JP4250061B2

JP4250061B2 - レンズ検査装置

Info

Publication number: JP4250061B2
Application number: JP2003371449A
Authority: JP
Inventors: 浩之笹井; 篤伊藤; 剛今川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005134269A

Description

この発明は、例えば携帯電話等に付属した電子カメラモジュールに使用されるレンズの検査を行う検査装置に関する。

レンズの検査を行う検査装置としては、例えば、特許文献１に投写型表示装置に使用される投写型レンズ検査装置が開示されている。その検査装置の構成は、テストパターンを有し、このテストパターンを表す画像光を射出する画像光出射部と、テストパターン画像を表示するスクリーンと、このスクリーン上にテストパターンの画像を撮像する撮像部と、テストパターン画像のフォーカス状態を自動調整するフォーカス状態調整部と、テストパターン画像の明暗の変化に基づいてレンズの特性値を算出する特性値算出部とからなり、スクリーンの裏側からテストパターンの画像を観察し、投写レンズの解像度やフレアに関する特性値を検査するものであり、検査対象レンズは、上記画像光出射部に装着するように構成されている。

特開２００１−４４９２号公報

従来のレンズ検査装置は、投写レンズに対してテストパターンを出射する画像光出射部が必要であり、レンズ取付部は画像光出射部に装着される構成であるが、電子カメラモジュールに使用されるレンズは、集光レンズであり、寸法も小さいので集光側にテストパターンの画像光を出射する画像光出射部を配置することが容易ではない。また、検査対象レンズの取付作業、検査対象レンズと画像光出射部の光軸を合わせる姿勢調整作業の煩雑な作業が必要で作業時間も長くなる。
この従来のレンズ検査装置を使用して電子カメラモジュールに使用されるレンズの検査を行うとしても、多量生産されるものであり、レンズ装着時間が必要であり、光軸を一致させる作業も繁雑であり、効率よく検査することができない。したがって、ロット毎に数個の抜き取り検査とせざるを得ないので不良品混入の危険性がある問題点があった。

この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、多量生産される携帯電話機等の電子カメラモジュールに使用される小形レンズのレンズ特性を効率よく検査できるレンズ検査装置を提供することを目的とする。

この発明に係るレンズ検査装置は、レンズ固定板のレンズ装着部の底部は、軸方向に対して直交する面に形成し、レンズ装着部に載置された検査対象レンズの光軸を位置調整することなく撮像素子の光学中心に一致した定位置に装着する定位置装着機構と、上記検査対象レンズに当接する部分に開口部を設け、検査対象レンズを上方から押圧する時に当該レンズの光軸方向の位置を位置決めするレンズ押さえ機構とを備え、このレンズ押さえ機構による上記検査対象レンズの押圧時に上記定位置装着機構が連動して上記検査対象レンズの光軸を上記撮像素子の光学中心に一致させるとともに、光軸方向の位置も位置決めする構成としたものである。

この発明に係るレンズ検査装置は、レンズ固定板のレンズ装着部の底部は、軸方向に対して直交する面に形成し、レンズ装着部に載置された検査対象レンズの光軸を位置調整することなく撮像素子の光学中心に一致した定位置に装着する定位置装着機構と、検査対象レンズに当接する部分に開口部を設け、検査対象レンズを上方から押圧する時に当該レンズの光軸方向の位置を位置決めするレンズ押さえ機構とを備え、このレンズ押さえ機構による上記検査対象レンズの押圧時に上記定位置装着機構が連動して上記検査対象レンズの光軸を上記撮像素子の光学中心に一致させるとともに、光軸方向の位置も位置決めする構成としたことにより、レンズ検査装置に検査対象レンズを装着したときに、検査対象レンズの光軸を撮像素子の光学中心に一致させる調整が不要となり、レンズの位置ずれや傾きに起因する測定誤差が排除され、レンズ特性が高精度に検査できる。また、検査対象レンズが短時間で装着・交換ができるため、多量生産されるレンズの全数検査が可能となり、不良品の混入が排除できる。

実施の形態１．
図１はこの発明のレンズ検査装置の側面図、図２は検査対象レンズをレンズ装着部に装着したときに検査対象レンズの光軸を撮像素子の光学中心に一致させて定位置に装着する定位置装着機構の説明図である。この構成は基台１上の中央部に架台２を配置し、その上面に支持ブロック３を配置し、支持ブロック３の上面に撮像素子２１が装着されたカメラ基板２２が載置されている。支持ブロック３の上部に支柱４に支持されたレンズ固定板５が配置され、そのレンズ固定板５の上には上記撮像素子２１の光学中心に検査対象レンズ２０の光軸を一致させて装着されるレンズ装着部６が設けられ、このレンズ装着部６の底面６ａは、撮像素子２１の光学中心に対して直角方向の平面が形成され、レンズ装着部６の外周部には検査対象レンズ２０の光軸を撮像素子２１の光学中心に一致させる定位置装着機構１０が設けられている。

定位置装着機構１０は、図２に示すように、検査対象レンズ２０が配置されるレンズ装着部６の両側に、固定側位置決め片１１と可動側位置決め片１２を配置し、上記検査対象レンズ２０を装着した構成であり、その上部からレンズ押さえ機構８により押圧することにより上記検査対象レンズ２０の光軸が上記撮像素子２１の光学中心に一致するとともに光軸方向の位置も所定の位置に装着されるように構成されている。

固定側位置決め片１１は、一端側を上方からみてＶ字状となるＶ字状押部１１ａを形成し、上記可動側位置決め片１２は、一端側に上方から見てＶ字状となるＶ字状凹部１２ａを形成し、中央部にピン穴１２ｂを設け、他端側に両側に突出するばね係止部１２ｃを設けた構成であり、固定側位置決め片１１および上記可動側位置決め片１２のそれぞれのＶ字状凹部１１ａ、１２ａ側を対向させて配置し、固定側位置決め片１１はレンズ固定板５のレンズ装着部６に装着される検査対象レンズ２０の光軸が、撮像素子２１の光学中心に一致する位置でレンズ固定板５に固定し、可動側位置決め片１２はＶ字状凹部１２ａ側が固定側位置決め片１１のＶ字状凹部１１ａ側に接離する方向に摺動可能にレンズ固定板５に装着し、可動側位置決め片１２に設けられたばね係止部１２ｃとレンズ固定板５に設けられたばね係止片１３との間に配置された引きばね１４を装着している。

レンズ押さえ機構８は、レンズ固定板５の上面にヒンジで回動自在に装着され、検査対象レンズ２０に当接する部分は円形に開口した開口部と、上記の可動側位置決め片１２のピン穴１２ｂに挿入して可動側位置決め片１２を検査対象レンズ２０側に移動させる駆動ピン８ａが設けられ、開口部内周の縁部で検査対象レンズ２０の上端外周部を押し付けるように形成されている。

このように構成された定位置装着機構１０およびレンズ押さえ機構８は、レンズ押さえ機構８を上方に持ち上げることで、可動側位置決め片１２は引きばね１４によりレンズ装着部６より離れた位置になり、検査対象レンズ２０を装着してレンズ押さえ機構８をレンズ固定板５側に倒して検査対象レンズ２０を押さえると、駆動ピン８ａが可動側位置決め片１２のピン穴１２ａに挿入されて可動側位置決め片１２が固定側位置決め片１１側に移動して検査対象レンズ２０の側部を押圧して所定の位置に位置決めされるとともに、光軸方向の位置も設定される。

レンズ固定板５の上部には、レンズ装着部６とは所定の距離を隔てた位置に支柱３２で支持されたチャート固定板３１を配置し、レンズの特性の良否を判断するチャート３０が検査対象レンズ２０側に向けて貼り付けらている。チャート固定板３１のチャート３０の貼り付け面に向けて照明装置３５に接続された照明灯３６により適度な照度に照明されている。
レンズ装着部６、チャート３０が貼り付けられたチャート固定板３１の部分は周囲からの光線を遮断するように遮光囲い３７で覆うことによりレンズ検査時の周囲光線の影響を排除し、検査の精度を上げるように配慮されている。

支持ブロック３上の撮像素子２１が装着されたカメラ基板２２は、制御信号を送受するＳＵＢ基板２３に接続され、ＳＵＢ基板２３は画像入力ボード２４を介して画像処理装置２５に接続されている。画像処理装置２５にモニタ２５ａが付属している。画像処理装置２５および撮像素子２１、カメラ基板２２等は電源２９に接続されている

図１、図２の構成において、検査装置の組立後、レンズ装着部６に検査対象レンズ２０と同一構成の標準レンズを装着し、装着した標準レンズの光軸と撮像素子２１の光学中心が一致するように調整しておくことで、検査時の検査対象レンズ２０を装着するのみで、検査対象レンズ２０の光軸と撮像素子２１の光学中心が一致した状態で装着されるレンズ検査装置が得られる。このように構成されたレンズ検査装置では、検査対象レンズ２０の交換時に、レンズ押さえ機構８を持ち上げて検査対象レンズ２０の端部をレンズ押さえ機構８により押さえることで、検査対象レンズ２０の光軸と撮像素子２１の光学中心が一致した位置に装着される。

上記構成におけるレンズの検査は、検査対象レンズ２０をレンズ装着部６に装着し、チャート３０の表面を最適の照度に照明し、検査対象レンズ２０により結像したチャート３０を撮像素子２１にて撮像し、撮像した画像信号はカメラ基板２２からＳＵＢ基板２３、画像入力ボード２４を介し、レンズ特性を解析するソフトウエアを備えた画像処理装置２５に入力され、画像処理装置２５において検査対象レンズ２０の解像度等のレンズ特性を解析し、その結果を画像処理装置２５のモニタ２５ａに表示して、検査対象レンズ２０の良否判定を行う。

実施の形態２．
実施の形態１では、検査対象レンズ２０の光軸と撮像素子の光学中心を一致させる定位置装着機構１０は、一端側にＶ字状凹部を形成した固定側位置決め片１１および可動側位置決め片１２と、レンズ押さえ機構でレンズを押さえる構成としたが、部品点数が多く、構造的にも複雑であるので、実施の形態２は、部品点数が少なくて、簡単に装着できる構成とした実施の形態である。

実施の形態２は、図１のレンズ検査装置のレンズ装着部５に装着された検査対象レンズ２０の上端を押さえるレンズ押さえ機構８のレンズ側に、検査対象レンズ２０の光軸と撮像素子２１の光学中心とを一致させる機能を持たせたものである。実施の形態２の定位置装着機構の構成を図３に示す。図３は図１のレンズ固定板５の上面にヒンジで回動自在に装着するように取り付けるレンズ押さえ機構３８の構成を示すものである。このレンズ押さえ機構３８は検査対象レンズ２０に当接する部分に円形に開口する開口部３８ａを設け、その開口部３８ａの検査対象レンズ２０の上端外周に当接する下面側の内周を円錐面に形成したレンズ当接部３８ｂを設けている。

このようにレンズ押さえ機構３８を構成して、図１のレンズ検査装置のレンズ固定板５の上面に装着し、レンズ検査装置としては、図１に示された固定側位置決め片１１、可動側位置決め片１２および引きばね１４を排除した状態に組み立て、組立後実施の形態１と同様に予めレンズ装着部６に検査対象レンズ２０と同一構成の標準レンズを装着し、装着した標準レンズの光軸と撮像素子２１の光学中心が一致するように調整しておくことにより、検査時に検査対象レンズ２０をレンズ装着部５に載置してレンズ押さえ機構３８を検査対象レンズ２０の上端に押し付けることにより、レンズ当接部３８ｂにより、検査対象レンズ２０の位置が円錐面に沿って所定の位置に自動的に位置決めされ、光軸を合わせる作業が不要となり、実施の形態１の構成の固定側位置決め片１１、可動側位置決め片１２および引きばね１４が排除できるため、定位置装着機構としての部品点数が少なくなり、レンズ検査装置としてシンプルな構成となる。

実施の形態３．
実施の形態２では、レンズ押さえ機構３８に設けたレンズ当接部３８ｂを円錐面に形成したが、検査対象レンズの高さにバラツキ等がある場合はレンズ押さえ機構がレンズ固定板に対して隙間ができて傾斜する状態になることがあるが、このような状態のときでも検査対象レンズ２０の光軸が撮像素子２１の光学中心に一致するようにレンズ押さえ機構３８の当接面３８ａを球面としたものであり、その他は実施の形態２の図３に示す構成と同一である。

このように当接面を球面にしたことにより、検査対象レンズ２０の高さに差がある場合にも当接面の検査対象レンズ端部へのなじみが良くなり、検査対象レンズ２０が精度良く装着できる。

この発明の実施の形態１のレンズ検査装置の側面図である。この発明の実施の形態１の定位置装着機構の構成図である。この発明の実施の形態２の定位置装着機構の構成図である。

符号の説明

３支持ブロック、４支柱、５レンズ固定板、６レンズ装着部、
８レンズ押さえ機構、１０定位置装着機構、２０検査対象レンズ、
２１撮像素子、２２カメラ基板、２３ＳＵＢ基板、２４画像入力ボード、
２５画像処理装置、２９電源、３０チャート、３１チャート固定板、
３５照明装置、３６照明灯、３７遮光囲い、３８レンズ押さえ機構。

Claims

レンズ装着部が形成されたレンズ固定板、上記レンズ装着部の上方所定の距離を隔てた位置に上記レンズ装着部に対向して配置されたチャート、上記レンズ装着部の下方所定の距離を隔てた位置に対向して配置された撮像素子、レンズ特性を解析するソフトウエアを備えた画像処理装置を備え、外周が円形に形成された検査対象レンズを上記レンズ装着部に装着した状態で、上記検査対象レンズの光軸と上記撮像素子の光学中心とを一致させ、上記チャートを上記検査対象レンズにより上記撮像素子に投影し、上記撮像素子が撮影したチャート画像を、上記画像処理装置に入力して上記検査対象レンズの特性を解析して良否判定を行うレンズ検査装置において、上記レンズ装着部は底部が光軸方向に対して直交する面に形成され、上記レンズ装着部の周囲には、装着された上記検査対象レンズの光軸を上記撮像素子の光学中心に一致する定位置に装着する定位置装着機構と、上記検査対象レンズに当接する部分に開口部が設けられ、上記検査対象レンズを上方から押圧する時に当該レンズの光軸方向の位置を位置決めするレンズ押さえ機構とを備え、このレンズ押さえ機構による上記検査対象レンズの押圧時に上記定位置装着機構が連動して上記検査対象レンズの光軸を上記撮像素子の光学中心に一致させるとともに、光軸方向の位置も位置決めする構成としたことを特徴とするレンズ検査装置。
上記定位置装着機構は、一端が光軸方向から見てＶ字状凹部が形成された固定側位置決め片と可動側位置決め片とをそのＶ字状凹部を対向させて上記レンズ固定板上に配置し、上記固定側位置決め片は、上記検査対象レンズの光軸が上記撮像素子の光学中心に一致するように固定し、上記可動側位置決め片は、上記レンズ固定板上で上記固定側位置決め片に接離する方向に摺動可能に装着し、上記レンズ押さえ機構による検査対象レンズを上方から押圧する時に検査対象レンズ側に移動して上記検査対象レンズの光軸を上記撮像素子の光軸に一致させる構成とし、上記レンズ押さえ機構は、検査対象レンズ押圧時に上記可動側位置決め片を上記検査対象レンズ側に移動させる機能を備えた構成とし、上記レンズ押さえ機構が上方にあるときには、可動側位置決め片が上記レンズ装着部から離れた位置にあり、この離れた位置から上記検査対象レンズを下方に向けて押圧する時には、上記可動側位置決め片が上記検査対象レンズの側部を押圧して上記検査対象レンズを上記定位置に位置決めする構成としたことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査装置。
上記レンズ押さえ機構の開口部は、その内周面を上記検査対象レンズ側に広がる円錐状に形成したことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査装置。
上記レンズ押さえ機構の開口部は、その内周面を上記検査対象レンズ側に広がる球面状に形成したことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査装置。