JP5599849B2 - レンズ検査装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ検査装置及びその方法に関し、特に複数種類の物体距離を検査できるレンズ検査装置及びその方法に関する。

現在、レンズは携帯電話やモバイル装置、デジタルカメラなどの各種モバイルデバイスに多く応用されている。製造工程において、その差異によりレンズの品質にばらつきが出ている。よって、出荷前に全てのレンズを検査して、レンズが設計の規範に完全に符合するように製造されているか否かを確認しなければならない。レンズ検査装置は、例えば、少なくとも、有限距離の逆投影光学レンズ検査、無限遠距離逆投影光学レンズ検査、無限遠距離正投影光学レンズ検査、有限距離の正投影光学レンズ検査などを含む。

図１Ａは、従来のレンズを検査するレンズ検査装置の図である。レンズ検査装置１００ａは、有限距離でのレンズ品質を検査し、その検査方法は、感光素子（イメージセンサ等）を検査対象光学レンズ又は結像システムが検査する視野又は検査する角度に配置し、且つ固定距離の測量を行うことで、有限距離の光学レンズの品質が測量できる。図１Ａを参照すると、レンズ検査装置１００ａは、少なくとも一のイメージセンサ１１０と検査対象レンズ１２０と検査パターン投影モジュール１３０を含む。検査パターン投影モジュール１３０は、光源１３１とテストパターン１３２を含む。光源１３１は光線を射出してテストパターン１３２を透過してパターン化された光形を形成する。また、検査対象レンズ１２０の特性が異なるため、異なるテストパターン１３２を使用してもよい。検査時に、光源１３１からの光線がテストパターン１３２を照射した後、パターン化された光形が生成される。これらパターン化された光形はレンズ１２０を透過して、更にイメージセンサ１１０に照射される。イメージセンサ１１０はイメージを捉えてホスト１５０へ送信し、更に、ホスト１５０によりこの捉えられたイメージを分析して、例えば、解析度、光電変換関数(ＯＥＣＦ；Opto-electronic conversion function)、グレースケール、ＭＴＦ （modulation transfer function）、空間周波数応答（spatial frequency response）などの情報を得る。

図１Ｂは、従来のレンズを検査するレンズ検査装置の図である。レンズ検査装置１００ａは、無限遠距離でレンズの品質を検査し、その検査方法は、イメージセンサ１１０の前に望遠鏡１４０を更にセットし、それぞれを光学レンズ又は結像システムが検査する視野又は検査する角度に配置して、検査イメージを無限遠距離で結像するようにシミュレーションして物体距離の無限遠を検査する。具体的に、図１Ｂを参照すると、レンズ検査装置１００ｂは、少なくとも一の望遠鏡１４０を更に含む。光源１３１が光線を射出してテストパターン１３２を透過しパターン化された光形を形成する。また、検査対象レンズ１２０の特性が異なるので、異なるテストパターン１３２を使用してもよい。検査時に、光源１３１からの光線がテストパターン１３２を照射した後、パターン化された光形が生成され、これらのパターン化された光形が望遠鏡１４０により無限遠距離結像を有するパターン化された光形にシミュレーションされた後、更にレンズ１２０を透過してイメージセンサ１１０まで照射する。イメージセンサ１１０は、イメージをとらえてホスト１５０に送信する。更にホスト１５０によりこの捉えられたイメージを分析する。有限距離の正投影光学レンズ検査及び無限遠距離正投影光学レンズ検査などの技術に関し、有限距離の逆投影光学レンズ検査及び無限遠距離逆投影光学レンズ検査に類似しており、一般的にそれらの差異はイメージセンサ１１０及び検査パターン投影モジュール１３０の位置の差異であるので、これら技術はいずれも当業者が知るところである。よって、関連説明を省略する。

携帯電話にて映像通話又は自分での撮影を行う時、携帯電話のレンズと人物との間の撮影距離は通常、腕を伸ばした時の長さを超えず、その長さは約４００〜６００ｍｍである。しかし、携帯電話で風景を撮影する場合、レンズと風景の撮影距離は２メートル以上離れている。よって、有限距離と無限遠距離から同時にレンズを検査して、レンズの品質を決定することが最適である。

しかし、上記の従来のレンズ検査時に、レンズ検査装置１００ａ又は１００ｂを利用して、有限物体距離（finite object distance）又は無限遠物体距離（infinite object distance）のみでの光学検査を行い、複数の作業距離に対しての多方面での考慮がなされていない。

従って、本発明の実施例の目的は複数の物体距離を検査するレンズ検査装置及びその方法を提供することである。

本発明の実施例に基づき、レンズ検査方法を提供し、検査対象レンズを検査するレンズ検査装置に適用する。レンズ検査方法は、検査対象レンズを検査して、前記検査対象レンズの第１物体距離の検査特徴値を求める工程、校正データを提供する工程、前記検査特徴値及び前記校正データに基づき、第２物体距離の疑似特徴値を算出する工程、を含み、前記校正データが異なる物体距離間の特徴値の関係値を有することがより好ましい。

実施例において、レンズ検査方法は、前記検査特徴値と前記疑似特徴値と少なくとも１つの等級条件により、前記検査対象レンズの等級を決定する工程を更に含む。レンズ検査方法が、前記少なくとも１つの等級条件を提供して前記少なくとも１つの等級条件と前記検査対象レンズの等級との対照表を設定する工程を更に含むことがより好ましい。且つ、前記検査対象レンズの等級を決定する工程は、前記少なくとも１つの等級条件と前記検査対象レンズの等級の前記対照表に基づいて、前記検査対象レンズの等級を更に決定する。

実施例において、前記校正データを提供する工程は、前記検査対象レンズの設計規格により、光学シミュレーション方法により前記校正データを求める工程を含む。

実施例において、前記校正データを提供する工程は、複数の異なる物体距離により、校正用レンズを検査し、更にその検査結果を利用して前記校正データを求める工程を含む。

実施例において、前記第1物体距離が有限物体距離であり、前記第2物体距離が無限遠物体距離である。実施例において、前記第1物体距離が無限遠物体距離であり、前記第2物体距離が有限物体距離である。

実施例において、前記検査特徴値が検査ＭＴＦ値又は検査ＢＦＬ値であり、前記疑似特徴値が疑似ＭＴＦ値又は疑似ＢＦＬ値である。

本発明の実施例によれば、レンズ検査装置により検査対象レンズを検査する。レンズ検査装置は、ホスト及び複数のイメージセンサを含む。複数のイメージセンサは前記ホストに接続されて、前記検査対象レンズからの第１物体距離のイメージを前記ホストの前記処理ユニットへ提供する。ホストは、校正データを記憶する記憶ユニット及び処理ユニットを含む。又、前記処理ユニットは、前記イメージに基づき、前記検査対象レンズの前記第１物体距離の検査特徴値を求める工程、前記校正データを読取る固定、前記検査特徴値及び前記校正データに基づき、第２物体距離の疑似特徴値を算出する工程、を行う。

実施例において、前記校正データが異なる物体距離間の特徴値の関係値を含む。

実施例において、前記校正データが前記検査対象レンズの設計規格を利用して、光学シミュレーション方法によりデータを求める。

実施例において、前記校正データが、複数の異なる物体距離により校正用レンズを検査して更に前記検査結果を利用してデータを求める。

上述のように、本発明の実施例によると、無限遠と有限距離の二種類の構成が統合された状況で、無限遠又は有限距離検査のような如何なる検査システムを使用しても、いずれも無限遠距離規格判定、有限距離規格判定又は複数の異なる物体距離規格判定を有する。

図１Ａは、従来のレンズを検査するレンズ検査装置を示す図である。 図１Ｂは、従来のレンズを検査するレンズ検査装置を示す図である。 図２は、本発明の実施例のレンズ検査装置の機能ブロック図である。 図３は、本発明の実施例のレンズ検査方法のフローチャートである。 図４は、視野中心０ＦのＭＴＦとＢＦＬの曲線図である。

本発明の他の目的及びメリットは、本発明に開示された技術特徴により更に理解できる。本発明の上記とその他の目的、特徴及びメリットを更に明確に容易に理解するため、以下において図を合わせて、詳細に説明する。
＜実施例＞

図２は、本発明の実施例のレンズ検査装置の機能ブロック図である。レンズ検査装置２００は、複数のイメージセンサ２１０及びホスト２５０を含む。複数のイメージセンサ２１０は、例えば、０Ｆの視野（視野の中心である）や０．７Ｆの視野、１．０Ｆの視野など、それぞれ異なる視野に位置する。複数のイメージセンサ２１０はホスト２５０に接続され、異なる視野のイメージを捉える。ホスト２５０の処理ユニット２５１は、前記イメージを捉えた後、前記イメージを利用して各視野の光学特徴値、例えばＭＴＦ値（光学調整関数値）、ＢＦＬ（背面焦点距離、Back Focus Length）、解析度、光電変換関数、グレースケール、光学調整関数、又は光学空間周波数応答等をそれぞれ求める。ホスト２５０は、入力ユニット２５３、記憶ユニット２５２及び処理ユニット２５１を含む。入力ユニット２５３は、少なくとも一の等級条件、校正データ又は検査対象レンズ１２０の光学規格など必要なデータを入力する。記憶ユニット２５２は、少なくとも一の等級条件、校正データ又は検査対象レンズ１２０の光学規格などのデータを記憶する。処理ユニット２５１は、例えば検査ＭＴＦ値、設計ＭＴＦ値及び疑似ＭＴＦ値等のような検査対象レンズ１２０の各種検査光学特徴値、設計光学特徴値及び疑似光学特徴値を求める。

図３は、本発明の実施例のレンズ検査方法のフローチャートである。図３に示すように、本発明の実施例のレンズ検査方法は、以下の工程を含む。

工程Ｓ０２において、少なくとも一の等級条件を提供する。実施例において、前記少なくとも一の等級条件と検査対象レンズ１２０との等級対照表（のちに説明する）を更に設定してもよい。具体的には、各検査規格の条件は以下の表１のように設けることができる。

上記表において、計９個の条件を含み、そのうち「０Ｆ ＭＴＦ ＞０．７」は、視野は０Ｆ（即ち視野中心）のＭＴＦ値が０．７よりい大きいことを示す。「０．７Ｆ ＭＴＦ ＞０．６」は、視野はＯ．７ＦのＭＴＦ値が０．６より大きいことを示す。「１．０Ｆ ＭＴＦ ＞０．６」は、視野は１ＦのＭＴＦ値が０．６より大きいことを示す。その他各欄の用語の意味は上述した内容から類推することができる。条件の種類及び数量は本発明を限定するものではなく、需要に応じて条件の種類及び数量を増加または減少することができる。

工程Ｓ０４において、検査対象レンズ１２０を検査して、前記検査対象レンズ１２０の第１物体距離における、例えば検査ＭＴＦ値や検査ＢＦＬ値のような検査特徴値を求める。

工程Ｓ０６において、校正データを提供する。そのうち前記校正データが異なる物体距離間の光学特徴値の関係値を含む。実施例において、検査対象レンズ１２０の初期設計規格を利用して、光学シミュレーション方法により、前記校正データを求める。別の実施例において、製造された複数のレンズから一つのレンズを選択して校正用のレンズとすると共に前記校正用レンズを各種物体距離、各種視野などの検査を行い、更に、前記検査結果を整理して校正データと成す。この時校正データは予め記憶ユニット２５２に記憶することができる。

工程Ｓ０８において、検査特徴値及び校正データに基づき、内挿や外挿等の方法により、第２物体距離での例えば疑似ＭＴＦ値や疑似ＢＦＬ値のような疑似特徴値を算出する。又、第１物体距離は第２物体距離とは異なる。第１物体距離が有限物体距離であり第２物体距離が無限遠物体距離であるか、又は第１物体距離が無限遠物体距離であり、第２物体距離が有限物体距離であることが好ましい。この他、検査対象レンズ１２０が携帯電話やモバイル機器などのレンズである場合、ユーザーは検査対象レンズ１２０で近距離のイメージを最も多く撮影するので、第１物体距離は有限物体距離であることが更に好ましい。この他、工程Ｓ０８は、処理ユニット２５１により実行され、且つ処理装置を使用し、且つ現在知られた又は将来開発される光学ソフトウェア、例えば、光学テストソフト、光学シミュレーションソフト又は統計帰納分析整理ソフト等を組み合わせて6、処理ユニット２５１を実現してもよい。

工程Ｓ１０において、検査特徴値、疑似特徴値及び前述の少なくとも一の等級条件に基づき、検査対象レンズ１２０の等級を決定する。

従来技術では、検査対象レンズ１２０の有限距離又は無限遠の光学特性を同時に得る場合、レンズ検査装置１００ａ又は１００ｂをそれぞれ利用して、２回以上の検査工程を行う必要がある。一方、本発明の実施例によれば、第１物体距離により検査対象レンズ１２０を実際に検査するだけで、更にシミュレーションの方法で第２物体距離の検査対象レンズ１２０の光学特徴値を求めて、検査対象レンズ１２０の有限物体距離及び無限遠物体距離の光学特性が得られる。

以下において、ＭＴＦ値及びＢＦＬ値を例示して、本発明の実施例のレンズ検査方法を更に具体的に説明する。図４は、視野中心０ＦのＭＴＦとＢＦＬの曲線図である。そのうち、曲線Ｃｉｎが無限遠物体距離（ｉｎｆｉｎｉｔｅ）の校正用曲線であり、曲線Ｃ１００は有限物体距離１００mmの校正用曲線である。本発明は、曲線Ｃｉｎ及び曲線Ｃ１００の取得方法に限定されない。実施例において、検査対象レンズ１２０の初期設定光学規格及び光学シミュレーションソフトウェアを利用して曲線Ｃｉｎ及び曲線Ｃ１００を求めることができる。このように、校正用レンズの検査にかかる時間を省略することができる。複数の異なる視野及び複数の異なる物体距離の複数のＭＴＦとＢＦＬの曲線を更に導出することが更に好ましい。検査対象レンズ１２０の光学規格は設計者が製品の光学的需要により設計されて得られ、前記光学規格を利用して理想的な状態の検査対象レンズ１２０の光学特徴値、例えばＭＴＦ値とＢＦＬ値を算出又はシミュレーションすることができる。別の実施例において、レンズ検査装置１００ａ又は１００ｂをそれぞれ利用し校正用レンズを検査して、検査結果を利用して曲線Ｃｉｎ及び曲線Ｃ１００を求める。このように製造プロセスの差異を考慮でき、且つ正確な実際の検査値が得られる。

又、曲線Ｃｉｎ及び曲線Ｃ１００を利用して、二つの曲線のピーク値間の関連性を求める。図４は、視野０Ｆ時の物体距離無限遠及び物体距離１００ｍｍのＭＴＦ及びＢＦＬの曲線を示している。本実施例において、図４に示すように、曲線Ｃｉｎ及び曲線Ｃ１００のピーク値が横軸（ＢＦＬ値）間の差値Ｄｂ及び縦軸（ＭＴＦ値）間の差値が得られる。その他の視野、例えば０．７Ｆ及び１．０Ｆ及びその他の物体距離、例えば、４００ｍｍのＭＴＦ及びＢＦＬの曲線においても、上述の方法及び図４を参照して、それぞれ対応する差値を求めることができる。最後に、前記関連性を表２に記憶して、異なる物体距離間の光学特徴値の差値を含む校正表を作成し、校正データとする。

実施例において、数学演算法を用いて、表２のデータを校正関数に変換して、校正データとすることもできる。校正表又は校正関数は予め記憶ユニット２５２に記憶することができる。

更に、図４を参照すると、工程Ｓ０４において、レンズ検査装置１００ｂを利用して、検査対象レンズ１２０の視野０Ｆ及び物体距離無限遠時の曲線Ｌｉｎを測定し、検査対象レンズ１２０の視野０Ｆ及び物体距離無限遠時のＭＴＦ値とＢＦＬ値を求める。工程Ｓ０８において、更に、表２の校正表及び検査対象レンズ１２０の視野０Ｆ及び物体距離無限遠時のＭＴＦ値とＢＦＬ値に基づき、内挿又は外挿等の方法により、視野０Ｆ 及び物体距離１００ｍｍの疑似ＭＴＦ値及び疑似ＢＦＬ値（即ち、曲線Ｌ１００のピーク値）を算出する。このように、一種類の物体距離の光学特徴値を実際に検査するだけで、同時に複数の物体距離の光学特徴値が得られるので、検査にかかる時間が削減できる。

工程Ｓ１０において、異なる製品に基づき、前述の少なくとも一の等級条件と検査対象レンズ１２０の等級との対照表を更に設定することができる。特に、複数の物体距離のＭＴＦ値により検査対象レンズ１２０の等級を決定する場合、表１の条件１‐９中の二つ以上の条件及び前記条件の合併集合（union）又は共通部分の集合（intersection）を使用し、検査対象レンズ１２０の等級を判定する基準とすることができる。例えば、検査ＭＴＦ値及び疑似ＭＴＦ値がいずれも条件１‐９を満足する場合、検査対象レンズ１２０の等級をＡと設定する。検査ＭＴＦ値及び疑似ＭＴＦ値が条件１‐９中６個符合する場合、検査対象レンズ１２０の等級をＢと設定する。このようにして、等級条件と検査対象レンズ１２０の等級の対照表を作成することができる。

実施例において、更に、検査対象レンズ１２０の応用製品を決定することができる。例えば、検査ＭＴＦ値及び模擬ＭＴＦ値がいずれも条件１−３に符合する場合、前記検査対象レンズ１２０は遠距離の写真を撮影するのに適していることを示す。検査ＭＴＦ値及び模擬ＭＴＦ値がいずれも条件７−９に符合する場合、前記検査対象レンズ１２０は、例えば、携帯電話やモバイル機器などの製品のような近距離の写真を撮影するのに適していることを示す。

以上より、本発明の実施例のレンズ検査装置によれば、測量構造が正投影又は逆投影であっても、有限距離測量機１００ａが有限距離結果を測量した後、本発明の実施例の検査方法を利用して、実際に検査した光学特徴値（検査特徴値）又はシミュレートした理想的な光学特徴値に基づき、内挿又は外挿法により、異なる物体距離の疑似の光学特徴値（疑似特徴値）が算出される。更に検査特徴値、疑似特徴値及び前記少なくとも一の等級条件に基づき、検査対象レンズ１２０の分類をする。

本発明の実施例によれば、有限距離検査及び無限遠距離検査の二種類の構成統合により、複数の機能を有する測量構成を形成する。実施例において、更に判定モードの機能を付加する（工程Ｓ１０）。

本発明は実施例により以上のように開示するが、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の本質及び範囲であれば、いくつかの変更及び装飾を加えることができる。よって、本発明に係る範囲は以下の特許請求の範囲を基準とする。この他、本発明の実施例または特許請求の範囲は本発明で開示したすべての目的又はメリットや特徴を達成する必要はない。この他、要約と発明名は特許文献検索に用いるものであり、本発明に係る範囲を制限するものではない。

100a レンズ検査装置
100b レンズ検査装置
110 イメージセンサ
120 レンズ鏡頭
130 検査パターン投影モジュール
131 光源
132 テストパターン
140 望遠鏡
150 ホスト
200 レンズ検査装置
210 複数のイメージセンサ
250 ホスト
251 処理ユニット
252 記憶ユニット
253 入力ユニット

Claims (15)

1. 検査対象レンズを検査するレンズ検査装置に適用するレンズ検査方法であって、
   前記検査対象レンズを検査して、前記検査対象レンズの第１物体距離の検査特徴値を得る工程と、
   異なる物体距離間の特徴値の関係値を含む校正データを提供する工程と、
   前記検査特徴値及び前記校正データに基づき、第２物体距離の疑似特徴値を算出する工程と、
   前記検査特徴値、前記疑似特徴値及び少なくとも一の等級条件に基づき、前記検査対象レンズの等級を決定する工程と、を含むことを特徴とするレンズ検査方法。
2. 前記校正データは前記第１物体距離と前記第２物体距離の間の特徴値の関係値を含むことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
3. 前記第１物体距離が有限物体距離であり、前記第２物体距離が無限遠物体距離であることを特徴とする請求項２記載のレンズ検査方法。
4. 前記少なくとも一の等級条件を提供して、前記少なくとも一の等級条件と前記検査対象レンズの等級の対照表を設定する工程を更に含み、
   そのうち、前記検査対象レンズの等級を決定する前記工程が、前記少なくとも一の等級条件と前記検査対象レンズの等級の前記対照表に基づき、前記検査対象レンズの等級を決定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
5. 前記校正データを提供する工程が、前記検査対象レンズの設計規格を利用して、光学シミュレーション方法により前記校正データを得る工程を含むことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
6. 前記校正データを提供する工程が、複数の異なる物体距離により、校正用レンズを検査して、更に前記検査結果を利用して前記校正データを求める工程を含むことを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
7. 前記第１物体距離が有限物体距離であり、前記第２物体距離が無限遠物体距離であることを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
8. 前記第１物体距離が無限遠物体距離であり、前記第２物体距離が有限物体距離であることを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
9. 前記検査特徴値が検査ＭＴＦ値又は検査ＢＦＬ値であり、前記疑似特徴値が疑似ＭＴＦ値又は疑似ＢＦＬ値であることを特徴とする請求項１記載のレンズ検査方法。
10. 検査対象レンズを検査するレンズ検査装置であって、
    異なる物体距離間の特徴値の関係値を含む校正データを記憶する記憶ユニット及び処理ユニットを含むホストと、
    前記ホストに接続され、前記検査対象レンズからの第１物体距離のイメージを前記ホストの前記処理ユニットに提供する複数のイメージセンサと、を含み
    そのうち、前記処理ユニットは、
    前記イメージに基づき、前記検査対象レンズの前記第１物体距離の検査特徴値を得る工程と、
    前記校正データを読み取る工程と、
    前記検査特徴値及び前記校正データに基づき、第２物体距離の疑似特徴値を算出する工程と、
    前記検査特徴値、前記疑似特徴値及び少なくとも一の等級条件に基づき、前記検査対象レンズの等級を決定する工程と、
    を行うことを特徴とするレンズ検査装置。
11. 前記校正データは前記第１物体距離と前記第２物体距離の間の特徴値の関係値を含むことを特徴とする請求項１０記載のレンズ検査装置。
12. 前記校正データは前記検査対象レンズの設計規格を利用して、光学シミュレーション方法によりデータを求めることを特徴とする請求項１１記載のレンズ検査装置。
13. 前記校正データは複数の異なる物体距離により校正用レンズを検査して、更に、前記検査結果を利用してデータを求めることを特徴とする請求項１１記載のレンズ検査装置。
14. 前記検査特徴値が検査ＭＴＦ値又は検査ＢＦＬ値であり、前記疑似特徴値が疑似ＭＴＦ値又は疑似ＢＦＬ値であることを特徴とする請求項１１記載のレンズ検査装置。
15. 前記第１物体距離は有限物体距離であり、前記第２物体距離が無限遠物体距離であることを特徴とする請求項１１記載のレンズ検査装置。