JPH0219709Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、レンズの開口面積を測定する測定器
に関し、特に電荷結合素子を用いたレズ開口面積
計に関するものである。

レンズ開口面積を求めるについては、従来から
次のような測定方法が実施されていた。

すなわち、(1)．レンズ開口軸上面積に関して
は、工具顕微鏡等を用いて、絞り径の虚像（瞳
径）の一端から他端迄の距離（瞳直径）を測定
し、この数値より面積を計算する方法、(2)．レン
ズ開口軸上および軸外面積に関しては、レンズの
焦点面（像面位置）内の所定の像高にピンホール
のあいたピンホール板を置いてこれをレンズと逆
の側より照明し、ピンホールよりレンズを通過し
た光を、そのレンズの直後にレンズの開口面積を
充分カバーするフイルムを置いてこれに感光さ
せ、このフイルムを現像、乾燥した後その感光部
分を切抜いて基準のものと重量比較することによ
つてその面積を知る方法、(3)．上記(2)の方法で感
光、現像、乾燥したフイルムの感光部分の周囲を
例えばプラニメータ等の面積計でトレースしてそ
の面積を測定する方法、などがある。

しかしながら、上記(1)の従来方法では軸上の面
積しか算出できず、しかも円の面積以外の測定は
難しい。従つて、円形の口径をもたないレンズに
おいては、その有効口径また開口面積を求めるこ
とが非常に困難である。

また、上記(2)の従来方法では、軸外面積、非円
形面積をも測定できるものの、露光、現像、乾
燥、切抜き、重量測定などの煩瑣な作業が必要で
多くの時間を要し、しかもフイルムに露光された
像の周辺部はボケがあり、その境界が必らずしも
明瞭でないため、切抜き作業において個人差を生
じ、また、フイルムの乾燥の度合やゴミの付着等
により重さのバラツキが生じ、信頼性が低い、と
いう難点がある。

更にまた、上記(3)の従来方法では、上記(2)の方
法と同様露光周辺部の境界の不明瞭性やトレース
作業におる個人差などのためやはり信頼性が低
い、という難点がある。

本考案は、このような従来方法の難点を解消す
べくなされたもので、測定時の個人誤差、フイル
ム等の条件のバラツキによる誤差を排除し、測定
労力を軽減し且つ測定時間を大幅に短縮し得ると
共に被検レンズの軸上開口面積および軸外開口面
積を高精度に測定し得るレンズ開口面積計を提供
することを目的としている。

このような本考案の目的は、開口面積を測定す
べき被検レンズの焦点面に沿つて一方向に移動可
能に配置されたピンホール板と、このピンホール
板の後方に該ピンホール板と連動して移動可能に
配置された照明光源と、前記被検レンズの前方の
開口近くの光軸に垂直な平面内において長手方向
に直交する方向に移動可能に配置され前記開口の
直径以上の長さを有する一次元の電荷結合素子ア
レイと、この電荷結合素子アレイを前記長手方向
に直交する方向に適宜な走査ピツチで間欠的に移
動と停止を繰り返しつつ移動せしめる移動手段
と、前記電荷結合素子アレイの走査の前記停止毎
に該電荷結合素子アレイの各ビツトから出力され
る明暗信号を取込んでこれを処理し、一定以上の
光量を受けたビツトの数を合算しそのビツト数の
総和に対応した信号を出力する処理部と、この処
理部の出力信号を受け該信号を開口面積に変換し
て表示する表示部とを具備し、前記ピンホール板
のピンホールと前記照明光源の各中心を通る照明
光軸と前記被検レンズの光軸とを一致させた状態
で前記電荷結合素子アレイを前記移動手段により
走査して前記被検レンズの軸上開口面積を測定
し、一方前記照明光軸を前記被検レンズの光軸に
対し所要角度傾けた状態で前記電荷結合素子アレ
イを前記移動手段により走査して前記被検レンズ
の軸外開口面積を測定し得るように構成すること
によつて達成することができる。

以下、図面を参照し本考案の実施例を説明す
る。

第１図はレンズ開口面積計の基本的構成を示す
模式図、第２図は本考案に係るレンズ開口面積計
の一実施例の構成を示す斜視図である。

第１図および第２図において、開口面積の測定
をすべき被検レンズ１の焦点面上にピンホール２
ａを穿設したピンホール板２を配置し、その後方
（図においては下方）に拡散板３および光源ラン
プ４を配置してある。一方、被検レンズ１の前方
（図においては上方）には、該被検レンズ１の開
口近くの光軸５に直交する平面（測定面）６内に
おいて電荷結合素子アレイ７が一方向に走査可能
に配設してある。この電荷結合素子アレイ７は、
いわゆるCCD（Charge Coupled Device）アレ
イ、或いはラインセンスなどと称され、受光面に
入射する光の強度に比例した電荷が各ビツトのポ
テンシヤル井戸の中にアナログ信号として蓄えら
れ、外部から転送電圧を与えることによつてこの
電荷を一方向に転送して光の強度に応じた信号を
各ビツト毎に取出し得る如く構成され、本実施例
のものは、10数μのピツチで1000ビツト以上の並
びを持ち、それぞれのビツトが明暗の信号を取込
むことができる。この電荷結合素子７の移動につ
いては、所望の精度から逆算して走査ピツチを設
定し、間欠的に移動、停止させ、その停止時にデ
ータを取込むようにする。この間欠的な移動（走
査）手段としては、例えばステツプモータが利用
可能である。

次のこのような構成における動作につき説明す
る。

測定時には、光源ランプ４よりの光は拡散板３
を通りピンホール板２のピンホール２ａより射出
され、被検レンズ１を通過し測定面６に達する。
このとき、ピンホール板２のピンホール２ａは、
被検レンズ１の焦点に置かれているので、被検レ
ンズ１の前方へ射出される光は開口面積に応じた
平行光束となつて、測定面６を切つて通ることに
なる。この光束の全てを、光軸と垂直をなす測定
面６において電荷結合素子アレイ７を移動させて
捕捉し、該電荷結合素子アレイ７よりの出力信号
を処理部８に送出する。処理部８において、該ア
レイ７からの出力信号を処理し、一定以上の光量
を受けたビツトの数を合算し、そのビツト数の総
和に対応した信号を出力する。この処理部８の出
力信号を表示部９に入力し、表示部９にて該信号
に基づき開口面積に変換してこれをアナログまた
はデジタル表示せしめる。

第３図に、電荷結合素子アレイ７が開口部のあ
る位置にさしかかつた時の各ビツト位置に対する
ビツト出力の関係を表わす特性図を示す。第３図
に見られるように、被検レンズ１の開口周縁部に
おいて、出力の立上りが緩徐している。これは、
ピンホールの面積やレンズの収差などの影響で、
レンズの開口周縁部で光量ダレ（ボケ）が生ずる
ためである。従つて、上述した従来方法ではフイ
ルムを切抜くときこの周縁のダレの部分のどこを
切抜くかが人によりまたその時々バラツクので、
測定精度が影響されることになる。これに対し、
本考案においては、電荷結合素子アレイ７のスレ
ツシユホールドレベルＴ・Ｌを実験、その他の合
理的手段により割り出した値に設定することによ
つて、常にダレの一定レベル以上の光量について
のみデータを取込むことができるので測定精度を
向上させ且つ一定化することができる。

第４図は、第２図に示した実施例の変形例の構
成を示す模式図であり、被検レンズ１の軸外の開
口面積を測定する場合の配置関係を示すものであ
る。同図において、ピンホール板２を光軸と垂直
な平面内で一方向に移動できるようにし、これと
連動して拡散板３、光源ランプ４も移動できるよ
うに構成してある。このように構成することによ
つて、被検レンズ１の軸外開口面積が測定でき、
レンズにとつて重要な性能である開口効率も求め
ることができ、汎用性のある測定器を提供するこ
とができる。

但し、このように構成した場合、軸外測定にお
いては軸上測定に比べて開口単位面積当りCOS³θ
（θは軸外入射角）の光量低下がある。

電荷結合素子アレイ７が捕捉する光量は、前述
のスレツシユホールドレベルの設定や測定精度の
点から光軸上、光軸外いずれの場合であつても、
ほぼ等しいことが望ましい。このため、前記ピン
ホール板２、光源ランプ４等の移動に対応させて
被検レンズ１を通過する光量を補正する必要があ
る。この光量補正手段の実施例を第５図〜第７図
に示す。

第５図において、この光量補正手段は、光源ラ
ンプ４から発せられ被検レンズ１を通過する光束
を、例えばシリコンフオトダイオードの如き受光
素子で受け、この受光素子を含む光量プレ検出部
１０で電気信号に変換し、更に電流電圧変換器１
１にて、光量に応じた電圧に変更してランプ光量
コントロール回路１２を介して光源ランプ４を駆
動制御し光量を補正するように構成してある。す
なわち、受光素子で電荷結合素子アレイ７の走査
面上の光量をプレチエツクし、該受光素子の出力
が常に一定になるように光源ランプ４の光量を調
整して、軸上、軸外の開口の単位面積当りの光量
をほぼ一定に設定することができる。

また、他の光量補正手段として、第６図および
第７図ａ，ｂに示すように、光源ランプ４の光量
を変える代りに、光源ランプ４のピンホール板２
からの距離または精度許容範囲内でピンホール２
ａの径を変えるようにしてもよい。この場合、電
流電圧変換器１１の出力をモータドライバ１３に
入力し、ここで基準光量値に対して実際の光量値
に差が生ずれば、その差に応じた分だけモータ１
４を回転駆動し、光源ランプ４の位置または絞り
機構の絞り開度を調整するように構成する。この
絞り機構としては、第７図ａに示すように、２枚
のくさび形の遮光プレート１５ａ，１５ｂの位置
関係を変えることによつて絞り開口１５ｃを可変
するもの、第７図ｂに示すように、ピンホール板
２に穿設されたピンホール２ａをナイフエツジ１
６で遮光することによつてピンホール２ａの面積
を可変するもの、などを採用すればよい。

尚、第８図に示すように、一個の電荷結合素子
アレイ７のほかに、更に複数個の電荷結合素子ア
レイ７′，７″……を直列に連接して長い一本の素
子として扱えば、開口径や画角の大きな被検レン
ズにも対応でき、汎用性を更に高めることができ
る。

以上詳述したように本考案よれば、被検レンズ
の焦点面に沿つて一方向に移動可能に配置された
ピンホール板の後方に、該ピンホール板と連動し
て移動可能に照明光源を設け、前記被検レンズの
前方の開口近くの光軸に垂直な平面内において並
び方向に直交する方向に移動可能に前記開口の直
径以上の長さを有する一次元の電荷結合素子を配
置する構成としたから、被検レンズからの光を直
接電荷結合素子アレイで捕捉でき、従つて他の光
学的手段（図えば、TVカメラ等）を介して結像
する場合に生ずるTVカメラ等の歪曲収差等の影
響を排除することができ、また、電荷結合素子ア
レイを移動手段によつて、その並び方向に直交す
る方向に適宜な走査ピツチで間欠的に移動と停止
を繰り返しつつ移動せしめるように構成したか
ら、被検レンズの開口をカバーするように大面積
を有する電荷結合素子アレイを用いる必要がな
く、小型で軽量且つ安価な一次元（ライン状）の
電荷結合素子アレイを用いることができ、また、
前記電荷結合素子アレイの走査の停止毎に電荷結
合素子アレイの各ビツトから出力される明暗信号
を処理回路に取り込んでこれを処理し、一定以上
の光量を受けたビツトの数を合算し、そのビツト
数の総和に対応した信号を表示部に与え、この表
示部によつて該信号を開口面積に変換して表示さ
せるように構成したから、測定時の個人誤差が混
入せず、測定労力を軽減し、測定時間を大幅に短
縮することができ、その上、ピンホール板のピン
ホールと照明光源の各中心を通る照明光軸と被検
レンズの光軸とを一致させた状態と、照明光軸を
被検レンズの光軸に対し所要角度傾けた状態と、
のそれぞれにおいて電荷結合素子アレイを移動手
段により走査するように構成したから、被検レン
ズの軸上開口面積のみならず、被検レンズの軸外
開口面積をも高精度に測定し得るレンズ開口面積
計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係るレンズ開口面積計の基
本的構成を示す模式図、第２図は、本考案の一実
施例の構成を示す斜視図、第３図は第２図の実施
例における電荷結合素子アレイ７が開口部のある
位置に臨んだ時の各ビツト位置に対するビツト出
力の関係を表わす特性図、第４図は本考案の他の
実施例の構成を示す模式図、第５図および第６図
は、第４図の実施例に適用される光量補正手段の
回路例を示すブロツク図であり、第５図は、ラン
プ光量を調節するための回路図、第６図はランプ
位置またはピンホール径を調節するための回路
図、第７図ａおよびｂは、第５図，第６図の回路
により駆動制御される絞り機構の構成を示す斜視
図、第８図は、本考案の更に他の実施例の構成を
示す斜視図である。 １……被検レンズ、２……ピンホール板、３…
…拡散板、４……光源ランプ、５……光軸、７，
７′，７″……電荷結合素子アレイ、８……処理
部、９……表示部、１０……光量ブレ検知部、１
１……電流電圧変換部、１２……ランプ光量コン
トロール回路、１３……モータドライバ、１４…
…モータ、１５……遮光プレート、１６……ナイ
フエツジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 開口面積を測定すべき被検レンズの焦点面に沿
   つて一方向に移動可能に配置されたピンホール板
   と、このピンホール板の後方に該ピンホール板と
   連動して移動可能に配置された照明光源と、前記
   被検レンズの前方の開口近くの光軸に垂直な平面
   内においてその並び方向に直交する方向に移動可
   能に配置され前記開口の直径以上の長さを有する
   一次元の電荷結合素子アレイと、この電荷結合素
   子アレイを前記並び方向に直交する方向に適宜な
   走査ピツチで間欠的に移動と停止を繰り返しつつ
   移動せしめる移動手段と、前記電荷結合素子アレ
   イの走査の前記停止毎に該電荷結合素子アレイの
   各ビツトから出力される明暗信号を取込んでこれ
   を処理し、一定以上の光量を受けたビツトの数を
   合算しそのビツト数の総和に対応した信号を出力
   する処理部と、この処理部の出力信号を受け該信
   号を開口面積に変換して表示する表示部とを具備
   し、前記ピンホール板のピンホールと前記照明光
   源の各中心を通る照明光軸と前記被検レンズの光
   軸とを一致させた状態で前記電荷結合素子アレイ
   を前記移動手段により走査して前記被検レンズの
   軸上開口面積を測定し、一方前記照明光軸を前記
   被検レンズの光軸に対し所要角度傾けた状態で前
   記電荷結合素子アレイを前記移動手段により走査
   して前記被検レンズの軸外開口面積を測定し得る
   ように構成したことを特徴とするレンズ開口面積
   計。