ａと非光透過領域１６ｂとの境界を含む領域である。
【００５８】
先の図６に示すように、チャートユニット１１ｃの光透過領域１６ａは、チャートユニット１１ｂの光透過領域１６ａよりも大きい。このようにした理由は、被検レンズ６０がテレ状態にあるときとワイド状態にあるときとで、ＣＣＤカメラ６２上に結像するチャート像の大きさを揃える必要からである。以下、この理由につき、詳述する。テレ状態およびワイド状態で被検レンズ６０のＭＴＦを検査するときには、その検査位置が被検レンズ６０の概ね同じ位置となるようにしている。テレ状態のときには、被検レンズ６０の画角は小さくなり、ワイド状態のときには、被検レンズ６０の画角は大きくなる。
【００５９】
このため、被検レンズ６０がテレ状態に駆動されたときには、中央寄りに配置される２種類のチャートユニット、すなわち、チャートユニット１１ｂとチャートユニット１１ａを使用してＭＴＦを測定する。一方、被検レンズ６０がワイド状態に駆動されたときには、チャートユニット１１ｃとチャートユニット１１ａを使用してＭＴＦを測定する。テレ状態およびワイド状態における結像倍率を比較すると、テレ状態における結像倍率の方が大きい。
【００６０】
したがって、テレ状態での光透過領域１６ａを観察したときのチャート像の大きさと、ワイド状態での光透過領域１６ａを観察したときのチャート像の大きさとをできるだけ近づけるには、チャートユニット１１ｂの光透過領域１６ａを、チャートユニット１１ｃの光透過領域１６ａよりも小さくする必要がある。そうすれば、エッジ抽出エリアＸに含まれるＣＣＤの画素数も同数となり、ＭＴＦの測定は、テレ状態およびワイド状態に依存しない高精度なものとなる。なお、中央にあるチャートユニット１１ａの光透過領域１６ａについては、チャートユニット１１ｂの光透過領域１６ａとチャートユニット１１ｃの光透過領域１６ａの間の大きさとし、テレ状態でもワイド状態でも、ＭＴＦの測定精度に大きな影響を与えないようにしている。
【００６１】
図８は、チャート装置１を、ＭＴＦ測定装置２と反対側となる裏側から見た図である。
【００６２】
中継端子１２の裏側には、アームロックレバー２１ａ，２１ｂ（以後、アームロックレバーを総称して説明するときには、「アームロックレバー２１」と称するものとする）が各１個づつ設けられている。また、中継端子１２の左右やや上方には、それぞれ角度目盛り２２ａ，２２ｂと、アーム１０と接続された針２３ａ，２３ｂとが、それぞれ設けられている。アームロックレバー２１は、アーム１０を中継端子１２に対して回転させるためのレバーである。アーム１０の角度は、水平に対して４５度を基準角度とし、プラスマイナス２０度の範囲内で調整可能である。このように、アーム１０の角度を可変としているので、レンズ品質検査システムは、被検レンズ６０の多くの形態に対応可能である。また、同じ形態の被検レンズ６０を使用する場合においても、このチャート装置１は、評価箇所の変更に対応容易である。
【００６３】
また、中継端子１２とスタンド１３との間には、両者１２，１３の距離を変えられるように、中継端子調整部２４が設けられている。その中継端子調整部２４には、高さ調整用ハンドル２５が設けられている。高さ調整用ハンドル２５は、ハンドル上に設けられたグリップ２６と、下方に伸びてスタンド１３に固設されたねじ管２７に挿入されるねじ２８とを有している。したがって、グリップ２６を持って高さ調整用ハンドル２５を回すことによって、中継端子１２とスタンド１３の距離を調整することができる。
【００６４】
図９は、図６に示すチャートユニット１１ｃのＡ−Ａ線断面図であり、一部分解した状態を示す図である。
【００６５】
チャートユニット１１ｃは、スクウェアチャート１６を四角い孔１７の裏側に備えた前面パネル３０と、前面パネル３０の裏側に固着させた四角筒状の反射板３１と、反射板３１を矢印Ｙの方向に挿入して前面パネル３０と合体させるチャートユニットベース３２と、チャートユニットベース３２の裏側に配置されるランプ３３とから、主に構成されている。
【００６６】
前面パネル３０のスクウェアチャート１６の裏側には、第２拡散板である拡散板３４が貼り付けられている。この拡散板３４は、ランプ３３からの光をできるだけ均一に四角い孔１７から出射させるための部材であり、片面をオパールコートしたガラスである。また、四角い孔１７の反対側には、孔が開けられており、その孔の周囲に四角筒状の反射板３１が固着されている。反射板３１は、ランプ３３からの光をチャートユニット１１ｃの外に漏らさずに、前面パネル３０へと送るための部材であり、内面を鏡面に研磨したアルミニウムからなる。ただし、反射板３１の材質は、アルミニウムに限定されることなく、ステンレス鋼等の他の材質であっても良い。
【００６７】
チャートユニットベース３２は、前面パネル３０側を反射板３１が挿入可能な凹部とし、後部側にランプ３３を取り付け可能な貫通孔（第１貫通孔３５および第２貫通孔３６）を設けた部材である。第１貫通孔３５は、反射板３１を取り付ける側に、反射板３１の開口部よりも小さな孔として設けられている。また、第１貫通孔３５の裏側には、第１拡散板である拡散板３７が貼り付けられている。ランプ３３からの光をできるだけ均一に反射板３１へと出射するためである。第２貫通孔３６は、ランプ３３を取り付ける側に、ランプ３３の開口部よりも小さな孔で設けられている。
【００６８】
ランプ３３の後部には、白色光を放つハロゲンランプ（光源）３８と、光源３８をランプ３３に固定して、外部の電源からの電気を光源３８に送る接続端子（図示省略）を有するランプソケット３９とが設けられている。ランプ３３は、光源３８を中心として半球面状の反射板から構成されている。このため、光源３８からの光は、半球面状の反射板で中央部分へと集光されて第２貫通孔３６へと入射する。光源３８に白色光を放つ光源を採用しているので、被検レンズ６０の実際の使用環境下における評価が可能となる。しかも、単色光を放つ光源に比べて、安価な光源を採用できる。
【００６９】
ランプ３３は、チャートユニットベース３２に接続するフランジ部分の一端を皿ビス４０で挟み、同フランジ部分の他端をフリーとして、チャートユニットベース３２に取り付けられている。ランプ３３のフランジ部分の他端近傍には、その他端をチャートユニットベース３２の方向に押しつけるように、押さえバネ４１が設けられている。光源３８の交換の際には、ランプソケット３９を外して、ランプ３３を押さえバネ４１の方に寄せて、皿ビス４０からランプ３３のフランジ部分の一端を外すという方法が採られる。
【００７０】
チャートユニット１１ｃが上述のような構成であるため、光源３８からの光は、第２貫通孔３６を通って、拡散板３７にて拡散されて、第１貫通孔３５から反射板３１内に入射する。反射板３１を通った光は、前面パネル３０内に入って、拡散板３４で拡散され、スクウェアチャート１６の光透過領域１６ａから外部に出射する。このチャートユニット１１ｂ，１１ｃでは、拡散板３７および拡散板３４が採用されているため、光透過領域１６ａから出射する光は、同領域１６ａ内でほぼ均一化される。
【００７１】
また、チャートユニットベース３２の内部に反射板３１が設けられているので、光源３８からの光が漏光する危険性が少ない。しかも、反射板３１の孔の大きさは、反射板３７よりも小さいので、反射板３１の孔を通過する光の光度は、反射板３１の孔の面積内において均一化されている。なお、図９は、チャートユニット１１ｃの構成を示した図であるが、チャートユニット１１ａ，１１ｂの構成も、光透過領域１６ａの大きさが異なるだけで、図９に示すチャートユニット１１ｃの構成と同一である。
【００７２】
次に、レンズ品質検査システムを構成するＭＴＦ測定装置２について説明する。
【００７３】
図１０は、ＭＴＦ測定装置２と鏡筒駆動装置４とを示す斜視図であり、ＭＴＦ測定装置２の内部構成の一部を透過的に示した図である。また、図１１は、ＭＴＦ測定装置２の正面図である。ＭＴＦ測定装置２の正面（チャート装置１の方向を向いた面）には、被検レンズ６０を備える鏡筒７２を固定するためのフランジである鏡筒取り付け治具台座８０が設けられている。鏡筒７２は、鏡筒駆動装置４とケーブル１３０で接続されており、被検レンズ６０をズーム動作可能としている。また、ＭＴＦ測定装置２の上面には、上蓋７０が設けられている。上蓋７０は、ディンプルノブ７１を掴んで開閉可能である。
【００７４】
また、ＭＴＦ測定装置２の内部には、図１０に点線で示すように、２つの略台形の保持板としての垂直保証台９０が、鏡筒取り付け治具台座８０を備えた面（正面パネル）と底面との間に設けられている。垂直保証台９０は、鏡筒取り付け治具台座８０を備えた面に、ボルト９１によって固定されている。また、垂直保証台９０は、鏡筒取り付け治具台座８０を備えた面と底面とに挟まれた部分の角度を正確に９０度となるように設計されている。加えて、垂直保証台９０の厚みは、１０ミリ以上の厚みである。このため、鏡筒内の被検レンズ６０の光軸とＭＴＦ測定装置２の内部の顕微鏡６１の光軸の平行度を確保できる。ただし、垂直保証台９０の厚みは、１０ミリ以上としなくても、７ミリ等の１０ミリ以下の任意な厚みであっても良い。
【００７５】
図１１に示すように、鏡筒取り付け治具台座８０には、被検レンズ６０を備えた鏡筒７２を挟持して固定するためのＥ形止め歯８１が固定されている。また、鏡筒取り付け治具台座８０は、４個のネジ８２でＭＴＦ測定装置２の正面に取り付けられている。また、ＭＴＦ測定装置２の正面には、鏡筒取り付け治具台座８０の位置決め用のキー溝８３が設けられている。したがって、鏡筒取り付け治具台座８０をＭＴＦ測定装置２に取り付ける際には、キー溝８３を基準に鏡筒取り付け治具台座８０を位置決めしてから、４個のネジ８２が締められる。
【００７６】
一方、鏡筒取り付け治具台座８０をＭＴＦ測定装置２から取り外す際には、４個のネジ８２を外し、前方にまっすぐ引き出す。また、ＭＴＦ測定装置２の底面には、その４つ角に各１個づつのアジャスタ９２が設けられている。アジャスタ９２の高さを調整することによって、チャート装置１との高さの調整、ＭＴＦ測定装置２の平行を図ることが可能となる。
【００７７】
図１２は、鏡筒７２を取り付けていない状態の鏡筒取り付け治具台座８０の斜視図である。
【００７８】
鏡筒取り付け治具台座８０は、被検レンズ６０の光軸が顕微鏡６１の光軸と平行になるように固定すると共に、被検レンズ６０と顕微鏡６１との距離を調整し、正確な焦点調整を可能とするための部材である。鏡筒取り付け治具台座８０に設けられたＥ形止め歯８１は、２本の止め歯８１ａ，８１ｂから構成されている。鏡筒７２は、これら２本の止め歯８１ａ，８１ｂに挟持された状態で鏡筒取り付け治具台座８０に固定される。２本の止め歯８１ａ，８１ｂは、図１２に示すように、２本の止め歯８１ａ，８１ｂの端部を通るボルト８４を締めることによって、鏡筒７２を固定可能な構造を有している。また、Ｅ形止め歯８１は、止め歯固定部材８５によって、鏡筒取り付け治具台座８０に固定されている。
【００７９】
また、鏡筒取り付け治具台座８０の略中央には、表裏方向に貫通する角孔８６が設けられている。角孔８６は、被検レンズ６０上に結像するスクウェアチャート１６の像を、ＭＴＦ測定装置２内部の顕微鏡６１内に入射するための孔である。角孔８６の左辺および右辺には、表方向に凸となる鏡筒支持プレート８７が設けられている。鏡筒７２の裏面は、鏡筒支持プレート８７の表面に接触した状態で、鏡筒取り付け治具台座８０に固定される。
【００８０】
鏡筒支持プレート８７の表面および鏡筒取り付け治具台座８０のフランジ裏面８８（以後、単に、「裏面８８」という）は、互いに正確に平行であって、かつ双方とも光軸に対して正確に垂直となるように設けられている。このため、鏡筒７２を鏡筒取り付け治具台座８０に取り付けた状態において、被検レンズ６０は、被検レンズ６０の光軸が裏面８８に対して垂直になるように配置されている。この結果、被検レンズ６０上に結像したスクウェアチャート１６の像は、被検レンズ６０の光軸と対物レンズ６３の光軸とが平行になるように位置している顕微鏡６１に入射する。
【００８１】
図１３は、ＭＴＦ測定装置２の内部構成を示す側面図である。また、図１４は、ＭＴＦ測定装置２の内部の一部分を透過的に示す正面図である。具体的には、図１４中で実線で描かれた顕微鏡６１、第１プレート６４ａ、第２プレート６４ｂ、ドライバ６７ａ、ドライバ６７ｂおよびドライバ６７ｃは、ＭＴＦ測定装置２の内部に配置される構成部でありながら、図１４において透過的に描かれている。
【００８２】
図１３に示すように、ＭＴＦ測定装置２には、その前方から、被検レンズ６０を有する鏡筒７２と、鏡筒７２の光軸と光軸を平行に配置されている対物レンズ６３を有する顕微鏡６１と、顕微鏡６１の後部に配置されるＣＣＤカメラ６２とを備えている。なお、鏡筒７２の光軸と対物レンズ６３の光軸が平行という意味は、両方の光軸が一致している場合も含めた状態を意味するものとする。また、ＭＴＦ測定装置２には、図１３および図１４に示すように、顕微鏡６１の側面に沿う第１プレート６４ａと、その第１プレート６４ａから顕微鏡６１の下面に沿って略直角に伸びる第２プレート６４ｂとから構成されるステージ６４が設けられている。
【００８３】
第１プレート６４ａの上方であって、かつ対物レンズ６３の近傍には、変位センサ６５が設けられている。変位センサ６５は、その先端と鏡筒取り付け治具台座８０の裏面８８との距離に基づいて、対物レンズ６３と被検レンズ６０との距離を調整し、対物レンズ６３上において、スクウェアチャート１６のチャート像の焦点を合わせるようにするためのセンサである。変位センサ６５は、変位センサ取り付け板６６ａに固定されている。また、変位センサ取り付け板６６ａには、センサ位置調整ツマミ６６ｂが設けられている。変位センサ６５の位置は、情報処理装置３における設定に基づいて自動調整可能であると共に、手動で調整可能でもある。変位センサ６５の機能については、後述する。
【００８４】
図１４に示すように、第１プレート６４ａを挟んで顕微鏡６１の反対側には、Ｙ軸方向（ＭＴＦ測定装置２の高さ方向）に顕微鏡６１を可動なドライバ６７ａが備えられている。また、第２プレート６４ｂの下方には、Ｘ軸方向（図１４に示すＭＴＦ測定装置２において、左右方向）に顕微鏡６１を可動なドライバ６７ｂが備えられている。さらに、ＭＴＦ測定装置２内部の底面には、Ｚ軸方向（図１４を描いた紙面に対し表裏方向）に顕微鏡６１を可動なドライバ６７ｃが備えられている。
【００８５】
ドライバ６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、それぞれ、情報処理装置３における設定に基づいて移動可能である。なお、ドライバ６７ａ，６７ｂには、図１３に示すように、それぞれボタン６８ａ，６８ｂが設けられている。ボタン６８ａまたはボタン６８ｂを押すことによって、顕微鏡６１をそれぞれＹ軸方向またはＸ軸方向に手動で移動させることができる。また、ドライバ６７ｃは、変位センサ６５と接続されており、変位センサ６５の検出結果に基づいて、顕微鏡６１をＺ軸方向に移動させることができる。また、図１３に示すように、ＭＴＦ測定装置２内部の後部には、電力供給装置６９が設けられており、外部からＭＴＦ測定装置２内の構成部に電力を供給可能となっている。
【００８６】
ユーザは、情報処理装置３に接続されたモニタ５上において、Ｆｒｏｍ（開始点）、Ｔｏ（終了点）、Ｄｉｖｉｓｉｏｎ（分割数）の３種のパラメータを指定することができる。開始点および終了点は、ミリ単位で指定可能である。スキャンは、開始点と終了点の間を分割数で割った間隔値で実行される。座標は、Ｚ軸（光軸と平行の軸）の原点をゼロとし、被検レンズ６０側をマイナスに、顕微鏡６１側をプラスとして決められている。
【００８７】
スキャン可能な範囲は、Ｚ軸のオフセットがゼロの時に、プラスマイナス０．４５ｍｍとしている。オフセットがある場合には、スキャン可能な範囲も異なる。例えば、Ｚ軸オフセットがプラス０．１ｍｍであった場合には、スキャン可能な範囲は、マイナス０．５５ｍｍからプラス０．３５ｍｍとなる。
【００８８】
ここで、レンズ品質検査システムのＭＴＦ測定装置２、情報処理装置３およびモニタ５をオンにして焦点調整を行う方法について説明する。
【００８９】
図１５は、このレンズ品質検査システムの電源をオンにして焦点調整を行う方法について説明するための図である。レンズ品質検査システムを起動すると、ステージ６４の位置が初期化され、原点に復帰する。原点は、予め、情報処理装置３内のメモリに書き込まれている。図１５に示すように、初期の像面位置Ｐは、鏡筒取り付け治具台座８０の表方向の面（チャート装置１の方向の面）からチャート装置１の方向に光軸（図１５中、１点鎖線で示す軸）上を９．７ｍｍだけ移動した点（鏡筒取り付け治具台座８０のフランジ面をゼロとすると、−９．７ｍｍの位置）としている。
【００９０】
ただし、情報処理装置３のメモリ内に格納されたコンピュータソフトウェアを利用して設定する項目「ｂａｓｉｓ ｓｅｔｕｐ」の項目「Ｚ ｓｅｒｖｏ ｃｏｎｔｒｏｌ」におけるオフセット値がゼロでない場合には、初期の像面位置Ｐは、前記−９．７ｍｍにオフセット値を加算した位置に復帰する。なお、初期の像面位置Ｐは、前記の−９．７ｍｍに限定されるものではなく、−１０．０ｍｍ、−８．５ｍｍ等の任意の値としても良い。
【００９１】
原点調整を行うには、それぞれの治具に合った原点調整具を作製するか、光軸と像面の保証された鏡筒を用意する必要がある。例えば、像面位置の中心にクロスタイプのレクチルの中心を一致させた基準治具を採用すると良い。かかる基準治具を取り付けた状態で、実際に顕微鏡６１で観察しながら、原点調整が行われる。以下、原点調整方法について説明する。
【００９２】
このレンズ品質検査システムの電源をオンにし、モニタ５上に表示されている「ＡＤＪＵＳＴ」ボタンが押されると、Ｘ、ＹおよびＺの３軸とＣＣＤカメラ６２のゲインがリアルタイムに制御できるウィウンドウが開く。この状態において、「ＨＯＭＥ」ボタンを押すと、対物レンズ６３は、原点、すなわちステージ６４の可動範囲の中心である（Ｘ，Ｙ＝１０００，１０００）に復帰する。ユーザは、画像を見ながら、「ＪＯＧ」ボタンでＸおよびＹの中心を調整することができる。
【００９３】
また、ピントは、微小であれば、「Ｏｆｆｓｅｔ」ボタンにて調整可能である。「Ｏｆｆｓｅｔ」ボタンは、プラスマイナス０．４５ｍｍの範囲で調整可能である。ただし、オフセット値が大きいと、焦点をＣＣＤモード（顕微鏡６１を移動させるモード）で使用する際に、検索レンジが狭くなる。ピント調整のために顕微鏡６１をＺ軸上を大きく移動させる場合には、図１３に示した上蓋７０を開けて、変位センサ６５のセンサ位置調整ツマミ６６ｂを回して焦点調整し、調整できた位置をＺ軸上の原点とする。
【００９４】
このレンズ品質検査システムでは、通常の像面に対し撮像範囲が狭いため、像面を一度に撮像することが困難である。このため、顕微鏡６１と組み合わせたＣＣＤカメラ６２を、ステージ６４で目的の検査位置まで移動させて撮像する必要がある。この際、ステージ６４の真直度、治具取り付け基準面とステージ６４との平行度の誤差によって、顕微鏡６１の焦点が検査像面に対して平行移動しないことがある。このような状況になると、ＭＴＦの値にも誤差が生じる危険性がある。このレンズ品質検査システムでは、かかるＭＴＦの値の誤差を無くするため、顕微鏡６１が上記の基準面との距離を一定に保つように、光軸の方向（＝Ｚ軸方向）の制御をしている。
【００９５】
図１６は、レンズ品質検査システムにおける像面補償制御を説明するための図で、ＭＴＦ測定装置２内の変位センサ６５の近傍を拡大して示す図である。
【００９６】
先に図１３に基づいて説明したように、変位センサ６５（図１６中、黒色で示された部分）は、顕微鏡６１と一体的に移動可能なように、変位センサ取り付け板６６ａに固定されている。この変位センサ６５は、約０．４ミクロンの分解能を持ち、測定誤差をプラスマイナス１ミクロン以内に低減可能な渦電流式センサである。センサ部のコイルと変換部のコンデンサによりＬＣ共振回路を形成し、この回路を水晶発振器により共振状態にすると、センサ部と測定対象物との距離によって、測定対象物に生じる渦電流損が距離の対数に反比例する。センサ部のインダクタンスは、距離の対数に比例する。
【００９７】
このような変位センサ６５を用いているため、鏡筒取り付け治具台座８０の裏面８８とセンサ６５の先端との距離Ｔが変化すると、共振回路の端子電圧が、上記裏面８８とセンサ６５の先端との間の基準距離（０．５ｍｍ）の時と異なる共振電圧となる。この共振電圧を基準距離時の電圧となるようにフィードバックして、変位センサ取り付け板６６ａを両矢印Ｙのように移動することによって、鏡筒取り付け治具台座８０の裏面８８と変位センサ６５の先端との距離Ｔを、０．５ｍｍに保持することができる。このＭＴＦ測定装置２は、上述の距離Ｔを０．５ｍｍにした時に、対物レンズ７２と被検レンズ６０との光軸（図１６中、一点鎖線で示す軸）上の距離が、被検レンズ６０上のチャート像をピンぼけしない正確な像として拡大できる距離となるようにしている。
【００９８】
また、変位センサ６５を変位センサ取り付け板６６ａから外し、変位センサ取り付け板６６ａをその略中心を通る一点鎖線を中心軸として１８０度回転させることによって、変位センサ６５の測定箇所を変えることができる。図１６において、実線と点線の白抜きで示す変位センサは、黒色で塗りつぶした変位センサ６５の位置（初期位置）を変更したときの状態を示したものである。このように、変位センサ６５の測定箇所を変えることによって、鏡筒取り付け治具台座８０の形状、あるいはその裏面８８の状態に応じた計測が可能となる。
【００９９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、次のような種々変更した実施の形態として実施可能である。
【０１００】
上述の実施の形態では、カメラとしてＣＣＤカメラ６２を採用したが、ＣＣＤカメラ６２以外のカメラを採用しても良い。
【０１０１】
被検レンズ６０と顕微鏡６１の内、いずれか一方のみをＺ軸方向に移動するようにしても良い。また、顕微鏡６１自体をＺ軸方向に動かないように固定し、対物レンズ６３をＺ軸方向に移動できる機構を採用しても良い。また、被検レンズ６０または顕微鏡６１を、チャート装置１に近づけたり、あるいはチャート装置１から遠ざけたりできるように、Ｚ軸の双方向に可動自在とせずに、いずれか一方向のみに可動自在にしても良い。
【０１０２】
また、変位センサ６５は、被検レンズ６０と対物レンズ６３との距離を一定に制御するために、間接的に、鏡筒取り付け治具台座８０の裏面８８と変位センサ６５の先端との距離Ｔを測定し、その距離Ｔを一定にする制御を行っている。しかし、被検レンズ６０と対物レンズ６３との距離を、直接計測して、制御するようにしても良い。また、変位センサ６５は、渦電流式のセンサではなく、光センサ等の他の種類のセンサであっても良い。ただし、ミクロンオーダ、サブミクロンオーダの制御を、安価に実現するには、渦電流式のセンサを採用するのが好ましい。
【０１０３】
また、変位センサ６５と顕微鏡６１とはステージ６４を介して一体的に移動可能であるが、変位センサ６５と顕微鏡６１とを別個に移動可能としても良い。その場合には、変位センサ６５の計測に基づいて、その計測した距離だけ、顕微鏡６１あるいは対物レンズ６３が移動する機構を採用することができる。
【０１０４】
スクウェアチャート１６は、上述の実施の形態では、四角い光透過領域１６ａの周囲を四角いリング形状の光非透過領域１６ｂが囲った、四角い外形を有するチャートである。しかし、外形は、四角形状である必要はなく、丸でも三角形状でも良い。また、光非透過領域１６ｂは、完全に、光透過領域１６ａを囲う形状ではなく、四角い光透過領域１６ａの３辺のみをコの字型で囲った領域であっても良い。さらに、光非透過領域１６ｂは、四角い光透過領域１６ａの２辺のみを鍵型に囲った領域であっても良い。
【０１０５】
また、チャート装置１は、必ずしも、アーム１０の交差位置にチャートユニット１１を備えていなくても良い。光源３８は、ハロゲンランプではなく、キセノンランプ等の他の光源であっても良い。さらに、光源３８は、単色光を放つ光源（例えば、ＬＥＤ）でも良い。
【０１０６】
また、上述の実施の形態では、２枚の拡散板（拡散板３４および拡散板３７）を配置しているが、３枚以上あるいは１枚でも良い。また、反射板３１を挟む両方向に、１枚づつの拡散板を配置するのではなく、反射板３１の光源３８側あるいはその反対側に、２枚以上の拡散板を配置するようにしても良い。また、上述の実施の形態で採用される拡散板３４，３７は、オパールコートされているが、曇り硝子の処理をされたものでも良い。
【０１０７】
また、反射板３１の孔形状は、四角形状以外の形状でも良い。特に、光透過領域１６ａの形状が四角形状でない場合には、反射板３１の孔形状も光透過領域１６ａの形状に合わせて、四角形状以外の形状にしても良い。さらに、反射板３１の孔形状は、光透過領域１６ａの形状に必ずしも合わせなくても良い。特に、反射板３１の孔の大きさが光透過領域１６ａの大きさよりも大きい場合には、光透過領域１６ａ内の光度の均一化が可能である。また、反射板３１の孔の大きさを、第１拡散板としての拡散板３７よりも大きくしても良い。第２拡散板としても拡散板３４によって、ある程度、光透過領域１６ａ内の光度の均一化を図ることが可能だからである。ただし、反射板３１の孔の面積内においてもできるだけ光度の均一化を図る方が好ましいので、反射板３１の孔を拡散板３７よりも小さくする方が、より好ましい。
【０１０８】
また、アーム１０は、２本に限定されず、３本以上であっても良い。また、チャートユニット１１は、アーム１０の公差位置から端部までの間に２個ではなく、１個、あるいは３個以上設けても良い。また、像高目盛り１４に代用して、チャートユニット１１のアーム１０の交差位置からの距離を表示するデジタルメータを採用しても良い。
【０１０９】
また、アーム１０は、交差する２本を別個独立に、水平方向からの角度を変更できる機構を有するものであっても良いし、はさみのごとく、２本が連動して互いの角度を増減する機構を有するものでも良い。
【０１１０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＭＴＦ測定用のチャートの作製を容易にし、かつ高精度なＭＴＦ測定を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＭＴＦ測定用チャート装置の好適な実施の形態を含むレンズ品質検査システムの外観を示す図である。
【図２】図１に示すレンズ品質検査システムを用いた処理の概要を説明するための図である。
【図３】図２に示す情報処理装置の内部にあるコンピュータの構成を機能的表示によって示す図である。
【図４】図１に示すレンズ品質検査システムを用いたデータ処理の流れを説明するための図である。
【図５】図１に示すレンズ品質検査システムにおけるＭＴＦの測定に必要な出力を得るためのスクウェアチャートの領域を説明するための図であり、図５（Ａ）は、エッジ抽出エリアＸを示す図であり、図５（Ｂ）は、チャートユニットのエッジ抽出エリアＸ（Ｓ）およびエッジ抽出エリアＸ（Ｍ）を示す図である。
【図６】図１に示すＭＴＦ測定用チャート装置から、チャートユニットを固定している２本のアームの部分を抜き出して示す図である。
【図７】図６に示すチャートユニットの拡大正面図である。
【図８】図１に示すＭＴＦ測定用チャート装置を、ＭＴＦ測定装置と反対側となる裏側から見た図である。
【図９】図６に示すチャートユニットのＡ−Ａ線断面図であり、一部分解した状態を示す図である。
【図１０】図１に示すＭＴＦ測定装置と鏡筒駆動装置とを示す斜視図であり、ＭＴＦ測定装置の内部構成の一部を透過的に示した図である。
【図１１】図１０に示すＭＴＦ測定装置の正面図である。
【図１２】図１２に示す鏡筒取り付け治具台座であって、鏡筒を取り付けていない状態の斜視図である。
【図１３】図１０に示すＭＴＦ測定装置の内部構成を示す側面図である。
【図１４】図１０に示すＭＴＦ測定装置の内部の一部分を透過的に示す正面図である。
【図１５】図１に示すのレンズ品質検査システムの電源をオンにして焦点調整を行う方法について説明するための図である。
【図１６】図１に示すレンズ品質検査システムにおける像面補償制御を説明するための図で、ＭＴＦ測定装置内の変位センサの近傍を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１ チャート装置（ＭＴＦ測定用チャート装置）
２ ＭＴＦ測定装置
３ 情報処理装置
４ 鏡筒駆動装置
５ モニタ
６ 入力装置
１０ アーム
１１ チャートユニット（ＭＴＦ測定用チャートユニット）
１１ａ チャートユニット（ＭＴＦ測定用チャートユニット）
１１ｂ チャートユニット（ＭＴＦ測定用チャートユニット）
１１ｃ チャートユニット（ＭＴＦ測定用チャートユニット）
１４ 像高目盛り
１５ チャートロックレバー
１６ チャート（スクウェアチャート）
１６ａ 光透過領域
１６ｂ 光非透過領域
１７ 四角い孔
３１ 反射板
３３ ランプ
３４ 拡散板（第２拡散板）
３７ 拡散板（第１拡散板）
３８ ハロゲンランプ（光源）
６０ 被検レンズ
６１ 顕微鏡
６２ ＣＣＤカメラ（カメラ）
６３ 対物レンズ
６４ ステージ
６５ 変位センサ（渦電流式センサ）
７２ 鏡筒
８０ 鏡筒取り付け治具台座（フランジ）
８７ 取り付け面
８８ 裏面（フランジ裏面）
９０ 垂直保証台（保持板）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chart device for MTF measurement that emits an image of a chart in order to measure MTF indicating the quality of a lens used in an optical product such as a video camera.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an MTF measurement system has been used to measure an MTF (Modulation Transfer Function), which is a measure of the quality of a lens used in a video camera or the like. A conventional MTF measurement system provides a slit that is illuminated from the back at the position of the subject, detects the output of the slit image formed on the lens to be measured, and calculates the MTF by Fourier transforming this. ing. The MTF is a parameter for evaluating the imaging performance of the test lens.
[0003]
The MTF measurement system is broadly divided into a chart element having a required spatial frequency with a light source arranged on the back side, an MTF measurement apparatus for obtaining an imaging output by arranging a test lens at an imaging position of the chart element, It is divided into an information processing device that calculates MTF based on the output. In order to accurately measure MTF, the illuminance unevenness of the light source arranged on the back side of the chart element, the position unevenness of the area consisting of white and black stripes on the chart element, and the sensitivity unevenness of the pixel of the CCD camera are reduced as much as possible. There is a need to. As an invention aimed at reducing the above-mentioned various unevennesses, for example, the invention described in Patent Document 1 can be cited. Further, as an invention aimed at increasing the resolution at the time of detecting the imaging output and achieving high-precision MTF measurement, for example, the invention described in Patent Document 2 can be cited.
[0004]
On the other hand, there is almost no distortion at the center of the test lens, but distortion is large at the periphery of the test lens. For this reason, the imaging output obtained through the periphery of the lens tends to be inaccurate. In order to solve this problem, an invention employing a chart for MTF measurement in which distortion of a lens is corrected is also known (see Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-4-062448
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-068674
[Patent Document 3]
JP-A-11-142292
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional lens quality inspection system has the following problems. That is, the chart for MTF measurement is not suitable for various types of test lenses to be subjected to chart quality inspection. A conventional MTF measurement chart is one in which the position of the chart is fixed in advance as disclosed in Patent Document 1. For this reason, when another test lens is attached, it is necessary to use a chart corresponding to the test lens. Also, when evaluating the same type of test lens, it is necessary to change the chart if it is desired to evaluate another part on the lens surface. In this way, changing the chart every time the lens to be examined or the evaluation location is changed is not bothersome for the user who performs quality evaluation.
[0007]
On the other hand, the conventional chart for MTF measurement, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 3, is composed of a striped pattern of the required spatial frequency. For this reason, the MTF is easily affected by the position unevenness of the region composed of the stripe pattern, and it is difficult to measure with high accuracy. Further, as disclosed in Patent Document 2, a chart having a pinhole type light transmission region is also known, and the MTF is hardly affected by the accuracy of the chart to some extent.
[0008]
However, when scanning the pinhole, the edge of the curve is scanned, so the boundary line between the area where light is transmitted and the area where light is not transmitted is seen at the pixel size level. It becomes an uneven boundary line. For this reason, it is difficult to produce a highly accurate chart, and even if a highly accurate chart can be produced, an uneven boundary line cannot be avoided, and the accuracy of the MTF is limited.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to facilitate the production of a chart for MTF measurement and to enable highly accurate MTF measurement.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is an MTF measurement chart device that emits an image of a chart to a lens to be measured for measuring MTF as a quality inspection parameter of the lens, from the back side of the chart and the chart. A plurality of chart units each having a light source that radiates light, and a plurality of arms that are arranged so as to intersect with each other on a plane orthogonal to the optical axis. The MTF measurement chart device is attached to the arm so as to be movable in the direction.
[0011]
Therefore, the position of the chart unit on the arm is changed when measuring the MTF of the test lens having a different form (shape, size, etc.) or when the evaluation point is different even if the test lens has the same form. Thus, the MTF can be measured. Therefore, it is not necessary to prepare a chart corresponding to the form of the test lens or the evaluation location.
[0012]
Another invention is the MTF measurement according to the above-mentioned invention, wherein the arms are two arms that cross each other, and a plurality of chart units are provided between the crossing position of the two arms and the end of each arm. Chart device. For this reason, even when evaluating a plurality of test lenses having different evaluation locations in the radial direction of the test lens, by simply changing the setting of the chart unit that emits light or setting the chart unit that emits light in advance, A plurality of test lenses can be continuously evaluated. Further, even when there are a plurality of radial evaluation points in the same lens to be examined, it is possible to continuously evaluate without moving the chart unit one by one.
[0013]
According to another invention, in the above-described invention, the chart is provided with a rectangular light transmission region capable of transmitting light from a light source, and the chart is provided in a chart unit provided at a position far from the intersection of two arms. The MTF measurement chart device is configured such that the light transmission region is larger than the light transmission region of the chart in the chart unit provided at a position close to the intersection position of the two arms.
[0014]
For this reason, the size of the chart image formed on the camera can be made uniform when the lens to be evaluated for quality is in the tele state and in the wide state. Therefore, the number of pixels included in the MTF measurement area is also the same, and the MTF measurement is highly accurate independent of the tele state and the wide state. Note that the light transmission area of the chart unit at the intersection of the two arms is the size between the light transmission areas of the plurality of chart units outside the chart unit. It is advisable not to greatly affect the measurement accuracy.
[0015]
Another invention is the MTF measurement chart device according to the above-described invention, wherein the arm has an image height scale capable of grasping the distance from the crossing position of the arms to the fixed position of the chart unit. For this reason, the movement distance of the chart unit can be accurately grasped.
[0016]
In another invention, in the above-described invention, the arm is an MTF measurement chart device in which an angle from a horizontal direction on a plane orthogonal to the optical axis can be changed. For this reason, it becomes possible to respond to changes in the evaluation location of the lens to be examined.
[0017]
Another invention is an MTF measurement chart device that emits an image of a chart to a lens to be measured that measures MTF as a quality inspection parameter of the lens, and is a light source that applies light from the chart and the back side of the chart A plurality of chart units, and a plurality of arms fixed to the chart unit and arranged to intersect with each other on a plane orthogonal to the optical axis, and the chart is a rectangular light that can transmit light from the light source It is a square chart composed of a transmission region and a light non-transmission region formed so as to surround the light transmission region, and two parallel sides of the rectangular light transmission region are the radial direction of the test lens, and the rectangular chart A chart device for MTF measurement in which a chart unit is provided on an arm so that two parallel sides of the light transmission region are in the circumferential direction of the test lens. .
[0018]
Therefore, by moving the chart unit on the arm, it is possible to measure the MTF according to the form of the lens to be evaluated or according to the evaluation location of the lens to be evaluated. Even if the chart unit is moved to an arbitrary position on the arm, there are always two sides of the light transmission region parallel to the radial direction and the circumferential direction of the lens to be measured. Scanning in a direction perpendicular to the boundary of the region allows measurement in two directions, the radial direction and the circumferential direction of the lens to be examined.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an MTF measurement chart device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a view showing an appearance of a lens quality inspection system including the MTF measurement chart device of the present invention. This lens quality inspection system is necessary for calculating an MTF measurement chart device 1 (hereinafter simply referred to as “chart device 1”) and an MTF (Modulation Transfer Function) that serves as a standard for the quality of a lens such as a video camera. An MTF measuring device 2 for measuring various data, an information processing device 3 for performing processing for calculating MTF, a lens barrel driving device 4, a monitor 5, and an input device 6. In addition, the code | symbol from the 40th series to the structure part of the chart apparatus 1, the code | symbol from the 50th to the 90th series to the structure part of the MTF measuring apparatus 2, and the code | symbol from the 100th to the 120th order to the component part of the information processing apparatus 3 The symbols are attached respectively.
[0021]
The chart apparatus 1 is an apparatus that provides an impulse including all frequency components in a specific edge extraction area to a lens (hereinafter referred to as “test lens”) that is a quality evaluation target. The chart device 1 includes two arms 10 that are crossed with each other, a crossing position of the two arms 10, a first position that is a predetermined distance away from the crossing position in the direction of each arm 10, and the first position From the chart unit 11 arranged at the second position farther outward, the relay terminal 12 having the two arms 10 fixed around the above-mentioned intersection position, and the stand 13 supporting the relay terminal 12 , Mainly composed.
[0022]
There are nine chart units 11 provided in the chart apparatus 1 in total. One chart unit 11a that is fixedly fixed is provided at the crossing position of the two arms 10. Four chart units 11b are movably fixed to the first position of each arm 10. Further, four chart units 11c are movably fixed to the second position of each arm 10. However, hereinafter, the chart units 11a, 11b, and 11c are collectively referred to as “chart unit 11”.
[0023]
Each arm 10 includes two poles 10a and 10b, and the chart units 11b and 11c are fixed so as to be movable on the two poles 10a and 10b. An image height scale 14 is provided in the vicinity of the pole 10b. The image height scale 14 is a scale that makes it possible to accurately grasp how far from the intersection position of the two arms 10 when the chart units 11b and 11c are moved.
[0024]
Each of the chart units 11b and 11c includes a chart lock lever 15 at the top. The chart lock lever 15 is a lever operated when the chart units 11 b and 11 c are fixed on the arm 10 or moved on the arm 10. When the chart lock lever 15 is turned by 90 degrees, the chart units 11b and 11c are movable on the arm 10. Next, the chart units 11b and 11c are moved to predetermined positions, and the chart lock lever 15 is turned by 90 degrees in the opposite direction. By this operation, the chart units 11 b and 11 c can be fixed at arbitrary positions on the arm 10.
[0025]
When the vertical positions of all the chart units 11 are changed, the relay terminal 12 is raised or lowered from the stand 13. Further, the chart device 1 includes a mechanism for changing the angle of the two arms 10. This mechanism will be described in detail later.
[0026]
The MTF measuring device 2 is a device for attaching a test lens, receiving an impulse from the chart device 1, and measuring the quality of the test lens. The information processing device 3 is a device that processes output information from the MTF measurement device 2 and processes input information from the input device 6. The lens barrel drive device 4 is a device that drives a lens barrel attached to the MTF measuring device 2. The lens barrel includes a test lens. For this reason, driving the lens barrel means that the subject lens is zoomed. Specifically, when the lens barrel is driven, the variable magnification optical system (lens group) and the focusing optical system (lens group) constituting the lens to be examined are moved along the optical axis direction. The monitor 5 is a device that displays MTF measurement conditions, quality inspection results, and the like. The input device 6 is a device for inputting conditions such as MTF measurement and inputting a measurement start command.
[0027]
On the rear surface of the MTF measuring apparatus 2, a DC24V output terminal block 50, a chart control port 51, an AC power input terminal 52, a camera output port 53, a control 54, and an RS-232C55 are provided. Further, on the back surface of the information processing apparatus 3, an AC power input terminal 100, a PCI slot 101, a monitor connection terminal 102, a keyboard input terminal 103, a mouse input terminal 104, and a serial port 105 are provided. Yes.
[0028]
The DC24V output terminal block 50 is a service power supply that can be used up to 1 ampere, and is an output terminal that can be used as a power supply for a drive tool or the like that can be used as an option. The chart control port 51 is a port for connecting to the chart control circuit of the chart device 1. The AC power input terminal 52 is a terminal for inputting a voltage of 240 V from AC100. The camera output port 53 is a part that sends image data from the internal camera to the information processing apparatus 3 via the IEEE-1394 port 101c. The control 54 is a connection unit for performing overall body control, and is connected to the 64-pin connector connection port 101b. The RS-232C 55 is a connection unit for controlling the stage in the main body, and is connected to the serial port 105 of the information processing apparatus 3.
[0029]
The AC power input terminal 100 is a terminal for inputting AC power. The PCI slot portion 101 includes a 50-pin connector connection port 101a, a 64-pin connector connection port 101b, and an IEEE-1394 port 101c. The 50-pin connector connection port 101 a is a port for connecting to the lens barrel drive device 4. The 64-pin connector connection port 101 b is a port for connecting to the control 54. The IEEE-1394 port 101c is a port for receiving image data from a camera inside the MTF measuring apparatus 2.
[0030]
The monitor connection terminal 102 is a connection terminal for sending data to be displayed on the monitor 5. The keyboard input terminal 103 is an input terminal for receiving data input from the input device 6. The mouse input terminal 104 is an input terminal for receiving data input from the mouse. The lens barrel driving device 4 and the lens barrel attached to the MTF measuring device 2 are connected by a cable 130. The terminal 131 on the back surface of the lens barrel drive device 4 is connected to the 50-pin connector connection port 101a of the information processing device 3.
[0031]
FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of processing using the lens quality inspection system.
[0032]
The chart unit 11 is provided with a part of the square chart 16 exposed on the front surface of the chart unit 11. Specifically, a square hole 17 is formed in the front surface of the chart unit 11, and a square chart 16 that exposes a light transmission region that can transmit light from the light source is pasted from the back side of the square hole 17. ing. For this reason, the light incident from the back of the chart unit 11 reaches the lens 60 to be tested through the light transmission region.
[0033]
In the MTF measuring apparatus 2, a test lens 60, a microscope 61, and a CCD camera 62 as one form of the camera are sequentially arranged from the direction of the chart apparatus 1. The light passing through the test lens 60 is magnified through the microscope 61 and forms an image with the CCD camera 62. The CCD camera 62 sends this as digital image data to the information processing device 3.
[0034]
As shown in FIG. 2, the microscope 61 includes an optical axis direction (= Z axis direction) connecting the lens 60 to be tested and the CCD camera 62, a horizontal direction (= X axis direction) of the square chart 16, an X axis direction, and a Z axis. It is configured to be movable in three directions, that is, an axial direction (= Y-axis direction) perpendicular to the axial direction. In particular, the mechanism for moving the microscope 61 in the Z-axis direction is an important mechanism for causing the CCD camera 62 to form an image formed by the test lens 60 via the objective lens 63 of the microscope 61. This mechanism will be described in detail later.
[0035]
The lens barrel driving device 4 is a device for driving a lens barrel (the same lens barrel 72 shown in FIG. 9 shown later) including the lens 60 to be tested in the Z-axis direction. The distance between the microscope 61 and the test lens 60 can be adjusted by driving either the microscope 61 or the lens barrel in the Z-axis direction. When the lens barrel is driven by the lens barrel drive device 4, data of the driven distance is managed by the information processing device 3. In addition, the lens barrel driving device 4 stores information on the lens 60 to be tested in an internal memory. The information processing device 3 evaluates the quality of the lens based on the pixel information sent from the CCD camera 62 and various data from the lens barrel driving device 4. The configuration of the computer 110 inside the information processing apparatus 3 will be described next.
[0036]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the computer 110 in the information processing apparatus 3 by functional display.
[0037]
The computer 110 includes a control unit 111, a program storage unit 112, an MTF arithmetic processing unit 113, an image display processing unit 114, an audio output processing unit 115, external interfaces 116, 117, 118, 119, 120, and 121. Are provided.
[0038]
The control unit 111 is a configuration unit that controls the overall processing operation of the computer 110, and is mainly configured by one or a plurality of central processing units (CPUs). The program storage unit 112 is a memory that stores measurement condition data for measuring the MTF, a program for measuring the MTF, a program for outputting the MTF measurement result as an image or sound, and the like. Composed. However, the program storage unit 112 may be a constituent unit such as a CD-ROM drive capable of reading an information recording medium such as a CD-ROM instead of the hard disk. That is, the form of the program storage unit 112 is not limited as long as it includes means for storing a program necessary for MTF measurement.
[0039]
The MTF arithmetic processing unit 113 is based on pixel information of a predetermined region (referred to as an “edge extraction area” described later), information stored in the program storage unit 112, and a program sent from the external MTF measurement device 2. This is a component that executes MTF arithmetic processing. The MTF calculation processing method will be described later.
[0040]
The image display processing unit 114 is a component that performs input and display of MTF measurement conditions, display of MTF measurement results, and the like, and stores image information on the monitor 5, and mainly includes a CPU, a VRAM, and the like. Consists of. The audio output processing unit 115 is a component that outputs audio such as an alarm or an input instruction separately from the image display or concurrently with the image display when the MTF measurement or the MTF measurement result is displayed. .
[0041]
The external interface 116 is a connection unit for sending data from the image display processing unit 114 to the monitor 5. The external interface 117 is a connection unit for sending data from the audio output processing unit 115 to a speaker (not shown) provided in the monitor 5.
[0042]
The external interface 118 is a connection unit connected to the 64-pin connector connection port 101b. Based on an instruction from the computer 110, information necessary for controlling the entire MTF measurement device 2 is transmitted to the MTF measurement device 2. It is a connection part which transmits / receives to the side. The external interface 119 is a connection unit connected to the serial port 105 of the information processing apparatus 3 and is necessary for driving the microscope 61 and the CCD camera 62 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction described above. This is a connection unit that transmits and receives various information to and from the MTF measurement device 2 side.
[0043]
The external interface 120 is a connection unit connected to the keyboard input terminal 103, and is a connection unit for sending information input from the keyboard as the input device 6 to the computer 110. The external interface 121 is a connection unit connected to the mouse input terminal 104, and is a connection unit for sending information input from a mouse as the input device 6 to the computer 110.
[0044]
Next, a lens quality inspection method will be described.
[0045]
FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of data processing using the lens quality inspection system. FIG. 5 is a diagram for explaining a region of the square chart 16 for obtaining an output necessary for MTF measurement. The lens quality inspection system is a system for evaluating the quality of a lens using a parameter called MTF (Modulation Transfer Function). MTF means a modulation degree transfer function and indicates a frequency response characteristic of amplitude. By inputting an impulse including all frequency components to the test lens 60 and examining the frequency component of the impulse response that is the output, the frequency response characteristic of the test lens 60, that is, the MTF can be measured. The method will be briefly described below.
[0046]
The square chart 16 has a rectangular light transmission region 16 a smaller than the square hole 17 and a light non-transmission region 16 b on the outer side thereof. When the light from the light source provided at the rear part of the chart unit 11 is emitted from the light transmission region 16a, the light enters the lens 60 to be tested. As shown in FIG. 5A, the step response required for the MTF measurement is an area surrounded by a dotted line that extends over the edge extraction area X (the light transmission area 16a and the light non-transmission area 16b indicated by the surrounding oblique lines). ) Based on the edge image from. The step function before being incident on the test lens 60 is a discontinuous function of 0 and 1 with the edge as a step function 18a shown in FIG.
[0047]
When the light indicated by the step function 18a passes through the test lens 60, an output such as an edge image (step response) 18b is obtained under the influence of the waviness of the lens surface of the test lens 60 and the like. Next, an impulse response 19 is obtained by differentiating the step response 18b. Subsequently, when the impulse response 19 is subjected to a fast Fourier transform, its frequency component, that is, the MTF 20 can be obtained.
[0048]
As shown in FIG. 4, the MTF 20 includes an MTF 20a indicated by a solid line and an MTF 20b indicated by an alternate long and short dash line. Here, the measurement area of the MTF 20a and the MTF 20b will be described taking the chart unit 11c as an example. The MTF 20a indicated by the solid line is the MTF obtained from the edge extraction area X (M) of the chart unit 11c, as shown in FIG. The edge extraction area X (M) is an edge extraction area for obtaining pixel data by scanning in the meridional direction (hereinafter simply referred to as “M direction”). The M direction corresponds to the radial direction of the test lens 60.
[0049]
On the other hand, the MTF 20b indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 4 is the MTF obtained from the edge extraction area X (S) of the chart unit 11c, as shown in FIG. The edge extraction area X (S) is an edge extraction area for obtaining pixel data by scanning in the Sagittal direction (hereinafter simply referred to as “S direction”). The S direction corresponds to the circumferential direction of the test lens 60 (direction perpendicular to the radial direction). As is clear from the MTF trajectory shown in FIG. 4, the MTF 20a shows better quality in the higher spatial frequency region than the MTF 20b.
[0050]
The CCD camera 62 sends the pixel information of the edge extraction area X obtained through the test lens 60 to the information processing device 3. The information processing device 3 executes the above-described step response 18b, impulse response 19 and MTF 20 calculation based on the pixel information sent from the CCD camera 62.
[0051]
Thus, in the present invention, the square chart 16 is used in which the edges of the two areas of the light transmission area 16a and the light non-transmission area 16b are produced. For this reason, the MTF measurement using the square chart 16 is easier to produce the chart than the conventional MTF measurement using a chart depicting a point image or a line image. In addition, unlike the slit-shaped portion, the central portion of the square chart 16 has nothing to block the transmitted light. For this reason, the amount of light incident on the CCD camera 62 increases, and as a result, high-speed measurement is possible.
[0052]
Further, if the chart unit 11 is fixed so that the square charts 16 are aligned at right angles to each other in the radial direction and the circumferential direction of the circular relay terminal 12, the radial direction (M direction) of the lens 60 to be measured automatically. ) And the circumferential direction (S direction) of the edge extraction area in two directions can be measured. The ability to measure MTFs in different directions leads to accuracy of lens quality inspection. Thus, the square chart 16 is a chart that can be accurately inspected while having a simple shape.
[0053]
In principle, the lens quality inspection system outputs comprehensive frequency characteristics such as characteristics in the electrical system and digital processing of the lens 60, the microscope 61, the CCD camera 62, and the like. Therefore, the obtained MTF is not an absolute characteristic of the test lens 60. However, in reality, the characteristics of the measurement system are sufficiently higher than those of the lens 60 to be tested, and there is no problem even if it is assumed that the characteristics of the lens 60 to be tested are being inspected. Further, the characteristics of the light source or filter, the spectral sensitivity of the CCD camera 62, and the like are eigenvalues of the MTF measuring apparatus 2, and therefore cannot be basically compared with the designed MTF. Accordingly, the standard used for the determination needs to be determined based on the data obtained by sampling several test lenses 60.
[0054]
Next, the chart device 1 constituting the lens quality inspection system will be described.
[0055]
FIG. 6 is a view showing a portion of the two arms 10 fixing the chart unit 11 extracted from the chart device 1. The chart unit 11a shown in FIG. 6 is a fixed chart unit 11 arranged at the crossing position of the arms 10 that cross in an “X” shape. The chart unit 11b is a chart unit 11 that is arranged on a circumference centered on the chart unit 11a and is movable in the radial direction of the circle. Further, the chart unit 11c is a chart unit 11 which is on the circumference centered on the chart unit 11a, is arranged on the outer circumference further than the chart unit 11b, and is movable in the radial direction of the circle.
[0056]
Thus, since the chart units 11b and 11c are arranged concentrically with respect to the optical axis, the lens quality inspection system can be used to measure in two directions, the M direction and the S direction, Many measurements can be made in each of the M and S directions. Furthermore, the square chart 16 of the chart unit 11 has two edge extraction areas in the M direction and two in the S direction. For this reason, it is possible to perform a high-quality inspection of the lens by averaging the MTFs in the two directions M and S.
[0057]
FIG. 7 is an enlarged front view of the chart unit 11. A square chart 16 larger than the square hole 17 is attached inside the chart unit 11. The aforementioned edge extraction area X is an area including the boundary between the light transmission area 16a and the non-light transmission area 16b.
[0058]
As shown in FIG. 6, the light transmission region 16a of the chart unit 11c is larger than the light transmission region 16a of the chart unit 11b. The reason for this is that the chart images formed on the CCD camera 62 need to have the same size when the test lens 60 is in the tele state and in the wide state. Hereinafter, this reason will be described in detail. When the MTF of the test lens 60 is inspected in the tele state and the wide state, the inspection position is set to be approximately the same position as the test lens 60. When in the tele state, the angle of view of the test lens 60 is small, and when in the wide state, the angle of view of the test lens 60 is large.
[0059]
For this reason, when the test lens 60 is driven to the tele state, the MTF is measured using the two types of chart units arranged closer to the center, that is, the chart unit 11b and the chart unit 11a. On the other hand, when the test lens 60 is driven to the wide state, the MTF is measured using the chart unit 11c and the chart unit 11a. Comparing the imaging magnification in the tele state and the wide state, the imaging magnification in the tele state is larger.
[0060]
Therefore, in order to make the size of the chart image when observing the light transmission region 16a in the tele state as close as possible to the size of the chart image when the light transmission region 16a in the wide state is observed, the light of the chart unit 11b It is necessary to make the transmission region 16a smaller than the light transmission region 16a of the chart unit 11c. Then, the number of CCD pixels included in the edge extraction area X is also the same, and the MTF measurement is highly accurate independent of the tele state and the wide state. Note that the light transmission area 16a of the chart unit 11a in the center is the size between the light transmission area 16a of the chart unit 11b and the light transmission area 16a of the chart unit 11c, and the measurement accuracy of MTF in both the tele state and the wide state So as not to have a major impact on
[0061]
FIG. 8 is a view of the chart device 1 as viewed from the back side opposite to the MTF measuring device 2.
[0062]
On the back side of the relay terminal 12, arm lock levers 21a and 21b (hereinafter referred to as “arm lock lever 21” when the arm lock levers are collectively referred to) are provided one by one. Moreover, angle scales 22a and 22b and needles 23a and 23b connected to the arm 10 are respectively provided slightly to the left and right of the relay terminal 12. The arm lock lever 21 is a lever for rotating the arm 10 with respect to the relay terminal 12. The angle of the arm 10 can be adjusted within a range of plus or minus 20 degrees with 45 degrees as a reference angle with respect to the horizontal. Thus, since the angle of the arm 10 is variable, the lens quality inspection system can cope with many forms of the lens 60 to be tested. Further, even when the test lens 60 having the same form is used, the chart device 1 can easily cope with the change of the evaluation portion.
[0063]
In addition, a relay terminal adjusting unit 24 is provided between the relay terminal 12 and the stand 13 so that the distance between the both terminals 12 and 13 can be changed. The relay terminal adjusting unit 24 is provided with a height adjusting handle 25. The height adjusting handle 25 has a grip 26 provided on the handle and a screw 28 that extends downward and is inserted into a screw tube 27 fixed to the stand 13. Therefore, the distance between the relay terminal 12 and the stand 13 can be adjusted by turning the height adjusting handle 25 while holding the grip 26.
[0064]
9 is a cross-sectional view taken along the line AA of the chart unit 11c shown in FIG. 6, and shows a partially exploded state.
[0065]
The chart unit 11c includes a front panel 30 provided with a square chart 16 on the back side of the square hole 17, a square cylindrical reflector 31 fixed to the back side of the front panel 30, and a reflector 31 inserted in the direction of arrow Y. Thus, the main unit is mainly composed of a chart unit base 32 combined with the front panel 30 and a lamp 33 arranged on the back side of the chart unit base 32.
[0066]
A diffusion plate 34 as a second diffusion plate is attached to the back side of the square chart 16 of the front panel 30. The diffuser plate 34 is a member for emitting the light from the lamp 33 through the rectangular holes 17 as uniformly as possible, and is a glass with one side opal-coated. Further, a hole is formed on the opposite side of the square hole 17, and a rectangular cylindrical reflector 31 is fixed around the hole. The reflection plate 31 is a member for sending the light from the lamp 33 to the front panel 30 without leaking out of the chart unit 11c, and is made of aluminum whose inner surface is polished to a mirror surface. However, the material of the reflecting plate 31 is not limited to aluminum, and may be other materials such as stainless steel.
[0067]
The chart unit base 32 is a member in which the front panel 30 side is a recess into which the reflector 31 can be inserted, and through holes (first through hole 35 and second through hole 36) to which the lamp 33 can be attached are provided on the rear side. is there. The first through hole 35 is provided as a hole smaller than the opening of the reflecting plate 31 on the side where the reflecting plate 31 is attached. A diffusion plate 37 as a first diffusion plate is attached to the back side of the first through hole 35. This is because the light from the lamp 33 is emitted to the reflector 31 as uniformly as possible. The second through hole 36 is provided on the side where the lamp 33 is attached as a hole smaller than the opening of the lamp 33.
[0068]
A lamp socket having a halogen lamp (light source) 38 that emits white light and a connection terminal (not shown) that fixes the light source 38 to the lamp 33 and sends electricity from an external power source to the light source 38 at the rear of the lamp 33. 39 is provided. The lamp 33 is composed of a hemispherical reflector with the light source 38 as the center. For this reason, the light from the light source 38 is condensed to the central portion by the hemispherical reflector and enters the second through hole 36. Since a light source that emits white light is used as the light source 38, the test lens 60 can be evaluated in an actual use environment. In addition, an inexpensive light source can be adopted as compared with a light source that emits monochromatic light.
[0069]
The lamp 33 is attached to the chart unit base 32 such that one end of a flange portion connected to the chart unit base 32 is sandwiched between countersunk screws 40 and the other end of the flange portion is free. A pressing spring 41 is provided in the vicinity of the other end of the flange portion of the lamp 33 so that the other end is pressed toward the chart unit base 32. When replacing the light source 38, a method is adopted in which the lamp socket 39 is removed, the lamp 33 is moved toward the holding spring 41, and one end of the flange portion of the lamp 33 is removed from the countersunk screw 40.
[0070]
Since the chart unit 11c is configured as described above, the light from the light source 38 is diffused by the diffusion plate 37 through the second through hole 36, and enters the reflection plate 31 from the first through hole 35. To do. The light that has passed through the reflection plate 31 enters the front panel 30, is diffused by the diffusion plate 34, and is emitted to the outside from the light transmission region 16 a of the square chart 16. In the chart units 11b and 11c, since the diffusion plate 37 and the diffusion plate 34 are employed, the light emitted from the light transmission region 16a is almost uniformized in the region 16a.
[0071]
Further, since the reflecting plate 31 is provided inside the chart unit base 32, there is little risk that light from the light source 38 leaks. In addition, since the size of the hole of the reflecting plate 31 is smaller than that of the reflecting plate 37, the luminous intensity of the light passing through the hole of the reflecting plate 31 is made uniform within the area of the hole of the reflecting plate 31. FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the chart unit 11c, but the configuration of the chart units 11a and 11b is different from that of the chart unit 11c shown in FIG. 9 only in that the size of the light transmission region 16a is different. Are the same.
[0072]
Next, the MTF measuring device 2 constituting the lens quality inspection system will be described.
[0073]
FIG. 10 is a perspective view showing the MTF measurement device 2 and the lens barrel drive device 4, and is a view transparently showing a part of the internal configuration of the MTF measurement device 2. FIG. 11 is a front view of the MTF measuring apparatus 2. On the front surface of the MTF measuring device 2 (the surface facing the chart device 1), a lens barrel mounting jig base 80, which is a flange for fixing the lens barrel 72 including the lens 60 to be tested, is provided. The lens barrel 72 is connected to the lens barrel driving device 4 by a cable 130 so that the subject lens 60 can be zoomed. An upper lid 70 is provided on the upper surface of the MTF measuring device 2. The upper lid 70 can be opened and closed by grasping the dimple knob 71.
[0074]
Further, inside the MTF measuring apparatus 2, as shown by dotted lines in FIG. 10, a vertical guarantee table 90 as two substantially trapezoidal holding plates is a surface (front panel) provided with a lens barrel mounting jig base 80. And the bottom surface. The vertical guarantee base 90 is fixed to the surface provided with the lens barrel mounting jig base 80 by bolts 91. Further, the vertical guarantee table 90 is designed so that the angle of the portion sandwiched between the surface provided with the lens barrel mounting jig pedestal 80 and the bottom surface is accurately 90 degrees. In addition, the thickness of the vertical guarantee table 90 is 10 mm or more. For this reason, the parallelism of the optical axis of the lens 60 to be tested in the lens barrel and the optical axis of the microscope 61 inside the MTF measuring device 2 can be secured. However, the thickness of the vertical guarantee table 90 may not be 10 mm or more, but may be an arbitrary thickness of 10 mm or less such as 7 mm.
[0075]
As shown in FIG. 11, an E-shaped stop tooth 81 for holding and fixing a lens barrel 72 having a lens 60 to be tested is fixed to the lens barrel mounting jig base 80. The lens barrel mounting jig base 80 is attached to the front surface of the MTF measuring apparatus 2 with four screws 82. In addition, a keyway 83 for positioning the lens barrel mounting jig base 80 is provided on the front surface of the MTF measuring device 2. Therefore, when attaching the lens barrel mounting jig pedestal 80 to the MTF measuring device 2, the four screws 82 are tightened after positioning the lens barrel mounting jig pedestal 80 with reference to the keyway 83.
[0076]
On the other hand, when removing the lens barrel mounting jig pedestal 80 from the MTF measuring device 2, the four screws 82 are removed and pulled straight forward. Further, one adjuster 92 is provided on each of the four corners on the bottom surface of the MTF measuring device 2. By adjusting the height of the adjuster 92, it is possible to adjust the height with the chart device 1 and to make the MTF measuring device 2 parallel.
[0077]
FIG. 12 is a perspective view of the lens barrel mounting jig base 80 in a state where the lens barrel 72 is not attached.
[0078]
The lens barrel mounting jig pedestal 80 is fixed so that the optical axis of the test lens 60 is parallel to the optical axis of the microscope 61, and the distance between the test lens 60 and the microscope 61 is adjusted to perform accurate focus adjustment. It is a member for making possible. The E-shaped stop tooth 81 provided on the lens barrel mounting jig base 80 is composed of two stop teeth 81a and 81b. The lens barrel 72 is fixed to the lens barrel mounting jig base 80 while being sandwiched between the two set teeth 81a and 81b. As shown in FIG. 12, the two set teeth 81a and 81b have a structure capable of fixing the lens barrel 72 by tightening bolts 84 passing through the ends of the two set teeth 81a and 81b. . Further, the E-shaped stop tooth 81 is fixed to the lens barrel mounting jig base 80 by a stop tooth fixing member 85.
[0079]
In addition, a square hole 86 penetrating in the front and back direction is provided in the approximate center of the lens barrel mounting jig base 80. The square hole 86 is a hole for allowing the image of the square chart 16 formed on the lens 60 to be measured to enter the microscope 61 inside the MTF measuring device 2. On the left side and the right side of the square hole 86, a lens barrel support plate 87 that is convex in the front direction is provided. The back surface of the lens barrel 72 is fixed to the lens barrel mounting jig pedestal 80 in a state where it contacts the surface of the lens barrel support plate 87.
[0080]
The front surface of the lens barrel support plate 87 and the flange back surface 88 (hereinafter simply referred to as “back surface 88”) of the lens barrel mounting jig base 80 are exactly parallel to each other, and both are accurately with respect to the optical axis. It is provided to be vertical. For this reason, in a state where the lens barrel 72 is attached to the lens barrel mounting jig base 80, the test lens 60 is disposed so that the optical axis of the test lens 60 is perpendicular to the back surface 88. As a result, the image of the square chart 16 formed on the test lens 60 enters the microscope 61 positioned so that the optical axis of the test lens 60 and the optical axis of the objective lens 63 are parallel to each other.
[0081]
FIG. 13 is a side view showing the internal configuration of the MTF measuring apparatus 2. FIG. 14 is a front view transparently showing a part of the inside of the MTF measuring apparatus 2. Specifically, the microscope 61, the first plate 64 a, the second plate 64 b, the driver 67 a, the driver 67 b, and the driver 67 c drawn with a solid line in FIG. 14 are components disposed inside the MTF measuring device 2. Nevertheless, it is depicted transparently in FIG.
[0082]
As shown in FIG. 13, the MTF measurement device 2 has, from the front thereof, a lens barrel 72 having a test lens 60 and an objective lens 63 in which the optical axis of the lens barrel 72 and the optical axis are arranged in parallel. A microscope 61 and a CCD camera 62 disposed at the rear of the microscope 61 are provided. In addition, the meaning that the optical axis of the lens barrel 72 and the optical axis of the objective lens 63 are parallel means a state including the case where both optical axes coincide with each other. Further, as shown in FIGS. 13 and 14, the MTF measuring apparatus 2 includes a first plate 64a along the side surface of the microscope 61, and a second plate extending from the first plate 64a along the lower surface of the microscope 61 at a substantially right angle. A stage 64 composed of a plate 64b is provided.
[0083]
A displacement sensor 65 is provided above the first plate 64 a and in the vicinity of the objective lens 63. The displacement sensor 65 adjusts the distance between the objective lens 63 and the test lens 60 based on the distance between the tip of the displacement sensor 65 and the rear surface 88 of the lens barrel mounting jig pedestal 80, and the square chart 16 on the objective lens 63 is adjusted. This is a sensor for focusing the chart image. The displacement sensor 65 is fixed to the displacement sensor mounting plate 66a. The displacement sensor mounting plate 66a is provided with a sensor position adjusting knob 66b. The position of the displacement sensor 65 can be automatically adjusted based on the setting in the information processing apparatus 3 and can be manually adjusted. The function of the displacement sensor 65 will be described later.
[0084]
As shown in FIG. 14, a driver 67a that can move the microscope 61 in the Y-axis direction (the height direction of the MTF measuring device 2) is provided on the opposite side of the microscope 61 across the first plate 64a. Further, below the second plate 64b, a driver 67b that can move the microscope 61 in the X-axis direction (left and right direction in the MTF measuring apparatus 2 shown in FIG. 14) is provided. Furthermore, a driver 67c that can move the microscope 61 in the Z-axis direction (the front and back direction with respect to the paper on which FIG. 14 is drawn) is provided on the bottom surface inside the MTF measuring device 2.
[0085]
The drivers 67a, 67b, and 67c are movable based on settings in the information processing apparatus 3, respectively. The drivers 67a and 67b are provided with buttons 68a and 68b, respectively, as shown in FIG. By pressing the button 68a or the button 68b, the microscope 61 can be manually moved in the Y-axis direction or the X-axis direction, respectively. The driver 67c is connected to the displacement sensor 65, and can move the microscope 61 in the Z-axis direction based on the detection result of the displacement sensor 65. As shown in FIG. 13, a power supply device 69 is provided at the rear of the MTF measurement device 2 so that power can be supplied to the components in the MTF measurement device 2 from the outside.
[0086]
On the monitor 5 connected to the information processing device 3, the user can specify three types of parameters: From (start point), To (end point), and Division (number of divisions). The start point and end point can be specified in millimeters. The scan is executed with an interval value obtained by dividing the start point and the end point by the number of divisions. The coordinates are determined such that the origin of the Z axis (axis parallel to the optical axis) is zero, the test lens 60 side is negative, and the microscope 61 side is positive.
[0087]
The scannable range is plus or minus 0.45 mm when the Z-axis offset is zero. When there is an offset, the scanable range is also different. For example, when the Z-axis offset is plus 0.1 mm, the scanable range is from minus 0.55 mm to plus 0.35 mm.
[0088]
Here, a method for adjusting the focus by turning on the MTF measuring device 2, the information processing device 3, and the monitor 5 of the lens quality inspection system will be described.
[0089]
FIG. 15 is a diagram for explaining a method of performing focus adjustment by turning on the power of the lens quality inspection system. When the lens quality inspection system is activated, the position of the stage 64 is initialized and returned to the origin. The origin is written in advance in a memory in the information processing apparatus 3. As shown in FIG. 15, the initial image plane position P is an optical axis (in FIG. 15, from the surface in the front direction of the lens barrel mounting jig base 80 (the surface in the direction of the chart device 1) to the direction of the chart device 1. A point moved by 9.7 mm on the axis indicated by a one-dot chain line (a position of −9.7 mm when the flange surface of the lens barrel mounting jig base 80 is zero).
[0090]
However, when the offset value in the item “Z servo control” of the item “basis setup” set using the computer software stored in the memory of the information processing device 3 is not zero, the initial image plane position P is The position returns to the position obtained by adding the offset value to -9.7 mm. Note that the initial image plane position P is not limited to the above-mentioned −9.7 mm, and may be any value such as −10.0 mm and −8.5 mm.
[0091]
In order to perform the origin adjustment, it is necessary to prepare an origin adjustment tool suitable for each jig or to prepare a lens barrel having a guaranteed optical axis and image plane. For example, a reference jig in which the center of the cross type reticle is matched with the center of the image plane position may be employed. With the reference jig attached, the origin adjustment is performed while actually observing with the microscope 61. Hereinafter, the origin adjustment method will be described.
[0092]
When the power supply of this lens quality inspection system is turned on and the “ADJUST” button displayed on the monitor 5 is pressed, a window is opened in which the three axes X, Y and Z and the gain of the CCD camera 62 can be controlled in real time. . In this state, when the “HOME” button is pressed, the objective lens 63 returns to the origin, that is, the center of the movable range of the stage 64 (X, Y = 1000, 1000). The user can adjust the center of X and Y with the “JOG” button while viewing the image.
[0093]
If the focus is very small, it can be adjusted with the “Offset” button. The “Offset” button can be adjusted within a range of plus or minus 0.45 mm. However, if the offset value is large, the search range becomes narrow when the focus is used in the CCD mode (the mode in which the microscope 61 is moved). When the microscope 61 is moved largely on the Z-axis for focus adjustment, the upper lid 70 shown in FIG. 13 is opened, and the focus is adjusted by turning the sensor position adjusting knob 66b of the displacement sensor 65, thereby adjusting the position. Is the origin on the Z-axis.
[0094]
In this lens quality inspection system, since the imaging range is narrower than a normal image plane, it is difficult to capture the image plane at a time. For this reason, it is necessary to move the CCD camera 62 combined with the microscope 61 to the target inspection position on the stage 64 for imaging. At this time, the focus of the microscope 61 may not move parallel to the inspection image plane due to the straightness of the stage 64 and errors in the parallelism between the jig mounting reference surface and the stage 64. In such a situation, there is a risk that an error will occur in the value of MTF. In this lens quality inspection system, in order to eliminate such an error in the MTF value, the direction of the optical axis (= Z-axis direction) is controlled so that the microscope 61 keeps the distance from the reference plane constant. Yes.
[0095]
FIG. 16 is a diagram for explaining the image plane compensation control in the lens quality inspection system, and is an enlarged view showing the vicinity of the displacement sensor 65 in the MTF measuring apparatus 2.
[0096]
As described above with reference to FIG. 13, the displacement sensor 65 (the portion shown in black in FIG. 16) is fixed to the displacement sensor mounting plate 66 a so as to be movable integrally with the microscope 61. Yes. The displacement sensor 65 is an eddy current sensor having a resolution of about 0.4 microns and capable of reducing measurement errors within plus or minus 1 micron. When an LC resonance circuit is formed by the coil of the sensor unit and the capacitor of the conversion unit, and this circuit is brought into a resonance state by a crystal oscillator, the eddy current loss generated in the measurement object is reduced by the distance between the sensor unit and the measurement object. It is inversely proportional to the logarithm. The inductance of the sensor unit is proportional to the logarithm of the distance.
[0097]
Since such a displacement sensor 65 is used, when the distance T between the back surface 88 of the lens barrel mounting jig pedestal 80 and the tip of the sensor 65 changes, the terminal voltage of the resonance circuit is changed to the back surface 88 and the tip of the sensor 65. The resonance voltage is different from that at the reference distance (0.5 mm). The resonance voltage is fed back so as to be a voltage at the reference distance, and the displacement sensor mounting plate 66a is moved as indicated by a double arrow Y, whereby the rear surface 88 of the lens barrel mounting jig base 80 and the tip of the displacement sensor 65 are moved. The distance T can be maintained at 0.5 mm. In the MTF measuring apparatus 2, when the distance T is set to 0.5 mm, the distance between the objective lens 72 and the test lens 60 on the optical axis (the axis indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 16) The chart image on 60 is set to a distance that can be enlarged as an accurate image that is not out of focus.
[0098]
Further, the measurement position of the displacement sensor 65 can be changed by removing the displacement sensor 65 from the displacement sensor mounting plate 66a and rotating the displacement sensor mounting plate 66a by 180 degrees about a one-dot chain line passing through the approximate center thereof. In FIG. 16, a displacement sensor indicated by a solid line and a dotted line is a state in which the position (initial position) of the displacement sensor 65 filled in black is changed. Thus, by changing the measurement location of the displacement sensor 65, measurement according to the shape of the lens barrel mounting jig base 80 or the state of the back surface 88 thereof becomes possible.
[0099]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement as various modified embodiment as follows.
[0100]
In the above-described embodiment, the CCD camera 62 is employed as the camera, but a camera other than the CCD camera 62 may be employed.
[0101]
Only one of the test lens 60 and the microscope 61 may be moved in the Z-axis direction. Further, a mechanism may be employed in which the microscope 61 itself is fixed so as not to move in the Z-axis direction and the objective lens 63 can be moved in the Z-axis direction. Further, the test lens 60 or the microscope 61 is movable in only one direction without being movable in both directions of the Z-axis so that the lens 60 or the microscope 61 can be moved closer to or away from the chart device 1. May be.
[0102]
Further, the displacement sensor 65 indirectly controls the distance T between the rear surface 88 of the lens barrel mounting jig base 80 and the tip of the displacement sensor 65 in order to control the distance between the lens 60 and the objective lens 63 to be constant. Is measured, and the distance T is controlled to be constant. However, the distance between the test lens 60 and the objective lens 63 may be directly measured and controlled. Further, the displacement sensor 65 may be another type of sensor such as an optical sensor instead of an eddy current sensor. However, it is preferable to employ an eddy current type sensor in order to realize control of micron order and submicron order at low cost.
[0103]
Further, although the displacement sensor 65 and the microscope 61 can be moved integrally through the stage 64, the displacement sensor 65 and the microscope 61 may be moved separately. In that case, a mechanism in which the microscope 61 or the objective lens 63 moves by the measured distance based on the measurement of the displacement sensor 65 can be employed.
[0104]
In the above-described embodiment, the square chart 16 is a chart having a square outer shape in which the square light transmission region 16a is surrounded by the square ring-shaped light non-transmission region 16b. However, the outer shape does not have to be a square shape, and may be a circle or a triangle. Further, the light non-transmission region 16b may not be a shape that completely surrounds the light transmission region 16a, but may be a region in which only three sides of the square light transmission region 16a are surrounded by a U-shape. Furthermore, the light non-transmission region 16b may be a region in which only two sides of the square light transmission region 16a are surrounded by a key shape.
[0105]
Further, the chart device 1 does not necessarily have to include the chart unit 11 at the position where the arm 10 intersects. The light source 38 may be other light sources such as a xenon lamp instead of a halogen lamp. Further, the light source 38 may be a light source that emits monochromatic light (for example, an LED).
[0106]
In the above-described embodiment, two diffusion plates (the diffusion plate 34 and the diffusion plate 37) are arranged, but three or more or one may be used. Further, two or more diffusion plates may be arranged on the light source 38 side of the reflection plate 31 or on the opposite side instead of arranging the diffusion plates one by one in both directions sandwiching the reflection plate 31. . Moreover, although the diffusing plates 34 and 37 employed in the above-described embodiment are opal coated, they may be treated with frosted glass.
[0107]
Moreover, the hole shape of the reflecting plate 31 may be a shape other than a quadrangular shape. In particular, when the shape of the light transmission region 16a is not a square shape, the hole shape of the reflection plate 31 may be a shape other than the square shape according to the shape of the light transmission region 16a. Furthermore, the hole shape of the reflecting plate 31 may not necessarily match the shape of the light transmission region 16a. In particular, when the size of the hole of the reflecting plate 31 is larger than the size of the light transmission region 16a, the light intensity in the light transmission region 16a can be made uniform. Further, the size of the hole of the reflection plate 31 may be larger than that of the diffusion plate 37 as the first diffusion plate. This is because the light intensity in the light transmission region 16a can be made uniform to some extent by the diffusion plate 34 as the second diffusion plate. However, since it is preferable to make the luminous intensity as uniform as possible even within the area of the hole of the reflecting plate 31, it is more preferable to make the hole of the reflecting plate 31 smaller than the diffusion plate 37.
[0108]
Further, the number of arms 10 is not limited to two, and may be three or more. Further, one or three or more chart units 11 may be provided between the tolerance position and the end of the arm 10 instead of two. In place of the image height scale 14, a digital meter that displays the distance from the crossing position of the arm 10 of the chart unit 11 may be adopted.
[0109]
Further, the arm 10 may have a mechanism capable of changing the angle from the horizontal direction independently of the two intersecting ones, or, like scissors, the two interlockingly increase / decrease the mutual angle. It may have a mechanism.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily prepare a chart for MTF measurement and to perform highly accurate MTF measurement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of a lens quality inspection system including a preferred embodiment of a chart device for MTF measurement according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of processing using the lens quality inspection system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a computer in the information processing apparatus shown in FIG. 2 by a functional display.
4 is a diagram for explaining the flow of data processing using the lens quality inspection system shown in FIG. 1; FIG.
5 is a diagram for explaining a square chart region for obtaining an output necessary for MTF measurement in the lens quality inspection system shown in FIG. 1, and FIG. 5 (A) shows an edge extraction area X; FIG. 5B is a diagram showing the edge extraction area X (S) and the edge extraction area X (M) of the chart unit.
6 is a diagram showing an extracted portion of two arms that fix the chart unit from the chart device for MTF measurement shown in FIG. 1. FIG.
7 is an enlarged front view of the chart unit shown in FIG. 6. FIG.
8 is a view of the chart device for MTF measurement shown in FIG. 1 as viewed from the back side opposite to the MTF measurement device. FIG.
9 is a cross-sectional view taken along line AA of the chart unit shown in FIG. 6, and is a view showing a partially disassembled state.
10 is a perspective view showing the MTF measurement device and the lens barrel drive device shown in FIG. 1, and is a view transparently showing a part of the internal configuration of the MTF measurement device. FIG.
11 is a front view of the MTF measuring apparatus shown in FIG.
12 is a perspective view of the lens barrel mounting jig base shown in FIG. 12 in a state where the lens barrel is not mounted. FIG.
13 is a side view showing an internal configuration of the MTF measuring apparatus shown in FIG.
14 is a front view transparently showing a part of the inside of the MTF measuring apparatus shown in FIG.
15 is a diagram for explaining a method of performing focus adjustment by turning on the power of the lens quality inspection system shown in FIG. 1; FIG.
16 is a view for explaining image plane compensation control in the lens quality inspection system shown in FIG. 1, and is an enlarged view showing the vicinity of a displacement sensor in the MTF measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Chart device (MTF measurement chart device)
2 MTF measuring device
3 Information processing equipment
4 Lens barrel drive
5 Monitor
6 Input device
10 arms
11 Chart unit (MTF measurement chart unit)
11a Chart unit (MTF measurement chart unit)
11b Chart unit (Chart unit for MTF measurement)
11c Chart unit (Chart unit for MTF measurement)
14 Image height scale
15 Chart lock lever
16 chart (square chart)
16a Light transmission region
16b Light non-transmission area
17 square hole
31 Reflector
33 lamp
34 Diffuser (second diffuser)
37 Diffusion plate (first diffusion plate)
38 Halogen lamp (light source)
60 Test lens
61 microscope
62 CCD camera (camera)
63 Objective lens
64 stages
65 Displacement sensor (eddy current sensor)
72 Tube
80 Lens tube mounting jig base (flange)
87 Mounting surface
88 Back side (Flange back side)
90 Vertical guarantee stand (holding plate)

Claims (6)

レンズの品質検査パラメータとしてのＭＴＦを測定する対象である被検レンズにチャートの像を出射するＭＴＦ測定用チャート装置であって、
上記チャートと上記チャートの裏側から光をあてる光源とを有する、複数のチャートユニットと、
上記チャートユニットを固定し、光軸と直交する平面上で交差させて配置される複数のアームと、
を備え、
上記チャートユニットは、上記被検レンズの径方向に移動自在に、上記アームに取り付けられていることを特徴とするＭＴＦ測定用チャート装置。A chart device for MTF measurement that emits an image of a chart to a test lens that is a target for measuring MTF as a quality inspection parameter of a lens,
A plurality of chart units having the chart and a light source that shines light from the back side of the chart;
A plurality of arms fixed to the chart unit and arranged to intersect on a plane orthogonal to the optical axis;
With
The chart unit for MTF measurement, wherein the chart unit is attached to the arm so as to be movable in a radial direction of the lens to be examined. 前記アームは、互いに交差する２本のアームであって、
前記２本のアームの交差位置から各アームの端部までの間に、複数の前記チャートユニットを設けていることを特徴とする請求項１記載のＭＴＦ測定用チャート装置。The arms are two arms that cross each other,
2. The chart device for MTF measurement according to claim 1, wherein a plurality of the chart units are provided between an intersection position of the two arms and an end of each arm. 前記チャートは、前記光源からの光を透過できる四角形の光透過領域を有し、
前記２本のアームの交差位置から遠い位置に設けられた前記チャートユニットにある前記チャートの上記光透過領域は、前記２本のアームの交差位置から近い位置に設けられた前記チャートユニットにある前記チャートの上記光透過領域よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のＭＴＦ測定用チャート装置。The chart has a rectangular light transmission region that can transmit light from the light source,
The light transmission region of the chart in the chart unit provided at a position far from the intersection position of the two arms is in the chart unit provided at a position near the intersection position of the two arms. 3. The chart device for MTF measurement according to claim 2, wherein the chart device is larger than the light transmission region of the chart. 前記アームの交差位置から前記チャートユニットの固定位置までの距離を把握可能な像高目盛りを、前記アームに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のＭＴＦ測定用チャート装置。4. The MTF measurement device according to claim 1, wherein the arm is provided with an image height scale capable of grasping a distance from an intersection position of the arms to a fixed position of the chart unit. 5. Chart device. 前記アームは、光軸と直交する平面上の水平方向からの角度を変更自在であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のＭＴＦ測定用チャート装置。5. The MTF measurement chart device according to claim 1, wherein the arm is capable of changing an angle from a horizontal direction on a plane orthogonal to the optical axis. レンズの品質検査パラメータとしてのＭＴＦを測定する対象である被検レンズにチャートの像を出射するＭＴＦ測定用チャート装置であって、
上記チャートと上記チャートの裏側から光をあてる光源とを有する、複数のチャートユニットと、
上記チャートユニットを固定し、光軸と直交する平面上で交差させて配置される複数のアームと、
を備え、
上記チャートは、上記光源からの光を透過できる四角形の光透過領域と、その光透過領域を囲むように形成される光非透過領域とから成るスクウェアチャートであり、
上記四角形の光透過領域の互いに平行な２辺が上記被検レンズの径方向となり、かつ上記四角形の光透過領域の互いに平行な別の２辺が上記被検レンズの周方向となるように、上記チャートユニットを上記アーム上に設けていることを特徴とするＭＴＦ測定用チャート装置。A chart device for MTF measurement that emits an image of a chart to a test lens that is a target for measuring MTF as a quality inspection parameter of a lens,
A plurality of chart units having the chart and a light source that shines light from the back side of the chart;
A plurality of arms fixed to the chart unit and arranged to intersect on a plane orthogonal to the optical axis;
With
The chart is a square chart composed of a rectangular light transmission region capable of transmitting light from the light source and a light non-transmission region formed so as to surround the light transmission region,
Two parallel sides of the square light transmission region are in the radial direction of the test lens, and another two sides parallel to each other of the square light transmission region are in the circumferential direction of the test lens, A chart device for MTF measurement, wherein the chart unit is provided on the arm.
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