JP5544700B2

JP5544700B2 - Inspection device

Info

Publication number: JP5544700B2
Application number: JP2008268084A
Authority: JP
Inventors: 充晃和田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2028-10-17
Also published as: JP2010096644A

Description

本発明は、検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus.

デジタル写真が普及し、低価格の一眼レフカメラが発売されるようになり、販売台数を延ばしているが、中級機の延びも著しく、付属となる交換レンズもこの影響を受けて急激に出荷台数が増えつつある。このような中、撮影レンズ（写真レンズ）の性能検査を、的確に短時間で判定することが要求されている。一般的に、撮影レンズの量産検査には、逆投影式の検査装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような検査装置においては、光軸上における所定の周波数のＭＴＦ値、周辺像高における所定の周波数のＭＴＦ値、所定の周波数における軸上像の光軸方向のベスト位置と周辺像高の光軸方向のベスト位置の差等々のチェック項目に対して、それぞれの最適なスレッショルドを定め、各撮影レンズの判定結果（合格、不合格）のみをモニターに表示するように構成されている。
特開２００７−２１８６４７号公報 Digital photography has become widespread and low-priced single-lens reflex cameras have been released, and the number of units sold has been increased. Is increasing. Under such circumstances, it is required to accurately determine the performance inspection of the photographing lens (photographic lens) in a short time. In general, a back projection type inspection apparatus is used for mass production inspection of photographing lenses (see, for example, Patent Document 1). In such an inspection apparatus, the MTF value at a predetermined frequency on the optical axis, the MTF value at a predetermined frequency at the peripheral image height, the best position in the optical axis direction of the axial image at the predetermined frequency and the light at the peripheral image height. For each check item such as a difference in the best position in the axial direction, each optimum threshold is determined, and only the determination result (pass or fail) of each photographing lens is displayed on the monitor.
JP 2007-218647 A

しかしながら、上記の測定データのように、ＭＴＦ値や像面位置の情報だけでは、検査対象の撮影レンズにおいて性能が落ちている原因を判別することが難しいという課題があった。例えば、このような検査装置では、軸上像は縦と横の２本のラインセンサーで強度分布を取得することが多く、この場合、軸上像に関しては、ある周波数のＭＴＦ値のデフォーカス特性を、縦方向断面の強度分布と横方向断面の強度分布とから見ることになる。しかし、偏芯コマにより重心のズレる方向が縦横断面より外れている場合も多々あり、軸上像のＭＴＦ値の劣化として現れにくい場合もある。したがって、そのような撮影レンズの周辺ＭＴＦ値の劣化が、偏芯コマやセンターアスの影響によるものかどうか判断しにくい。 However, there is a problem that it is difficult to determine the cause of the performance degradation in the photographic lens to be inspected only by the information of the MTF value and the image plane position as in the above measurement data. For example, in such an inspection apparatus, an on-axis image often obtains an intensity distribution with two vertical and horizontal line sensors. In this case, with respect to the on-axis image, a defocus characteristic of an MTF value at a certain frequency is obtained. Will be seen from the intensity distribution of the longitudinal section and the intensity distribution of the transverse section. However, there are many cases where the direction of deviation of the center of gravity is deviated from the vertical and horizontal cross sections due to the eccentric piece, and it may be difficult to appear as the deterioration of the MTF value of the on-axis image. Therefore, it is difficult to determine whether such deterioration of the peripheral MTF value of the photographing lens is due to the influence of the eccentric top or the center ass.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、撮影レンズの量産検査における合否判断機能だけではなく、不合格となった場合の施策を打ち出すための、さらなる光学系の情報として、センター像（軸上像）の強度分布の重心位置のズレ方向と、各軸外像高の強度分布の重心位置のズレ方向と、を効果的に用いて組み込み誤差としての偏芯方向を明確にし、撮影レンズの再組立に利用できる情報を提供する検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and is not only a pass / fail judgment function in mass-production inspection of photographing lenses, but also as information on further optical systems for devising measures in case of failure. Effectively using the deviation direction of the centroid position of the intensity distribution of the image (on-axis image) and the deviation direction of the centroid position of the intensity distribution of each off-axis image height to clarify the eccentric direction as an installation error, It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus that provides information that can be used for reassembly of a taking lens.

前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、チャートが形成されたチャート板が像面上に位置するように配置された被検レンズにより結像されるチャートの像のうち、光軸近傍のメリジオナル像を検出する縦ラインセンサー、及び、光軸近傍のサジタル像を検出する横ラインセンサーを有する軸上用受光センサーと、軸上用受光センサーを含む光軸と直交する面である測定平面内であって、光軸外における異なる位置のチャートのサジタル像を検出するラインセンサーを有する３以上の軸外用受光センサーと、軸上用受光センサーの縦ラインセンサー及び横ラインセンサーで検出されるチャートの像の各々の重心位置のズレ方向、並びに、軸外用受光センサーのラインセンサーで検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向の組み合わせと、測定平面内における被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向と、が対応付けられたテーブルを記憶する記憶部と、このテーブルを用いて、軸上用受光センサーを構成する縦ラインセンサー及び横ラインセンサー、並びに、軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの各々で検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向から、測定平面内における被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を決定する制御部と、を有する検査装置。 In order to solve the above-described problems, an inspection apparatus according to the present invention includes a light beam of a chart image formed by a test lens arranged such that a chart plate on which a chart is formed is positioned on an image plane. A vertical line sensor for detecting a meridional image in the vicinity of the axis, a light receiving sensor for an axis having a horizontal line sensor for detecting a sagittal image in the vicinity of the optical axis, and a surface orthogonal to the optical axis including the light receiving sensor for the axis. Detected by three or more off-axis light receiving sensors having line sensors for detecting sagittal images of charts at different positions outside the optical axis in the measurement plane, and vertical and horizontal line sensors of the on-axis light receiving sensor. Set of the deviation direction of the center of gravity of each chart image and the deviation direction of the center of gravity of the chart image detected by the line sensor of the off-axis light receiving sensor Configuration and combined, and the shift direction of the center of gravity of the image formed by the lens under test in the measurement plane, a storage unit for storing a table associated with it, using this table, a light receiving sensor for the upper shaft The image formed by the test lens in the measurement plane from the deviation direction of the center of gravity position of the chart image detected by each of the vertical line sensor and horizontal line sensor, and the line sensor constituting the off-axis light receiving sensor A control unit that determines a deviation direction of the center of gravity position of the inspection apparatus.

このような検査装置において、制御部は、チャート板を光軸に沿って移動させてチャートの像をデフォーカスさせ、軸上用受光センサーで検出されるチャートの像の任意の空間周波数におけるＭＴＦ値がピークとなる位置において、被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を検出するように構成されることが好ましい。 In such an inspection apparatus, the control unit moves the chart plate along the optical axis to defocus the chart image, and the MTF value at an arbitrary spatial frequency of the chart image detected by the on-axis light receiving sensor. It is preferable that the shift direction of the barycentric position of the image formed by the lens to be detected is detected at the position where becomes a peak.

また、このような検査装置において、軸外用受光センサーの各々は、チャートのメリジオナル像を検出するラインセンサーをさらに有することが好ましい。 In such an inspection apparatus, each of the off-axis light receiving sensors preferably further includes a line sensor for detecting a meridional image of the chart.

また、このような検査装置は、表示部を有し、制御部は、被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向と、軸上用受光センサーを構成する縦ラインセンサー及び横ラインセンサー、並びに、軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの各々で検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向と、を同時に表示部に表示するように構成されることが好ましい。 In addition, such an inspection apparatus has a display unit, and the control unit shifts the barycentric position of the image formed by the lens to be tested, and the vertical line sensor and the horizontal line that constitute the on-axis light receiving sensor. It is preferable that the sensor and the shift direction of the center of gravity position of the chart image detected by each of the line sensors constituting the off-axis light receiving sensor are simultaneously displayed on the display unit.

このとき、制御部は、軸上用受光センサー及び軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの検出値の各々の空間周波数におけるＭＴＦ値及びＰＴＦ値を算出し、重心位置のズレ方向とともに表示部に表示するように構成されることが好ましい。 At this time, the control unit calculates the MTF value and the PTF value at the spatial frequency of the detection values of the line sensors constituting the on-axis light receiving sensor and the off-axis light receiving sensor, and displays them on the display unit together with the shift direction of the center of gravity position. It is preferable to be configured to do so.

なお、このような検査装置において、軸外用受光センサーの各々は、測定平面を、光軸で直交する２本の線により４つの領域に分割し、当該領域毎に配置されることが好ましい。 In such an inspection apparatus, each of the off-axis light receiving sensors is preferably arranged in each of the regions by dividing the measurement plane into four regions by two lines orthogonal to the optical axis.

本発明に係る検査装置を以上のように構成すると、撮影レンズの量産検査において、合否判断機能だけではなく、不合格となった場合の施策を打ち出すための、さらなる光学系の情報として、センター像（軸上像）の強度分布の重心位置のズレ方向と、各軸外像高の強度分布の重心位置のズレ方向と、を効果的に用いて組み込み誤差としての偏芯方向を明確にし、再組立に利用できる情報を提供することが可能となる。 When the inspection apparatus according to the present invention is configured as described above, in the mass production inspection of the taking lens, not only the pass / fail judgment function but also the information about the center as a further optical system information for launching a measure in case of failure. By effectively using the deviation direction of the center of gravity position of the intensity distribution of the (on-axis image) and the deviation direction of the gravity center position of the intensity distribution of each off-axis image height, the eccentric direction as an incorporation error is clarified and It is possible to provide information that can be used for assembly.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、拡大投影型で複数画角を同時に測定できるＯＴＦ検査装置であって、チャートと被検レンズ間のシフト構造を無くして受光センサーが機械軸と垂直な面内でシフトする（この垂直面内で移動する）構造を特徴とする検査装置を用いる場合について説明する。この検査装置１は、図１に示すように、内部に光源２およびチャート板３を有する架台部１８に被検レンズ（撮影レンズ）４を保持する照明部５と、この照明部５に対して相対移動可能なセンサー架台部１９に設置された測定部６とを有して構成される。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an OTF inspection apparatus that can measure a plurality of angles of view at the same time with an enlarged projection type, wherein the light receiving sensor is shifted in a plane perpendicular to the mechanical axis without the shift structure between the chart and the test lens. A case will be described in which an inspection apparatus characterized by a structure that moves (moves in this vertical plane) is used. As shown in FIG. 1, the inspection apparatus 1 includes an illumination unit 5 that holds a test lens (photographing lens) 4 on a gantry unit 18 having a light source 2 and a chart plate 3 therein, and the illumination unit 5. And a measuring unit 6 installed on a relatively movable sensor base 19.

光源２、チャート板３、および、被検レンズ４は、照明部５において、光軸上（以降の説明においては、検査装置１の「機械軸７」と呼ぶ）上に並んで配置されている。なお、この図１に示す構成においては、光源２から放射された光線は、光ファイバー２ａおよび図示しないコンデンサレンズ等により機械軸７上に放射され、チャート板３に照射される。また、この照明部５には、チャート板３を機械軸７に沿って前後に移動させ、さらに、取り付けられた被検レンズ４の合焦等の作動を制御する照明側制御部１７が設けられている。 The light source 2, the chart plate 3, and the test lens 4 are arranged side by side on the optical axis (hereinafter referred to as “mechanical axis 7” of the inspection apparatus 1) in the illumination unit 5. . In the configuration shown in FIG. 1, the light beam emitted from the light source 2 is emitted onto the mechanical shaft 7 by the optical fiber 2 a and a condenser lens (not shown) and is irradiated onto the chart plate 3. In addition, the illumination unit 5 is provided with an illumination side control unit 17 that moves the chart plate 3 back and forth along the mechanical axis 7 and controls the operation of focusing and the like of the attached lens 4 to be tested. ing.

一方、測定部６は、受光側（被検レンズ４を挟んで光源２の反対側）に配置され、機械軸７に対して略垂直な平面を有する平板状の受け部８がセンサー架台部１９に設けられている。この受け部８の光源２側の面（受光側の面）には、この受け部８に対して受光側の面上で相対移動可能な２軸の大きなプレート（以下、「大ステージ９」と呼ぶ）と、この大ステージ９を受け部８上で作動させる大ステージ駆動部１０とが設けられる。さらに、その大ステージ９の受光側の面上で相対移動可能な１軸の小さなプレート（以下、「小ステージ１１」と呼ぶ）とこの小ステージ１１を大ステージ９上で作動させる小ステージ駆動部１２とが設けられている。なお、小ステージ１１は大ステージ９上に複数設けられる（例えば、図２の場合は、矩形状の大ステージ９の対角線方向に４個の小ステージ１１を設けた場合を示している）。この場合、図２に示すように、小ステージ１１は、大ステージ９に対して対角線方向に（大ステージ９の中心部から放射状に）相対移動可能に構成される。なお、以降の説明において大ステージ９の中心を「測定側の原点」と呼ぶ。 On the other hand, the measuring unit 6 is disposed on the light receiving side (opposite side of the light source 2 with the lens 4 to be tested), and a flat plate-like receiving unit 8 having a plane substantially perpendicular to the mechanical shaft 7 is a sensor mount unit 19. Is provided. On the light source 2 side surface (light receiving side surface) of the receiving portion 8, a large biaxial plate (hereinafter referred to as “large stage 9”) that can move relative to the receiving portion 8 on the light receiving side surface. And a large stage drive unit 10 that operates on the receiving unit 8 is provided. Further, a small single-axis plate (hereinafter referred to as “small stage 11”) that can be relatively moved on the light receiving side surface of the large stage 9 and a small stage drive unit that operates the small stage 11 on the large stage 9 12 are provided. A plurality of small stages 11 are provided on the large stage 9 (for example, FIG. 2 shows a case where four small stages 11 are provided in the diagonal direction of the rectangular large stage 9). In this case, as shown in FIG. 2, the small stage 11 is configured to be movable relative to the large stage 9 in a diagonal direction (radially from the center of the large stage 9). In the following description, the center of the large stage 9 is referred to as “measurement-side origin”.

この大ステージ９の測定側の原点には、図２に示すように、軸上用受光センサー１３が設けられており、また、各々の小ステージ１１には、軸外用受光センサー１４が設けられている。軸上用受光センサー１３は、検査装置１の設置面（地面）に対して垂直方向に延びた縦ラインセンサー１３ａと、水平方向に延びた横ラインセンサー１３ｂとから構成され、機械軸（光軸）７の近傍に結像されるチャート３の像を検出する。一方、軸外用受光センサー１４は、大ステージ９の測定側の原点から対角線方向に延びた（放射状に延びた）縦ラインセンサー１４ａと、この対角線方向に延びた線と略直交する方向に延びた横ラインセンサー１４ｂとから構成され、周辺像高のチャート３の像を検出する。この検査装置１において、全てのセンサー１３，１４の受光面が、略同一平面内（以下、この平面を「測定平面」と呼ぶ）に位置するように配置されている。 As shown in FIG. 2, an on-axis light receiving sensor 13 is provided at the measurement side origin of the large stage 9, and an off-axis light receiving sensor 14 is provided on each small stage 11. Yes. The on-axis light receiving sensor 13 includes a vertical line sensor 13a extending in the vertical direction with respect to the installation surface (ground) of the inspection apparatus 1, and a horizontal line sensor 13b extending in the horizontal direction. ) An image of the chart 3 formed in the vicinity of 7 is detected. On the other hand, the off-axis light receiving sensor 14 extends in a direction substantially orthogonal to the vertical line sensor 14a extending in a diagonal direction (radially extending) from the origin on the measurement side of the large stage 9 and a line extending in the diagonal direction. The horizontal line sensor 14b is configured to detect an image of the chart 3 having a peripheral image height. In the inspection apparatus 1, the light receiving surfaces of all the sensors 13 and 14 are arranged so as to be located in substantially the same plane (hereinafter, this plane is referred to as “measurement plane”).

なお、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を構成する縦ラインセンサー１３ａ，１４ａは、後述するように、チャート板３に形成されたチャートのＭ（メリジオナル）像を検出するために用いられ、横ラインセンサー１３ｂ，１４ｂは、チャートのＳ（サジタル）像を検出するために用いられる。また、本実施形態では、軸外用受光センサー１４を４つ設けているが、３つ以上あればよい。 The longitudinal line sensors 13a, 14a constituting the on-axis and off-axis light receiving sensors 13, 14 are used to detect an M (meridional) image of the chart formed on the chart plate 3, as will be described later. The horizontal line sensors 13b and 14b are used to detect an S (sagittal) image of the chart. In the present embodiment, four off-axis light receiving sensors 14 are provided, but three or more are required.

チャート板３は、被検レンズ４の像面の位置（すなわち、フィルム面或いは撮像面に相当する位置）に配置されている。このチャート板３には、点像チャート若しくはスリットが形成されるが、以降の説明においては、図３に示すように、軸上検査用及び軸外検査用チャート３ａ，３ｂをスリットで構成した場合について説明する。 The chart plate 3 is disposed at the position of the image plane of the lens 4 to be tested (that is, the position corresponding to the film plane or the imaging plane). In this chart plate 3, point image charts or slits are formed. In the following description, as shown in FIG. 3, when the on-axis inspection charts and off-axis inspection charts 3a and 3b are formed of slits, Will be described.

このチャート板３には、チャート板３の中心（以下、「チャート板の原点」と呼ぶ）に、機械軸７を含むように配置された軸上検査用チャート３ａと、機械軸７を含まずこの機械軸７から離れた位置（チャート板の原点から対角線方向に離れた位置）に配置された複数組（図３においては４組）の軸外検査用チャート３ｂとが形成されている。ここで、軸上検査用チャート３ａは、水平方向に延びるサジタルチャートと垂直方向に延びるメリジオナルチャートから構成され、軸外検査用チャート３ｂは、機械軸７から放射上に延びる線上配置されるスリット状のサジタルチャートと、このサジタルチャートに略直交するように延びるスリット状のメリジオナルチャートとから構成される。光源２から放射され、チャート板３のチャート３ａ，３ｂ（スリット）を透過した光線が、被検レンズ４により軸上用および軸外用受光センサー１３，１４上に結像される。このとき、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を構成する各センサー１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと、チャート板３の軸上および軸外検査用チャート３ａ，３ｂの像とは、略直交するように構成されている。 The chart plate 3 does not include the on-axis inspection chart 3 a arranged to include the mechanical shaft 7 at the center of the chart plate 3 (hereinafter referred to as “the origin of the chart plate”) and the mechanical shaft 7. A plurality of sets (four sets in FIG. 3) of off-axis inspection charts 3b arranged at positions away from the mechanical shaft 7 (positions separated diagonally from the origin of the chart plate) are formed. Here, the on-axis inspection chart 3a is composed of a sagittal chart extending in the horizontal direction and a meridional chart extending in the vertical direction, and the off-axis inspection chart 3b is arranged on a line extending radially from the mechanical axis 7. A slit-shaped sagittal chart and a slit-shaped meridional chart extending so as to be substantially orthogonal to the sagittal chart. Light rays emitted from the light source 2 and transmitted through the charts 3 a and 3 b (slits) of the chart plate 3 are imaged on the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14 by the test lens 4. At this time, the sensors 13a, 13b, 14a, 14b constituting the on-axis and off-axis light receiving sensors 13, 14 and the images of the on-axis and off-axis inspection charts 3a, 3b of the chart plate 3 are substantially orthogonal. Is configured to do.

以上のような検査装置１において、チャート板３に形成された軸上検査用チャート（センタースリット）３ａの像（これを「軸上像」と呼ぶ）は軸上用受光センサー１３上に結像し、軸外検査用チャート３ｂの像（これを「軸外像」と呼ぶ）はそれぞれ対応する軸外用受光センサー１４上に結像するのが理想的な結像状態である。しかし、被検レンズ４が、ディストーションの大きなレンズである場合は、例えば、軸上において軸上用受光センサー１３で軸上像を取り込むことができたとしても、軸外では軸外像が軸外用受光センサー１４から外れてしまうことがある。このようなとき、小ステージ駆動部１２で、小ステージ１１を大ステージ９に対して相対移動させることにより、軸外用受光センサー１４を放射方向に移動させて軸外像を取り込むことができる（このとき、軸外像の光量のピークの位置が軸外用受光センサー１４の略中心に位置するようにする）。 In the inspection apparatus 1 as described above, an image of the on-axis inspection chart (center slit) 3 a formed on the chart plate 3 (referred to as an “axial image”) is formed on the on-axis light receiving sensor 13. In an ideal imaging state, the images of the off-axis inspection chart 3b (referred to as “off-axis images”) are formed on the corresponding off-axis light receiving sensors 14 respectively. However, when the test lens 4 is a lens with a large distortion, for example, even if an on-axis image can be captured by the on-axis light receiving sensor 13 on the axis, the off-axis image is off-axis. The light receiving sensor 14 may come off. In such a case, the small stage drive unit 12 moves the small stage 11 relative to the large stage 9, thereby moving the off-axis light receiving sensor 14 in the radial direction and capturing an off-axis image (this) (The position of the peak of the light amount of the off-axis image is positioned substantially at the center of the off-axis light receiving sensor 14).

一方、被検レンズ４に透過偏芯があると、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からチャート像が外れてしまう。そのため、大ステージ駆動部１０で大ステージ９を測定平面内で移動させて軸上像（センタースリット位置）を軸上用受光センサー１３で走査し（この場合、軸上用受光センサー１３と軸外用受光センサー１４とを同時に同じ量と方向にアラインメントした状態となる）、軸上像の光量のピークの位置が軸上用受光センサー１３の略中心に位置するようにする。そして、上述のように、軸外用受光センサー１４（実際には小ステージ１１）を小ステージ駆動部１２で放射方向に移動させて軸外像を走査してＭ像及びＳ像の光量のピークの位置が軸外用受光センサー１４ａ，１４ｂの各々の略中心に位置するようにし、軸外光束に対してアラインメントした状態とする。このように軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を２段階でアラインメントすることで、高速に測定できる対象が広がる。 On the other hand, if the test lens 4 has a transmission eccentricity, the chart image is deviated from the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14. Therefore, the large stage drive unit 10 moves the large stage 9 within the measurement plane and scans the on-axis image (center slit position) by the on-axis light receiving sensor 13 (in this case, the on-axis light receiving sensor 13 and the off-axis light receiving sensor 13). The light receiving sensor 14 is aligned in the same amount and direction at the same time) so that the peak position of the light amount of the on-axis image is positioned substantially at the center of the on-axis light receiving sensor 13. Then, as described above, the off-axis light receiving sensor 14 (actually, the small stage 11) is moved in the radial direction by the small stage driving unit 12 to scan the off-axis image, and the light intensity peaks of the M image and the S image are peaked. The position is positioned substantially at the center of each of the off-axis light receiving sensors 14a and 14b, and is aligned with the off-axis light beam. In this way, by aligning the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14 in two stages, the objects that can be measured at high speed are expanded.

このような検査装置１においては、軸外光束の結像位置を軸外用受光センサー１４によりセンシングして理想像高からの偏差や実際の画角が分かり、全方位の非対称性が判断できる。また、この実施形態のようにＭ像およびＳ像のラインセンサー（縦ラインセンサー１３ａ，１４ａおよび横ラインセンサー１３ｂ，１４ｂ）を用いた場合は、Ｍ像用センサーから実像高が分かる。なお、本実施形態においては、図２に示すように放射状に稼働し得る小ステージ１１を設けることにより、写真レンズのような偏芯の大きいレンズやディストーションの大きいレンズなど、製造誤差による画角の変化の大きいレンズの測定も可能となる。また、本実施形態では軸外用受光センサー１４のＭ像およびＳ像を検出する縦ラインセンサー１４ａおよび横ラインセンサー１４ｂが小ステージ１１上にあり、一体に動くように構成されているが、縦ラインセンサー１４ａおよび横ラインセンサー１４ｂをそれぞれ独立したプレート上に配置して、それぞれ独立して作動するように構成することも可能である。 In such an inspection apparatus 1, the off-axis light-receiving sensor 14 senses the imaging position of the off-axis light beam, and the deviation from the ideal image height and the actual angle of view can be known, so that asymmetry in all directions can be determined. Further, when the M image and S image line sensors (vertical line sensors 13a and 14a and horizontal line sensors 13b and 14b) are used as in this embodiment, the actual image height can be known from the M image sensor. In the present embodiment, by providing the small stage 11 that can operate radially as shown in FIG. 2, the angle of view due to manufacturing errors such as a lens having a large eccentricity such as a photographic lens or a lens having a large distortion is reduced. Measurement of a lens with a large change is also possible. In this embodiment, the vertical line sensor 14a and the horizontal line sensor 14b for detecting the M image and the S image of the off-axis light receiving sensor 14 are on the small stage 11 and are configured to move integrally. It is also possible to arrange the sensor 14a and the horizontal line sensor 14b on independent plates so that they operate independently.

なお、受け部８が固定されているセンサー架台部１９には、測定部６を機械軸７に沿って移動させる（図１においては左右方向に移動させる）測定駆動部１５が設けられている。これらの大ステージ駆動部１０、小ステージ駆動部１２、測定駆動部１５、軸上用受光センサー１３、および、軸外用受光センサー１４と、照明側制御部１７とは制御部１６に電気的に接続されており、大ステージ駆動部１０、小ステージ駆動部１２、および、測定駆動部１５の作動が制御されて、測定部６、大および小ステージ９，１１の作動が制御され、また、照明側制御部１７を介してチャート板３および被検レンズ４の作動が制御されるとともに、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からの検出信号が処理される。また、制御部１６には、検査結果が出力される表示部２１（例えば、ディスプレイ装置やプリンタ）が接続されている。そして、制御部１６では、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からの検出信号を後述する方法により処理して被検レンズ４の光学特性を算出し、算出された結果を表示部２１に出力するように構成されている。 The sensor mount 19 to which the receiving portion 8 is fixed is provided with a measurement driving unit 15 that moves the measuring unit 6 along the mechanical axis 7 (moves in the left-right direction in FIG. 1). The large stage driving unit 10, small stage driving unit 12, measurement driving unit 15, on-axis light receiving sensor 13, off-axis light receiving sensor 14, and illumination side control unit 17 are electrically connected to the control unit 16. The operations of the large stage drive unit 10, the small stage drive unit 12, and the measurement drive unit 15 are controlled, and the operations of the measurement unit 6, the large and small stages 9, 11 are controlled, and the illumination side The operations of the chart plate 3 and the test lens 4 are controlled via the control unit 17, and the detection signals from the on-axis and off-axis light receiving sensors 13, 14 are processed. The control unit 16 is connected to a display unit 21 (for example, a display device or a printer) that outputs an inspection result. Then, the control unit 16 processes the detection signals from the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14 by a method described later to calculate the optical characteristics of the lens 4 to be tested, and displays the calculated result on the display unit 21. It is configured to output.

以下、本実施形態の検査装置１による被検レンズ４の検査手順（制御部１６での処理）を、図４のフローチャートを合わせて用いて説明する。この検査装置１における被検レンズ４の測定においては、初期設定（ステップＳ１００）として、予め被検レンズ４の理想的なレンズデータを用いて、像面から物体面までを光線追跡してその撮影距離と実際の物体高を求めて、制御部１６に設定する。なお、制御部１６には、これらの設定値やセンサー１３，１４の測定値等が記憶されるメモリが設けられている。制御部１６は、検査装置１のチャート板３と軸上用及び軸外用受光センサー１３，１４の距離を、測定駆動部１５の作動を制御して測定部６を機械軸７に沿って移動させることにより、計算上の撮影距離と一致させる。 Hereinafter, the inspection procedure (processing in the control unit 16) of the lens 4 to be inspected by the inspection apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the measurement of the test lens 4 in the inspection apparatus 1, as an initial setting (step S100), the ideal lens data of the test lens 4 is used in advance to trace the light from the image plane to the object plane and shoot the image. The distance and actual object height are obtained and set in the control unit 16. Note that the control unit 16 is provided with a memory in which these set values, measured values of the sensors 13 and 14 and the like are stored. The control unit 16 controls the operation of the measurement drive unit 15 to move the measurement unit 6 along the mechanical axis 7 with respect to the distance between the chart plate 3 of the inspection apparatus 1 and the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14. Thus, the calculated shooting distance is matched.

次に、軸上用受光センサー１３および軸外用受光センサー１４により、軸上像および軸外像を取得する（ステップＳ２００）。ここで、上述のような被検レンズ４を照明部５にセットすると、その被検レンズ４に透過偏芯がある場合は、スリット像が大ステージ９の測定側の原点からずれた所に形成される。このような場合、大ステージ９を測定面内で縦方向と横方向に作動させて軸上像を走査し、軸上用受光センサー１３からの検出信号を制御部１６で処理してチャート板３の軸上像の像位置を検出する。この像位置の検出方法としては、例えば、線像の重心又は一番出力の高い画素の座標を像の位置として検出する。このとき、被検レンズ４の透過偏芯誤差が大きい場合、軸上用受光センサー１３からチャート像が完全に外れてしまう場合がある。よって、大ステージ９を作動させて走査する手順を予め制御部１６に設定しておく必要がある。例えば、大ステージ９を、ある矩形の範囲を外側から内側に向かって渦巻き状に作動させることにより、効率的に走査するように構成すると、走査する時間を節約できる。制御部１６は、走査した後、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ及び横ラインセンサー１３ｂのそれぞれの略中心に軸上検査用チャート３ａの像の光量のピークが位置するように大ステージ９を移動させ、その位置を原点として記憶し、センタリングを終了する（この原点が、上述の測定側の原点に一致する）。 Next, an on-axis image and an off-axis image are acquired by the on-axis light receiving sensor 13 and the off-axis light receiving sensor 14 (step S200). Here, when the test lens 4 as described above is set on the illumination unit 5, if the test lens 4 has transmission eccentricity, a slit image is formed at a position shifted from the origin on the measurement side of the large stage 9. Is done. In such a case, the large stage 9 is operated in the vertical direction and the horizontal direction within the measurement plane to scan the axial image, and the detection signal from the axial light receiving sensor 13 is processed by the control unit 16 so that the chart plate 3 The image position of the on-axis image is detected. As an image position detection method, for example, the center of gravity of the line image or the coordinates of the pixel with the highest output is detected as the image position. At this time, if the transmission eccentricity error of the lens 4 to be measured is large, the chart image may be completely deviated from the on-axis light receiving sensor 13. Therefore, it is necessary to set in advance the procedure for operating the large stage 9 for scanning in the control unit 16. For example, if the large stage 9 is configured to scan efficiently by operating a certain rectangular area spirally from the outside to the inside, it is possible to save scanning time. After scanning, the control unit 16 performs a large stage so that the peak of the light amount of the image of the on-axis inspection chart 3a is located at the approximate center of each of the vertical line sensor 13a and the horizontal line sensor 13b of the on-axis light receiving sensor 13. 9 is moved, the position is stored as the origin, and the centering is finished (this origin coincides with the above-mentioned origin on the measurement side).

また、制御部１６は、小ステージ１１についても、大ステージ９の対角線方向に移動させて、上述の軸上用受光センサー１３と同様に、軸外用受光センサー１４の検出値から軸外検査用チャート３ｂの像の光量のピークが軸外用受光センサー１４の縦ラインセンサー１４ａ及び横ラインセンサー１４ｂのそれぞれの略中心に位置するようにこの小ステージ１１を作動させる。なお、小ステージ１１については、図２に示すように矩形状の大ステージ９の対角線方向（斜め４５°）に作動させる構成だけでなく、上下方向と左右方向の２軸で作動させるように構成することも可能である。 Further, the control unit 16 also moves the small stage 11 in the diagonal direction of the large stage 9 and, similar to the on-axis light receiving sensor 13 described above, from the detection value of the off-axis light receiving sensor 14, the off-axis inspection chart. The small stage 11 is operated so that the peak of the light amount of the image 3b is located at the approximate center of each of the vertical line sensor 14a and the horizontal line sensor 14b of the off-axis light receiving sensor 14. As shown in FIG. 2, the small stage 11 is not only configured to operate in the diagonal direction (45 ° oblique) of the rectangular large stage 9 but also configured to operate with two axes in the vertical direction and the horizontal direction. It is also possible to do.

この検査装置１による被検レンズ４の検査は、制御部１６から制御信号を照明側制御部１７に送信し、チャート板３を光軸（機械軸７）に対して所定の移動量だけ前後させて（例えば、０．１ｍｍ刻みで、最良像面となる位置を基準に±１．０ｍｍ程度）デフォーカスし、最良像面とその前後の領域を軸上用および軸外用受光センサー１３、１４で測定する。軸上用受光センサー１３での強度分布の出力が一番高い所を基準として、再度デフォーカスをかける。このとき、センサー出力が８ビット以下になるときはセンサーの蓄積時間を長くして出力を持ち上げる。そして、センサー毎に予め測定していたバックグラウンドの明るさを差し引き強度分布の０レベルを決定する。 In the inspection of the lens 4 to be inspected by the inspection apparatus 1, a control signal is transmitted from the control unit 16 to the illumination side control unit 17, and the chart plate 3 is moved back and forth by a predetermined movement amount with respect to the optical axis (mechanical shaft 7). (For example, about ± 1.0 mm with respect to the position of the best image plane in increments of 0.1 mm), and the best image plane and the areas before and after the defocus are detected by the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14. taking measurement. Defocusing is performed again on the basis of the highest intensity distribution output from the on-axis light receiving sensor 13. At this time, if the sensor output is 8 bits or less, the sensor accumulation time is lengthened to increase the output. Then, the background brightness previously measured for each sensor is subtracted to determine the zero level of the intensity distribution.

図５はある空間周波数において軸上像と軸外像（周辺像高Ａと周辺像高Ｂ）とについてのＭＴＦのデフォーカス特性である。各像高の関係は図６に示すとおりであり、１断面内に含まれた像高のデフォーカス特性を示している。軸上像と周辺像高のＭＴＦのピーク位置の差を像面湾曲として閾値で判定する。全象限を規制することで全画面内の平均像面が抑えられる。偏芯による像面の傾きは、任意の周辺像高のピーク位置の差が最大となる値に閾値を設定すれば良い。図５ではセンターベストの像面位置に対して周辺像高Ａがプラス、周辺像高Ｂがマイナスとなり像面チルトが発生している。なお、一般に被検レンズ４のＦナンバーにより焦点深度が決まるので、これを閾値としても良い。 FIG. 5 shows MTF defocus characteristics for an on-axis image and an off-axis image (peripheral image height A and peripheral image height B) at a certain spatial frequency. The relationship between the image heights is as shown in FIG. 6 and shows the defocus characteristic of the image height included in one cross section. A difference between the peak positions of the MTFs of the on-axis image and the peripheral image height is determined as a field curvature with a threshold value. By controlling all quadrants, the average image plane in the entire screen can be suppressed. For the inclination of the image plane due to eccentricity, a threshold value may be set to a value that maximizes the difference in the peak position of any peripheral image height. In FIG. 5, the peripheral image height A is positive and the peripheral image height B is negative with respect to the image plane position of the center vest, and image plane tilt occurs. Since the depth of focus is generally determined by the F number of the lens 4 to be examined, this may be used as a threshold value.

このようにして、任意の空間周波数で軸上光束がベストとなる光軸と垂直な平面で軸上像と軸外像とを取得すると、制御部１６は、まず、軸上像の処理を行い、所定の空間周波数におけるＭＴＦ値とＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３００）。処理の詳細を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。 In this way, when the on-axis image and the off-axis image are acquired in a plane perpendicular to the optical axis where the on-axis light flux is the best at an arbitrary spatial frequency, the control unit 16 first performs the on-axis image processing. Then, an MTF value and a PTF value at a predetermined spatial frequency are calculated (step S300). Details of the processing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ここで、周辺像（軸外像）の非対称性は、コマによる非対称性と偏芯による非点収差や像面の傾き等の非対称性が合成されているため、測定結果よりこれらを成分ごとに切り離して考えることはできない。しかし、軸上像（センター像）の重心のズレる方向が点像強度分布のどの方位に発生しているのかということがわかれば、軸上像の偏芯と周辺像の偏芯との関連性が明確となる。光学系に偏芯がなくコマが外方のポイントスプレッドファンクション（以降、「ＰＳＦ」と呼ぶ）は図８（ａ）のようになり、コマが内方のＰＳＦは図８（ｂ）のようになる。また、偏芯がありコマが少ない光学系のＰＳＦは図８（ｃ）のようになり、全画面で同じ方向に重心がずれる。この図８（ａ），（ｂ）のような状態は設計上の話であり、実際の製造上は偏芯が存在して図８（ｃ）のようになる。なお、３次収差では偏芯がないときのコマは画角に比例するため、軸上像には存在しないが、偏芯コマは画角に無関係で開口の自乗に比例するために、画面内に一様に現れる。また、偏芯がある場合の非点収差と像面の傾きは、開口と画角に比例する。 Here, asymmetry of the peripheral image (off-axis image) is composed of asymmetry due to coma and asymmetry due to decentration, astigmatism due to decentration, image surface tilt, etc. I can't think of it separately. However, if it is known in which direction of the point image intensity distribution the direction of deviation of the center of gravity of the axial image (center image) occurs, the relationship between the eccentricity of the axial image and the eccentricity of the peripheral image Becomes clear. FIG. 8A shows a point spread function (hereinafter referred to as “PSF”) in which there is no eccentricity in the optical system and the frame is outward, and FIG. 8B shows a PSF in which the frame is inward. Become. Further, the PSF of the optical system with eccentricity and few frames is as shown in FIG. 8C, and the center of gravity is shifted in the same direction on the entire screen. The states as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) are design issues. In actual manufacturing, there is an eccentricity as shown in FIG. 8 (c). In the third-order aberration, the coma when there is no decentration is proportional to the angle of view, so it does not exist in the on-axis image, but the decentered coma is independent of the angle of view and is proportional to the square of the aperture. Appear uniformly. Further, the astigmatism and the inclination of the image plane when there is decentration are proportional to the aperture and the angle of view.

図９は軸上用受光センター１３の縦横のラインセンサー１３ａ，１３ｂにおいて、重心が２２５度方向にずれている状態を示している。それぞれの強度分布の重心のずれる方向は、縦方向と横方向、時計回りに４５度−２２５度方向、１３５度−３１５度方向の４断面８方位に分類できる。縦ラインセンサー１３ａと横ラインセンサー１３ｂのそれぞれの基準座標からのズレをベクトル化すれば方向性が明確となるが、これ以上細かい方位の判断は２本のラインセンサーの組み合わせからでは難しい。強度分布を取り込み、０レベルを決定して有効なデータ列にして走査長が決定される。図１０は走査長Ｌの中心から重心が下方向にずれている状態である。各象限のラインセンサー毎に重心ズレのベクトルが表示されると良い。図１１はセンサー上で重心が上方向にずれた状態を示している。周辺像の非対称性からもセンターへ情報を提供できる。この図１１のように、センターに現れた重心ずれの方向が周辺でも同じである場合は偏芯コマの影響と判断でき、センター像の調芯を行えば被検レンズ４の性能はほぼ回転対象成分の収差から構成され、レンズ群間隔、面精度等を調査することで解決が可能となる。 FIG. 9 shows a state where the center of gravity is shifted in the direction of 225 degrees in the vertical and horizontal line sensors 13a and 13b of the on-axis light receiving center 13. FIG. The direction in which the center of gravity of each intensity distribution is shifted can be classified into four cross sections and eight directions of 45 degrees to 225 degrees and 135 degrees to 315 degrees in the vertical and horizontal directions and clockwise. If the deviation from the respective reference coordinates of the vertical line sensor 13a and the horizontal line sensor 13b is vectorized, the directionality becomes clear. However, it is difficult to determine a finer orientation than the combination of two line sensors. The intensity distribution is taken in, the 0 level is determined to make an effective data string, and the scanning length is determined. FIG. 10 shows a state where the center of gravity is shifted downward from the center of the scanning length L. The center-of-gravity shift vector is preferably displayed for each line sensor in each quadrant. FIG. 11 shows a state where the center of gravity is shifted upward on the sensor. Information can be provided to the center from the asymmetry of the surrounding image. As shown in FIG. 11, when the direction of the center of gravity deviation appearing at the center is the same at the periphery, it can be determined that the eccentric coma has an influence. If the center image is aligned, the performance of the lens 4 to be measured is almost the target of rotation. This is composed of component aberrations, and can be solved by investigating the lens group spacing, surface accuracy, and the like.

ＰＴＦ値を算出するには、像の位置が重要となる。コマ収差のない、ある像が座標軸ｘ上でＡだけシフトしたとき、位相成分φ（ｕ）と空間周波数ｕとの関係は次式（１）のようになる。なお、Ａ＞０である。 In calculating the PTF value, the position of the image is important. When an image having no coma aberration is shifted by A on the coordinate axis x, the relationship between the phase component φ (u) and the spatial frequency u is expressed by the following equation (1). Note that A> 0.

式（１）からわかるように、元々コマ収差が存在せず非対称性がなかったとしても像の位置が変わると、ＰＴＦ値はｕ＝０を通る直線の傾きとなって現れることになる。図１２（ａ）に、ｘ＞０を右とした場合に、像をＡだけシフトしたときのＰＴＦ値を示す。また、図１２（ｂ）に、−Ａだけシフトさせた場合のＰＴＦ値を示し、図１２（ｃ）に、シフトがない場合のＰＴＦ値を示す。このように像位置が変わることで強度分布の形状が変化していなくてもＰＴＦ値は変化する。予め被検レンズ４のディストーションを別の手段で実測して基準となるセンサー上の座標を設定する必要がある。さらにＬＳＰ（線像強度分布）の重心をその座標に置く事でＰＴＦの傾き成分は除去が可能となる。主光線で基準を決めたい所であるが、チャート３を発した光線群がセンサー１３，１４上に結像する座標はわかってもそれぞれの光線と像位置の関連は知る術もない。 As can be seen from the equation (1), even if coma aberration does not originally exist and there is no asymmetry, if the position of the image changes, the PTF value appears as a slope of a straight line passing through u = 0. FIG. 12A shows the PTF value when the image is shifted by A when x> 0 is set to the right. FIG. 12B shows the PTF value when shifted by −A, and FIG. 12C shows the PTF value when there is no shift. Thus, even if the shape of the intensity distribution does not change by changing the image position, the PTF value changes. It is necessary to set the coordinates on the sensor serving as a reference by measuring the distortion of the lens 4 to be tested in advance by another means. Furthermore, by placing the center of gravity of the LSP (Line Image Intensity Distribution) at the coordinates, the inclination component of the PTF can be removed. Although it is desired to determine the reference with the principal ray, there is no way to know the relationship between each ray and the image position even if the coordinates of the ray group emitted from the chart 3 are imaged on the sensors 13 and 14 are known.

本処理では、まず、軸上像（センター像）について、縦ラインセンサー１３ａで検出したＭ像のＭＴＦ値を算出する（ステップＳ３０１）。次に、このＭ像の線像強度分布の重心位置を算出し（ステップＳ３０２）、算出された重心位置を原点として当該Ｍ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３０３）。続いて、横ラインセンサー１３ｂで検出したＳ像のＭＴＦ値を算出し（ステップＳ３０４）、このＳ像の線像強度分布の重心位置を算出した後（ステップＳ３０５）、算出された重心位置を原点として当該Ｓ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３０６）。以上より、軸上像の処理を終了する。 In this process, first, the MTF value of the M image detected by the vertical line sensor 13a is calculated for the axial image (center image) (step S301). Next, the centroid position of the line image intensity distribution of the M image is calculated (step S302), and the PTF value of the M image is calculated using the calculated centroid position as the origin (step S303). Subsequently, the MTF value of the S image detected by the horizontal line sensor 13b is calculated (step S304), the barycentric position of the line image intensity distribution of this S image is calculated (step S305), and then the calculated barycentric position is used as the origin. Then, the PTF value of the S image is calculated (step S306). The on-axis image processing is thus completed.

以上のような軸上像の処理（ステップＳ３００）の次に、軸外像の処理を行い、ＭＴＰ値およびＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４００）。処理の詳細を、図１３に示すフローチャートを合わせて用いて説明する。 Following the on-axis image processing (step S300) as described above, off-axis image processing is performed to calculate the MTP value and the PTF value (step S400). Details of the processing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、４つの軸外用受光センサー１４で検出した軸外像のうちのいずれか１つの軸外像について、縦ラインセンサー１４ａで検出したＭ像のＭＴＦ値を算出する（ステップＳ４０１）。次に、このＭ像の線像強度分布の重心位置を算出し（ステップＳ４０２）、算出された重心位置を原点として当該Ｍ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４０３）。続いて、横ラインセンサー１４ｂで検出したＳ像のＭＴＦ値を算出し（ステップＳ４０４）、このＳ像の線像強度分布の重心位置を算出した後（ステップＳ４０５）、算出された重心位置を原点として当該Ｓ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４０６）。その後、全ての軸外像についてＭＴＦ値の算出およびＰＴＦ値の算出処理が終わったか否か判定し（ステップＳ４０７）、処理する軸外像点があれば次の軸外像点について、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理を繰り返す。各象限の軸外像全てについて処理が終了した場合は、軸外像の処理を終了する。 First, the MTF value of the M image detected by the vertical line sensor 14a is calculated for any one of the off-axis images detected by the four off-axis light receiving sensors 14 (step S401). Next, the centroid position of the line image intensity distribution of the M image is calculated (step S402), and the PTF value of the M image is calculated using the calculated centroid position as the origin (step S403). Subsequently, the MTF value of the S image detected by the horizontal line sensor 14b is calculated (step S404), and the barycentric position of the line image intensity distribution of the S image is calculated (step S405), and then the calculated barycentric position is set as the origin. Then, the PTF value of the S image is calculated (step S406). Thereafter, it is determined whether calculation of MTF values and calculation of PTF values has been completed for all off-axis images (step S407). If there are off-axis image points to be processed, steps S401 to S401 are performed for the next off-axis image point. The process of step S406 is repeated. When the processing is completed for all the off-axis images in each quadrant, the off-axis image processing is terminated.

なお、偏芯による非点収差と像面の傾きとは、各像高のベストフォーカス位置より判断が可能である。そして、偏芯による歪曲収差は画角の二乗に比例する。周辺像の結像される像の放射方向の重心位置の、基準位置からのずれによって、歪曲収差が判断可能となる。この基準位置の設定は、予め設計上の歪曲とするかあるいは各象限の軸上像からの結像位置の平均とすればよい。 Note that the astigmatism due to decentering and the inclination of the image plane can be determined from the best focus position of each image height. The distortion due to eccentricity is proportional to the square of the angle of view. Distortion can be determined by the deviation of the center of gravity of the image formed in the peripheral image in the radial direction from the reference position. This reference position may be set in advance by design distortion or an average of the image formation positions from the on-axis images in each quadrant.

軸外像の処理（ステップＳ４００）が終了したら、上述の算出結果に基づいて被検レンズ４により結像された像の重心のズレ方向を判定する（ステップＳ５００）。今、光源２側から機械軸７の延びる方向より測定平面を見たときに、測定側の原点を中心に、水平方向をＸ軸とし、垂直方向をＹ軸とすると、図１４に示すように、反時計回りに右上から１象限、２象限、３象限、４象限となり、周辺象限の放射方向に軸外用センサー１４の縦ラインセンサー１４ａ及び横ラインセンサー１４ｂが配置され、中心（光軸（機械軸７）の近傍）に軸上用センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ及び横ラインセンサー１３ｂが配置される。このステップＳ５００では、これらの軸上用センサー１３による測定値と軸外用センサー１４の測定値とから被検レンズ４０により結像される像の重心のズレ方向を判定する。なお、軸外像から重心ズレの情報を得る場合はＳ像が適している。Ｍ像は元々光学系のコマ収差により非対称性があり、各周辺像高同士の重心のズレの大小を比較して初めて重心ズレと判断できるからである。 When the off-axis image processing (step S400) is completed, the deviation direction of the center of gravity of the image formed by the test lens 4 is determined based on the above calculation result (step S500). Now, when the measurement plane is viewed from the direction in which the mechanical axis 7 extends from the light source 2 side, the horizontal direction is the X axis and the vertical direction is the Y axis, with the measurement side origin as the center, as shown in FIG. In the counterclockwise direction, the upper quadrant, the second quadrant, the third quadrant, the fourth quadrant, and the vertical line sensor 14a and the horizontal line sensor 14b of the off-axis sensor 14 are arranged in the radial direction of the peripheral quadrant. In the vicinity of the shaft 7), the vertical line sensor 13a and the horizontal line sensor 13b of the on-axis sensor 13 are arranged. In this step S500, the deviation direction of the center of gravity of the image formed by the test lens 40 is determined from the measurement value of the on-axis sensor 13 and the measurement value of the off-axis sensor 14. It should be noted that the S image is suitable for obtaining information on the deviation of the center of gravity from the off-axis image. This is because the M image originally has asymmetry due to the coma aberration of the optical system, and it can be determined that the center-of-gravity shift is the first time after comparing the shift of the center-of-gravity between the peripheral image heights.

ここで、図１４に示すように４断面８方位（Ｘ軸及びＹ軸方向と、対角線方向）に重心ズレを分類しようとすると、図１５に示すように、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ（Ｍ像）及び横ラインセンサー１３ｂ（Ｓ像）における重心のズレ方向（縦ラインセンサー１３ａを「軸上縦線」で示す、横ラインセンサー１３ｂを「軸上横線」と示す）と、各象限に配置された４つの軸外用受光センサー１４の横ラインセンサー１４ｂ（Ｓ像）の重心ズレの方向（「第１象限Ｓ〜第４象限Ｓ」として示す）との組み合わせから、この被検レンズ４の重心ズレの方向を判定することができる。なお、この図１５において、重心ズレ方向は、測定部６の測定平面において、上述のＸ軸の正方向を０°とし、測定側の原点を中心とする反時計回りの回転角として定義される。また、「＋」は予め決められた一方の方向に重心がズレている場合を示し、「−」は他方にズレている場合を示し、「０」は略中心に位置する場合を示している。 Here, as shown in FIG. 14, if it is attempted to classify the center-of-gravity deviation into four cross sections and eight directions (X-axis and Y-axis directions and diagonal directions), as shown in FIG. Deviation direction of the center of gravity in the sensor 13a (M image) and the horizontal line sensor 13b (S image) (the vertical line sensor 13a is indicated by “on-axis vertical line”, and the horizontal line sensor 13b is indicated by “on-axis horizontal line”); From the combination with the direction of the center of gravity shift (shown as “first quadrant S to fourth quadrant S”) of the horizontal line sensor 14b (S image) of the four off-axis light receiving sensors 14 arranged in each quadrant, The direction of the center of gravity shift of the lens 4 can be determined. In FIG. 15, the center-of-gravity direction is defined as a counterclockwise rotation angle centered on the measurement-side origin, with the positive direction of the X-axis described above being 0 ° on the measurement plane of the measurement unit 6. . Further, “+” indicates a case where the center of gravity is shifted in one predetermined direction, “−” indicates a case where the center of gravity is shifted in the other direction, and “0” indicates a case where the center of gravity is positioned at the substantially center. .

本実施形態においては、制御部１６のメモリ上に、図１５に示すテーブルを記憶しておき、ステップＳ３００及びステップＳ４００で算出された各センサー１３，１４の線像強度分布の重心のズレから、この被検レンズ４の重心のズレ方向を求めるように構成されている。 In the present embodiment, the table shown in FIG. 15 is stored in the memory of the control unit 16, and from the deviation of the center of gravity of the line image intensity distribution of each of the sensors 13 and 14 calculated in step S300 and step S400, The deviation direction of the center of gravity of the test lens 4 is determined.

このようにして、被検レンズ４の重心のズレ方向が判定されると、処理結果を表示部２０へ出力する（ステップＳ６００）。この場合、例えば図１６に示すように、ステップＳ３００で算出した軸上用受光センサー１３のＭＴＦ値とＰＴＦ値（図１６の中央のグラフ）、及び、ステップＳ４００で算出した軸外用受光センサー１４の各象限のＭＴＦ値とＰＴＦ値（図１６の外周４つのグラフ）を同じ画面上に表示するとともに、ステップＳ５００で判定した重心のズレ方向を表示する。ここで、図１６のグラフにおいて、Ｈは載置面に水平方向の像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｖは載置面に垂直方向の像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｍはメリジオナル像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｓはサジタル像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示す。なお、制御部１６にハードディスク等で構成される記憶部２２を接続し、これらの光学特性情報（軸上用および軸外用受光センサー１３，１４で測定した点像および線像強度分布や、これらの強度分布から上述の処理により求められたＭＴＦ値，ＰＴＦ値）を、製品の性能解析等の資料とするために、この記憶部２２に記憶するように構成しても良い。 When the deviation direction of the center of gravity of the test lens 4 is determined in this way, the processing result is output to the display unit 20 (step S600). In this case, for example, as shown in FIG. 16, the MTF value and the PTF value of the on-axis light receiving sensor 13 calculated in step S300 (the central graph in FIG. 16), and the off-axis light receiving sensor 14 calculated in step S400. The MTF value and the PTF value (four graphs on the outer periphery in FIG. 16) of each quadrant are displayed on the same screen, and the shift direction of the center of gravity determined in step S500 is displayed. Here, in the graph of FIG. 16, H indicates the MTF value and PTF value of the image in the horizontal direction on the mounting surface, V indicates the MTF value and PTF value of the image in the vertical direction on the mounting surface, and M indicates the meridional. The MTF value and the PTF value of the image are shown, and S shows the MTF value and the PTF value of the sagittal image. A storage unit 22 composed of a hard disk or the like is connected to the control unit 16, and these optical characteristic information (point image and line image intensity distributions measured by the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14, The MTF value and the PTF value obtained by the above-described processing from the intensity distribution may be stored in the storage unit 22 so as to be used as data for product performance analysis or the like.

このように軸上像及び軸外像のＭＴＦ値およびＰＴＦ値を同じ画面で見ることにより、当該被検レンズ４の結像性能の特徴が把握しやすくなる。すなわち、図１６に示す例では、下方向に重心がずれていることがわかる。軸上像の断面Ｖの強度分布は偏芯の影響を受け、この強度分布が非対称性持ち、断面Ｖと直交する断面Ｈの強度分布は対称性を失うことはない。よって、断面ＨのＭＴＦ−ｕ（ｕ：複素空間での座標）は断面ＶのＭＴＦ−ｕより高い結果となる。また、ＰＴＦは、線形性が高い程光学性能が劣化せず、ＭＴＦは高くなる。従って、ＰＴＦに、ある周波数で曲がりが生じている場合は、ＭＴＦでもその周波数以降が低くなる。 Thus, by viewing the MTF value and the PTF value of the on-axis image and the off-axis image on the same screen, it becomes easy to grasp the characteristics of the imaging performance of the lens 4 to be examined. That is, in the example shown in FIG. 16, it can be seen that the center of gravity is shifted downward. The intensity distribution of the cross-section V of the on-axis image is affected by eccentricity, the intensity distribution is asymmetric, and the intensity distribution of the cross-section H perpendicular to the cross-section V does not lose symmetry. Therefore, MTF-u (u: coordinates in complex space) of the section H is higher than MTF-u of the section V. Also, the higher the linearity of the PTF, the more the optical performance does not deteriorate and the MTF becomes higher. Therefore, if the PTF is bent at a certain frequency, the MTF becomes lower after that frequency.

測定データの詳細を確認する際には、一つの像高の情報を拡大して表示させるように構成するのが好ましい。また、数多い情報から、解析に適した情報のみを取り出し、技術者に直感的に伝えるよう構成することが望ましく、検査結果を迅速に把握し易いものとなり、量産検査にも好適なものとなる。また、上述のＭＴＦ値およびＰＴＦ値のグラフを表示する代わりに、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４の検出結果から算出されたＰＴＦ値より、その偏芯方向を図９に示す記号で表示することも可能である。この場合、中心の円が計測位置を示し、そこから延びる箒状の尾の方向が偏芯方向、長さが偏芯量（ＰＴＦ値のグラフにおけるｕ＝０のときの傾き）を示す。 When confirming the details of the measurement data, it is preferable that the information of one image height is enlarged and displayed. In addition, it is desirable that only information suitable for analysis is extracted from a large amount of information and intuitively communicated to the engineer. This makes it easy to quickly grasp the inspection result, and is suitable for mass production inspection. Further, instead of displaying the graph of the MTF value and the PTF value described above, the eccentric direction of the PTF value calculated from the detection results of the on-axis and off-axis light receiving sensors 13 and 14 is represented by the symbols shown in FIG. It is also possible to display. In this case, the center circle indicates the measurement position, the direction of the bowl-shaped tail extending therefrom indicates the eccentric direction, and the length indicates the eccentric amount (the inclination when u = 0 in the graph of the PTF value).

なお、干渉計、あるいはハルトマンセンサーを用いて光学系の透過波面や横収差を測定し収差関数にフィッティングするならば夫々の収差の成分の大きさがわかりやすいが、被検レンズ４のセッティング時間の長さやセンターと周辺同時測定が困難である。そのため、干渉計、あるいはハルトマンセンサーを用いる場合には、量産検査ではなく、被検件数の少ない詳細検査に好適なものとなる。 If the transmitted wavefront and lateral aberration of the optical system are measured using an interferometer or Hartmann sensor and fitted to the aberration function, the magnitude of each aberration component is easy to understand, but the setting time of the lens 4 to be measured is long. It is difficult to measure sheath and center simultaneously. Therefore, when an interferometer or a Hartmann sensor is used, it is suitable not for mass production inspection but for detailed inspection with a small number of cases.

以上の情報を元に、製造組立の技術者がセンターの像（軸上像）の重心が強度分布の中心にくるように、光学系の一部のレンズ群をシフトチルトさせる。補正群を動かす方向は補正群が凸群か凹群で逆になる。一般に画角が小さい望遠系のレンズは周辺像（軸外像）もセンターの影響を受ける。このようなレンズはセンターの偏芯コマを少なくする事で、全画面に渡って回転対象な収差成分にすることが可能である。画角の大きいレンズの場合は偏芯による非点収差と像面の傾きが支配的となる。よってセンター（軸上像）の情報だけでは足りず、周辺像（軸外像）の非対称性から判断することとなる。偏芯による非点収差と像面の傾きとは各像高のベストフォーカス位置より判断が可能である。そして偏芯による歪曲収差は画角の自乗に比例する。周辺像（軸外像）の結像される像の放射方向の重心位置の基準位置よりのずれでこれが判断可能となる。基準位置の設定は予め設計上の歪曲とするかあるいは各象限のセンターよりの結像位置の平均とすればよい。 Based on the above information, a manufacturing and assembly engineer shifts and tilts some lens groups of the optical system so that the center of gravity of the center image (axial image) is at the center of the intensity distribution. The direction in which the correction group is moved is reversed when the correction group is a convex group or a concave group. In general, in a telephoto lens having a small angle of view, the peripheral image (off-axis image) is also affected by the center. Such a lens can reduce an aberration component to be rotated over the entire screen by reducing the center decentering coma. In the case of a lens having a large angle of view, astigmatism due to decentration and the inclination of the image plane are dominant. Therefore, the information on the center (on-axis image) is not sufficient, and the determination is based on the asymmetry of the peripheral image (off-axis image). Astigmatism due to decentration and the inclination of the image plane can be determined from the best focus position of each image height. The distortion due to decentration is proportional to the square of the angle of view. This can be determined by the deviation from the reference position of the barycentric position in the radial direction of the image on which the peripheral image (off-axis image) is formed. The reference position may be set in advance by design distortion or the average of the image formation positions from the center of each quadrant.

本実施形態では、以上のように、周辺の各象限における強度分布の重心位置を使う事で単にＭＴＦ値を求めるだけでなく、レンズの偏芯を再調整する情報（ＰＴＦ値）を提供する事が可能となる。従って、ラインにおいて被検レンズ４の製品としての「不合格」、「合格」判定をＭＴＦ値で行い、「不合格」判定であった場合に指針を明確化できることとなる。 In the present embodiment, as described above, not only simply obtaining the MTF value by using the gravity center position of the intensity distribution in each of the surrounding quadrants, but also providing information (PTF value) for readjusting the eccentricity of the lens. Is possible. Therefore, “fail” and “pass” determination as a product of the lens 4 to be tested in the line is performed based on the MTF value, and the guideline can be clarified when it is “fail” determination.

なお、以上の説明においては、測定平面をＸ軸及びＹ軸で分割して４つの領域（象限）を形成し、この領域毎に軸外用受光センサー１４を配置した場合について説明したが、図１７に示すように、この測定平面内を３つの領域（象限）に分割し、それぞれの領域に軸外用受光センサー１４を配置しても、被検レンズ４により形成される像の重心のズレ方向を上述の方法により判定することができる。この場合、被検レンズ４の重心ズレの方向を判定するための、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ（Ｖ像）及び横ラインセンサー１３ｂ（Ｈ像）における重心のズレ方向と、各象限に配置された３つの軸外用受光センサー１４の横ラインセンサー１４ｂ（Ｓ像）の重心ズレの方向（「第１象限Ｓ〜第３象限Ｓ」として示す）との組み合わせは、図１８に示す関係となる。もちろん、５つ以上の領域に分割して、それぞれの領域に軸外用受光センサー１４を配置する構成としても良い。 In the above description, the measurement plane is divided by the X axis and the Y axis to form four regions (quadrants), and the off-axis light receiving sensor 14 is arranged in each region. As shown in FIG. 3, even if this measurement plane is divided into three regions (quadrants) and the off-axis light receiving sensor 14 is arranged in each region, the displacement direction of the center of gravity of the image formed by the test lens 4 is changed. It can be determined by the method described above. In this case, the deviation direction of the center of gravity in the vertical line sensor 13a (V image) and the horizontal line sensor 13b (H image) of the on-axis light receiving sensor 13 for determining the direction of deviation of the center of gravity of the lens 4 to be examined, A combination with the direction of the center of gravity shift (shown as “first quadrant S to third quadrant S”) of the horizontal line sensor 14b (S image) of the three off-axis light receiving sensors 14 arranged in the quadrant is shown in FIG. It becomes a relationship. Of course, it may be divided into five or more regions, and the off-axis light receiving sensor 14 may be arranged in each region.

また、以上の説明においては、所定の断面の線像強度分布の重心位置を求め、この重心位置を原点としてＰＴＦ値を算出するように構成した場合について説明したが、例えば、被検レンズ４の光源２側に開口絞りを設け、この開口絞りにより照明光のうち、機械軸７およびその近傍を通る光だけが通過するようにし、この照明光が軸上および軸外用センサー１３，１４に結像する位置をＰＴＦ算出の原点とするように構成しても良い。 Further, in the above description, the case where the center of gravity of the line image intensity distribution of a predetermined cross section is obtained and the PTF value is calculated using the center of gravity as the origin has been described. An aperture stop is provided on the light source 2 side so that only the light passing through the mechanical axis 7 and the vicinity thereof passes through the aperture stop, and this illumination light forms an image on the on-axis and off-axis sensors 13 and 14. The position to be used may be configured as the origin of PTF calculation.

本発明に係る検査装置の構成示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the inspection apparatus which concerns on this invention. センサーの配置および動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning and operation | movement of a sensor. チャート板の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a chart board. この検査装置による撮影レンズの結像性能の測定手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the measurement procedure of the imaging performance of the imaging lens by this inspection apparatus. センター（軸上像）及び周辺像高（軸外像）におけるでフォーカスとＭＴＦとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a focus and MTF in the center (on-axis image) and peripheral image height (off-axis image). センターと周辺像高の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a center and peripheral image height. 軸上像の処理手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process sequence of an axial image. 点像強度分布における軸上像の重心のズレ方向を説明するための説明図であって、（ａ）は光学系に偏芯がなくコマが外方のＰＳＦを示し、（ｂ）はコマが内方のＰＳＦを示し、（ｃ）は偏芯がありコマが少ない光学系のＰＳＦを示す。It is explanatory drawing for demonstrating the shift | offset | difference direction of the gravity center of an on-axis image in point image intensity distribution, Comprising: (a) shows the PSF in which the optical system has no eccentricity and the frame is outward, (b) An inward PSF is shown, and (c) shows an PSF of an optical system having an eccentricity and few frames. 縦ラインセンサーと横ラインセンサーにおいて検出される像の重心のズレを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shift | offset | difference of the gravity center of the image detected in a vertical line sensor and a horizontal line sensor. センサーの走査長Ｌにおける重心位置のずれ方向を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the shift | offset | difference direction of the gravity center position in the scanning length L of a sensor. センサー上で重心が上方向にズレた状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state from which the gravity center shifted | deviated upwards on the sensor. 位相成分φ（ｕ）と空間周波数ｕとの関係を説明するための説明図であり、（ａ）は像を右方向にＡだけシフトしたときのＰＴＦを示し、（ｂ）は左方向にＡだけシフトさせた場合のＰＴＦを示し、（ｃ）はシフトがない場合のＰＴＦを示す。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between phase component (phi) (u) and the spatial frequency u, (a) shows PTF when an image is shifted only A to the right direction, (b) shows ATF in the left direction. Shows the PTF when only shifting is performed, and (c) shows the PTF when there is no shifting. 軸外像の処理手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process sequence of an off-axis image. 測定平面における象限とセンサーとの関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the quadrant in a measurement plane, and a sensor. 各センサーの重心のズレから被検レンズの重心のズレ方向を判定するためのテーブルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the table for determining the deviation | shift direction of the gravity center of a to-be-tested lens from the deviation | shift of the gravity center of each sensor. 測定結果の出力例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of an output of a measurement result. 測定平面を３つの領域に分割してそれぞれに軸外用受光センサーを配置した場合の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a structure at the time of dividing | segmenting a measurement plane into three area | regions and arrange | positioning the off-axis light-receiving sensor in each. 軸外用受光センサーが３つの場合に、各センサーの重心のズレから被検レンズの重心のズレ方向を判定するためのテーブルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the table for determining the shift | offset | difference direction of the gravity center of a to-be-tested lens from the shift | offset | difference of the gravity center of each sensor, when there are three off-axis light reception sensors.

Explanation of symbols

１検査装置３チャート板４被検レンズ７機械軸（光軸）
１３軸上用受光センサー
１３ａ縦ラインセンサー１３ｂ横ラインセンサー
１４軸外用受光センサー１４ａ，１４ｂラインセンサー
１６制御部２０表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection apparatus 3 Chart board 4 Test lens 7 Mechanical axis (optical axis)
13 On-axis light receiving sensor 13a Vertical line sensor 13b Horizontal line sensor 14 Off-axis light receiving sensor 14a, 14b Line sensor 16 Control unit 20 Display unit

Claims

A vertical line sensor for detecting a meridional image in the vicinity of the optical axis of the chart image formed by the test lens arranged such that the chart plate on which the chart is formed is positioned on the image plane; and light An on-axis light receiving sensor having a horizontal line sensor for detecting a sagittal image near the axis;
Three or more off-axis light receiving units having line sensors for detecting sagittal images of the chart at different positions outside the optical axis in a measurement plane that is a plane orthogonal to the optical axis including the on-axis light receiving sensor. A sensor,
The shift direction of the center of gravity of each of the chart images detected by the vertical line sensor and the horizontal line sensor of the on-axis light receiving sensor, and the chart detected by the line sensor of the off-axis light receiving sensor A storage unit that stores a table in which a combination of a deviation direction of the center of gravity position of the image and a deviation direction of the center of gravity position of the image formed by the test lens in the measurement plane are associated with each other;
Using the table, the center of gravity of the image of the chart detected by each of the vertical line sensor and the horizontal line sensor constituting the on-axis light receiving sensor, and the line sensor constituting the off-axis light receiving sensor An inspection apparatus comprising: a control unit that determines a displacement direction of a center of gravity position of an image formed by the test lens in the measurement plane from a displacement direction of the position.

The control unit moves the chart plate along the optical axis to defocus the chart image, and the MTF value at an arbitrary spatial frequency of the chart image detected by the on-axis light receiving sensor peaks. The inspection apparatus according to claim 1, configured to detect a deviation direction of a barycentric position of an image formed by the lens to be examined at a position where

The inspection apparatus according to claim 1, wherein each of the off-axis light receiving sensors further includes a line sensor that detects a meridional image of the chart.

Having a display,
The control unit includes a shift direction of the center of gravity of an image formed by the lens to be examined, the vertical line sensor and the horizontal line sensor that constitute the on-axis light receiving sensor, and the off-axis light receiving sensor. The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the display unit is configured to simultaneously display a shift direction of a barycentric position of an image of the chart detected by each of the constituting line sensors. .

The control unit calculates an MTF value and a PTF value at an arbitrary spatial frequency of the detection values of the line sensors constituting the on-axis light receiving sensor and the off-axis light receiving sensor, and together with the deviation direction of the center of gravity position The inspection apparatus according to claim 4, configured to display on the display unit.

6. Each of the off-axis light receiving sensors divides the measurement plane into four regions by two lines orthogonal to the optical axis, and is arranged for each region. Inspection equipment.