JPH06323957A - レンズ検査装置 - Google Patents
レンズ検査装置Info
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- JPH06323957A JPH06323957A JP5113456A JP11345693A JPH06323957A JP H06323957 A JPH06323957 A JP H06323957A JP 5113456 A JP5113456 A JP 5113456A JP 11345693 A JP11345693 A JP 11345693A JP H06323957 A JPH06323957 A JP H06323957A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/0228—Testing optical properties by measuring refractive power
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B2219/00—Cameras
- G03B2219/02—Still-picture cameras
- G03B2219/04—Roll-film cameras
- G03B2219/045—Roll-film cameras adapted for unloading the film in the processing laboratory, e.g. disposable, reusable or recyclable cameras
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
否かを自動的かつ短時間で判定する。 【構成】 ユニット本体に組み込まれた撮影レンズ16
にレーザコリメータ33から平行光束として射出される
レーザビーム35を入射させる。レーザビーム35は撮
影レンズ16の焦点Pで収斂した後、第1レンズ38a
に入射し、平行光束となって第2レンズ38bに入射す
る。結像レンズ41によってレーザビーム35はイメー
ジセンサ44上に光スポット像として結像される。第1
レンズ38aを光軸L方向の複数個所に移動させ、第1
レンズ38aの前側焦点が撮影レンズ16の基準焦点位
置を含む一定範囲内で移動させる。第1レンズ38aの
移動ごとにイメージセンサ44から映像信号を取り込
む。CPU51は映像信号の明るさのレベルをデータと
して取り込み、第1レンズ38aの移動位置との相関に
より撮影レンズ16の焦点位置が許容範囲内にあるか否
かを判定する。
Description
正な範囲内であるか否かを判定するレンズ検査装置に関
するものである。
を左右する最も基本的な要素として焦点距離の値と光軸
ズレの有無とが挙げられる。コンパクトカメラやレンズ
付きフイルムユニットなどでは撮影レンズがカメラボデ
ィに組み込まれるが、撮影レンズが偏心して組み込まれ
たり、あるいは撮影レンズが複数枚のレンズで構成され
ているものではレンズ相互間の間隔が狂ったりしている
と、光軸ズレや焦点位置のズレが生じてしまい、所期の
光学性能を得ることができなくなる。また、一眼レフカ
メラ用交換レンズなどの一般のレンズにおいても、鏡筒
にレンズを組み込む工程で同様のことが発生する。
程中や組み立て後にレンズの基本的な性能について検査
が行われるが、従来は特開昭55−20420号公報や
特開昭58−−118943号公報で知られるようなM
TF検査や、テストチャートの空中像を顕微鏡で観察す
る検査、さらには特開昭59−216032号公報で知
られるようにテストチャートの像を撮像して画像解析す
る検査などが行われている。
TFを計測して検査を行う手法では装置が大掛かりにな
るだけでなく、計測に要する時間が長く、量産されるレ
ンズの検査装置として不向きである。また、テストチャ
ートの像を顕微鏡観察する手法では、基本的に目視によ
る検査であるため検査精度にバラツキがでやすく、検査
時間も長いという欠点がある。さらに、テストチャート
の像をCCDカメラで撮像し、コンピュータで画像処理
してレンズ性能を評価するには、やはり検査時間が長く
なり、量産品を効率的に検査しようとするときには実用
的でない。
されたもので、目視によらず、短時間で自動的にレンズ
の基本的な性能である焦点位置が適正範囲内にあるか否
かを判定できるようにしたレンズ検査装置を提供するこ
とを目的とする。
するために、被検レンズの光軸上、かつ被検レンズの基
準焦点位置よりも背後で対物レンズを移動させ、対物レ
ンズの前側焦点を前記基準焦点位置を含む一定範囲内で
複数個所に移動させる。そして、対物レンズからの光束
を結像レンズによって二次元イメージセンサ上に光スポ
ット像として結像させ、この光スポット像の明るさに関
するデータを対物レンズの移動位置ごとに取り込んで被
検レンズの光軸方向における焦点位置が適正範囲内にあ
るか否かを判定するようにしてある。
づき、被検レンズの光軸方向における焦点位置が適正範
囲内であるか否かを判定するには、請求項2,3に記載
したように、対物レンズが移動されるごとに光スポット
像の明るさのピーク値データを取り込み、これらのピー
ク値データと対物レンズの移動位置との相関に基づいて
被検レンズの焦点位置を求めたり、対物レンズが移動さ
れるごとに光スポット像の明るさが一定レベル以上にな
るエリアのピクセル数データを取り込み、これらのピク
セル数データと対物レンズの移動位置との相関に基づい
て被検レンズの焦点位置を求めることができる。
と一致したときには、二次元イメージセンサ上に結像さ
れる光スポット像は最も鮮鋭となり、スポットサイズが
小さく、明るさが最大となる。被検レンズの個体差によ
ってその焦点位置が変動するが、対物レンズの前側焦点
は被検レンズの基準焦点位置の近傍で小刻みに移動され
るから、この移動のたびに光スポット像の変化の様子を
データとして取り込むことによって、対物レンズの前側
焦点を必ずしも被検レンズの焦点位置に合致させなくて
も、被検レンズの焦点位置を計測することが可能とな
る。また、二次元イメージセンサ上での光スポット像の
結像位置により、被検レンズの光軸ズレを測定すること
ができる。
工程中の撮影レンズ検査用に本発明装置を用いた例につ
いて説明する。よく知られるように、レンズ付きフイル
ムユニットは簡単な撮影機構を組み込んだユニット本体
に予めパトローネ付きフイルムを装填した状態で販売さ
れる商品で、ユニット本体の多くは樹脂の成形部品で構
成され、ユニット本体の表面をカバーする外装体には、
撮影操作に必要な所要部に開口を設けた紙箱が用いられ
ている。
した状態を表すもので、紙箱の図示は省略してある。ユ
ニット本体は、本体部2,前カバー3,後カバー4から
なり、本体部2に一体に形成されたパトローネ室5,フ
イルム室6には、それぞれパトローネ7,ロール状にし
たフイルム8が収納され、後カバー4を本体部2に爪止
めすることによって、パトローネ7とフイルム8とは光
密に保たれる。
れ、その下面に設けたフォークがパトローネ7のスプー
ルに係合する。したがって、撮影後に巻上げダイヤル9
を回動操作することによって、撮影済みのフイルム8が
パトローネ7に巻き込まれるようになる。本体部2には
露光ユニット10が爪止めされている。露光ユニット1
0は、フイルムパーフォレーションに係合するスプロケ
ットの他、シャッタチャージ機構、フイルムカウンタ機
構,巻止め機構を有し、巻上げダイヤル9の回動操作に
よりフイルム1コマ送りが行われるとシャッタチャージ
を行い、1コマ送り完了時には巻上げ操作を禁止する。
本体部2の前面を覆う前カバー3にはシャッタボタン1
1が一体成形され、これを押し込むことによって、露光
ユニット10をシャッタレリーズ動作させる。
ッタ羽根や、シャッタ羽根を閉じ位置に戻す復帰バネが
組み付けられ、さらにこれらを覆うようにシャッタカバ
ー14が被せられる。シャッタカバー14の前面にはマ
ウント部15が設けられ、このマウント部15には、図
9に示したようにG1レンズ16a,スペーサ16b,
G2レンズ16cからなる撮影レンズ16が組み込ま
れ、これらは押さえ環17によって固定される。
にはピン18aが突設されている。このピン18aはシ
ャッタカバー14の長穴14aを貫通し、前カバー3の
長穴19を通して前面に露呈している。そして、このピ
ン18aを図10の矢印X方向に回動させることによっ
て、復帰バネ20の付勢に抗してシャッタ羽根18を開
き位置に移動させ露光窓21を開放することができる。
を模式的に示している。インデックステーブル25は回
転軸25aを中心に、○付き数字で表した12ステーシ
ョン位置に例えば2.5秒程度の短いサイクルでステッ
プ回転される。インデックステーブル25にはユニット
本体の本体部2を一定位置に保持するための位置決め枠
26が設けられている。インデックステーブル25を取
り囲むように、図中2点鎖線で示した部品供給ラインが
設置され、各ステーション位置で所要部品がロボットア
ームにより本体部2に組み付けられる。
本体部2が供給される。第2ステーションでは巻上げダ
イヤル9の組み付けが行われる。第3ステーションでは
露光ユニット10が組み付けられ、第4,第5ステーシ
ョンでは、それぞれシャッタ羽根18,復帰バネ20の
組み付けが行われ、さらに第6ステーションではシャッ
タカバー14の組み付けが行われる。
は、それぞれG2レンズ16c及びスペーサ16bの組
み込みと、G1レンズ16aの組み込みが行われる。そ
して第9ステーションで押さえ環17の組み付けが行わ
れる。これにより、本体部2に対する部品の組み込みが
完了し、引き続く第10ステーションで前カバー3が本
体部2の前面を覆うように取り付けられる。第11ステ
ーションには後述するレンズ検査装置30が設置されて
おり、組み込み済みの撮影レンズ16の検査が行われ
る。なお第12ステーションは排出ステーションであ
り、第11ステーションでの検査の良否に応じて良品と
不良品とに分別した上で排出が行われる。そして、良品
についてはさらに別の製造ラインに搬送され、フイルム
装填,後カバー4の組み付けが行われる。
るレンズ検査装置を示す。レンズ検査装置は、シャッタ
羽根開放治具32とレーザコリメータ33とを備えてい
る。シャッタ開放治具32は、第11ステーションに送
られてきたユニット本体について、ピン18aを介して
シャッタ羽根18を開放状態に保つ。レーザコリメータ
33は、例えば波長670nm、ビーム径2mmの平行
光束にされたレーザビーム35を撮影レンズ16の光軸
Lに沿って入射させる。発振制御器58は、レーザコリ
メータ33から常に一定光量のレーザビーム35が放射
されるようにレーザ発振器の駆動を制御する。
形成されており、その下方には撮影レンズ16の光軸L
上に対物レンズ38が設けられている。対物レンズ38
は第1レンズ38aと第2レンズ38bとからなり、撮
影レンズ16を通ったレーザビーム35は撮影レンズ1
6の焦点位置Pで収斂した後、第1レンズ38aに入射
する。第1レンズ38aの前側焦点が撮影レンズ16の
焦点位置Pに合致している場合には、レーザビーム35
は第1レンズ38aで再び平行光束となり、第2レンズ
38bに入射する。第2レンズ38bの背後にはミラー
40,結像レンズ41が配置され、さらに結像レンズ4
1の結像面には二次元のイメージセンサ44が設けられ
ている。
及びステッピングモータ46により光軸方向の複数位置
(例えば10個所)に移動される。この移動により、第
1レンズ38aの前側焦点Qは、光路を等価的に表した
図2(A),(B),(C)に示したように、撮影レン
ズ16の焦点位置Pを挟む一定の範囲S内で移動する。
これらの図から分るように、イメージセンサ44上に結
像される像は、第1レンズ38aから平行に射出される
光線によるものであるため、第1レンズ38aを光軸L
方向の任意の位置に移動してもイメージセンサ44上の
像の倍率は一定に保たれる。
点Qが撮影レンズ16の焦点位置Pよりも前側に移動し
た前ピンのときの様子を示し、この場合にはイメージセ
ンサ44上に結像された光スポット像は、パターン45
aに示したように中央部が明るく、周辺部にゆくにした
がって除々に明るさが低下したものとなる。なお、符号
46aはその明るさの分布を表している。図2(B)
は、第1レンズ38aの前側焦点Qが撮影レンズ16の
焦点位置Pと合致した状態を表し、この場合にはほぼ中
央部のみが明るい光スポット像が得られる。同図(C)
は後ピン状態の場合で、符号45c,46cで示したよ
うにほぼ同図(A)のようなパターンをもつ光スポット
像となる。
コントローラ48に入力される。システムコントローラ
48は、映像信号処理回路49,映像信号をその明るさ
に基づいて量子化するA/Dコンバータ50,CPU5
1,メモリ52,レンズ移動制御回路53,検査条件デ
ータ設定部54からなる。映像信号処理回路49はイメ
ージセンサ44からの信号を映像信号に変換する。A/
Dコンバータ50は、映像信号に基づき、イメージセン
サ44のピクセルごとの明るさのレベルを量子化し、デ
ジタル信号としてCPU51に入力する。
が定ピッチ回転して位置決めされたときに発生されるイ
ンデックス信号を受け、メモリ52のROM領域に格納
された検査処理プログラムを実行し、その過程で得られ
た各種のデータをメモリ52のRAM領域に書き込む。
レンズ移動制御回路53はCPU51からの指令を受
け、ドライバ56を介してステッピングモータ46を駆
動する。これにより、第1レンズ38aは光軸Lに沿っ
て一定ピッチ(例えば80μm)ずつ移動する。そし
て、CPU51は第1レンズ38aが移動するごとに映
像信号を取り込む。なお、符号59はイメージセンサ4
4に結像された光スポット像のパターンを表示したり、
あるいは検査結果を表示するためのモニタCRTを表
す。
なる撮影レンズ16の基準焦点距離や第1レンズ38a
の移動範囲、さらにこの移動範囲内での第1レンズ38
aの移動ピッチ等のデータ設定に用いられる。そして、
これらの設定データに応じてレンズ移動制御回路53が
作動し、検査期間中に第1レンズ38aを所定の位置に
順次に移動してゆく。
る。インデックステーブル25が回転し、第11ステー
ションでワークの位置決めが完了すると、図3(A)に
示したようにインデックス信号がCPU51に入力され
る。撮影レンズ16には、レーザコリメータ33から平
行光束で、しかも一定光量となるように制御されたレー
ザビーム35が入射される。検査開始時には、第1レン
ズ38aは検査条件データ設定部54での設定データに
対応した初期位置S1 に移動している。この初期位置S
1 では、ユニット本体に適正なG1レンズ16a,スペ
ーサ16b,G2レンズ16cが正しく組み込まれてい
るときの焦点位置Pに対し、第1レンズ38aの前側焦
点Qは図2(A)に示したように前ピン状態となってい
る。
われる。CPU51はイメージセンサ44に撮像信号を
送出し、イメージセンサ44は例えば1/2000のシ
ャッタ速度で撮像を行う。イメージセンサ44からの信
号は映像信号処理回路49により走査線ごとの映像信号
に変換される。撮影レンズ16が適正なものであると、
前ピン状態ではイメージセンサ44には広がりをもった
光スポット像が結像され、走査線ごとの映像信号は図4
に示したように、破線で示した走査線ごとに明るさのレ
ベルが異なったものとなる。
子化され、CPU51は明るさのピーク値M1 と、その
走査線位置に対応して求められる垂直位置V1 と、水平
走査信号に対応して求められる水平位置H1 とを第1回
目の測定データとしてメモリ52に書き込む。映像信号
処理回路49を介してイメージセンサ44から映像信号
を取り込む期間中に、CPU51からレンズ移動制御回
路53に1ピッチ分の移動指令が送出され、ドライバ5
6によりステッピングモータ46が駆動される。これに
より第1レンズ38aは、光軸L上で初期位置S1 から
80μm後退した第2回目の測定位置S2 に移動する。
2 に移動した後、再びイメージセンサ44に撮像信号が
送出され、同様にして映像信号の取り込みが行われる。
このようにして、第1レンズ38aを一定ピッチで後退
させながら、初期位置S1 での測定を含めて10回の測
定が行われる。図5は、10回の測定によって得られた
明るさのピーク値M1 ,M2 ,・・・M10を第1レンズ
38aの移動位置S1,S2 ,・・・S10に対応してプ
ロットして表したものである。なお、毎回の測定に要す
る時間は50msec程度であり、後述するデータ処理
時間を加算しても、撮影レンズ16の良否を判定するの
に要する時間は1.5秒程度である。
ピーク値データに基づいて二次曲線近似を行い、図5に
破線で示した曲線Kを得る。したがって、この曲線Kに
より明るさのピーク値Mk と、このピーク値Mk が得ら
れるときの第1レンズ38aの移動位置Sk を求めるこ
とができる。
焦点位置Pが設計通りの基準焦点位置に合致している場
合、第1レンズ38aが移動位置SP にあるときにその
前側焦点Qが焦点位置Pと合致するものとすると、撮影
レンズ16の焦点位置Pが基準焦点位置よりもΔSだけ
前側にズレていると、ピーク値Mk を与える移動位置S
k も移動位置SP からΔSだけ前側にズレた値となる。
したがって、上記のようにして算出された移動位置Sk
が所定の範囲内、例えば図5における領域F内にあるか
否かによって、撮影レンズ16の焦点位置の良否を判定
することができる。また、G1,G2レンズ16a,1
6cが汚れていたり、あるいはスペーサ16bの開口径
が許容範囲外である場合には、二次曲線近似によって求
められた明るさのピーク値Mk が変動するから、このピ
ーク値Mk が許容範囲内であるか否かによって、撮影レ
ンズ16の明るさの判定を行うことも可能である。
取り込む過程では、図4に示したようにピーク値Mn の
垂直位置Vn と水平位置Hn とがデータとして取り込ま
れている。したがって、これらの垂直位置Vn と水平位
置Hn とから光スポット像の中心を求めることができ
る。一般に、垂直位置Vn と水平位置Hn の値は、10
回の測定中に変動することはないが、例えばこれらの値
を平均して光スポット像の垂直位置座標VK と水平位置
座標HK を求め、図6に示したように、イメージセンサ
44上での光軸Lの周りに設定した許容範囲D内に光ス
ポット像が含まれているか否かによって、撮影レンズ1
6の光軸ブレが許容範囲内であるか否かを判定すること
ができる。
て10回目の撮像が行われると、CPU51はレンズ移
動制御回路53,ドライバ56を介してステッピングモ
ータ46を逆転させ、第1レンズ38aを初期位置S1
に戻す。そしてインデックステーブル25が定ピッチ回
転し、次のワークが第11ステーションで位置決めされ
たときに発生されるインデックス信号がCPU51に入
力されると、新たに送られてきたユニット本体について
撮影レンズ16の検査処理を実行する。
するG1レンズ16a,スペーサ16b,G2レンズ1
6cのいずれかの欠品による焦点位置のズレ、これらの
部品自体の精度不良、あるいは組み付け不良による焦点
位置のズレや光軸ズレを短時間で自動的に検査すること
ができる。しかも、測定用の対物レンズ38を第1レン
ズ38aと第2レンズ38bとから構成し、第1レンズ
38aと第2レンズ38bとの間をアフォーカル系にし
ているから、第1レンズ38aを移動させても光スポッ
ト像の結像面における像倍率が一定に維持され、倍率変
動による測定誤差が生じることはなく、対物レンズ38
以降に光スポット像をさらに拡大するための光学系を用
いても安定した測定を行うことができる。
離が異なりその焦点位置が変わったときには、検査条件
データ設定部54で適宜の設定を行えばよい。さらに、
焦点位置精度の許容幅に対応し、第1レンズ38aの移
動ステップ数や移動ピッチ幅も適宜設定可能である。も
ちろん、上記検査装置を用いて、一般のレンズを検査す
ることもできる。
ク値をもとにして撮影レンズ16の焦点位置の判定を行
うものであるが、第1レンズ38aの前側焦点Qと撮影
レンズ16の焦点位置Pとのズレが大きいほど、イメー
ジセンサ44上ではデフォーカス状態となる。そして、
光スポット像はデフォーカスになるほど径が大きく、し
かも明るさのレベルが低くなる。図7はこの様子を表し
たもので、実線がフォーカス状態、そして破線,一点鎖
線,二点鎖線になるにしたがって、フォーカス状態から
デフォーカス状態に移行したときの明るさのレベルを示
している。
ベルEを設定すると、光スポット像がフォーカス状態に
なるほど、レベルE以上の明るさをもったエリアが狭く
なってゆくことが分る。また、レベルE以上の明るさと
なるエリアの面積は、イメージセンサ44のピクセル数
として取り込むことができる。したがって、第1レンズ
38aを各移動位置S1 ,S2 ,S3 ,・・・・S10に
移動させるごとに光スポット像を撮像し、レベルE以上
の明るさをもったエリアの面積をデータとして取り込ん
でゆけば、第1レンズ38aの移動位置との相関に基づ
き、前記エリアの面積が最少となる位置、すなわち光軸
L方向での焦点位置が求められる。さらに、レベルE以
上の明るさをもったエリアの重心位置を求め、この重心
位置が図6に示した許容範囲D内にあるか否かにより、
軸ブレの判定を行うことも可能である。
ズの光軸上、かつ被検レンズの基準焦点位置よりも背後
で測定用の対物レンズを移動させながら、対物レンズか
らの光束を結像レンズによって二次元イメージセンサ上
に光スポット像として結像させ、この光スポット像の明
るさに関するデータを対物レンズの移動位置ごとに取り
込んで被検レンズの光軸方向における焦点位置を評価す
るようにしてあるから、被検レンズの光軸方向における
焦点位置が許容範囲内にあるか否かを自動的かつ短時間
で判定することができる。
表した説明図である。
チャートである。
した模式図である。
表すグラフである。
を示す説明図である。
ポット像の明るさレベルを表すグラフである。
る。
視図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 平行光束を被検レンズに入射させ、被検
レンズによって結像される光スポット像を評価して被検
レンズの焦点位置を検査する装置において、 前記被検レンズの光軸上、かつ被検レンズの基準焦点位
置の背後に移動自在に配置された対物レンズと、この対
物レンズの前側焦点が被検レンズの基準焦点位置を含む
一定範囲内の複数個所に位置するように対物レンズを移
動させるレンズ移動機構と、対物レンズからの光束を光
スポット像に結像させる結像レンズと、この結像レンズ
の結像面に配置された二次元イメージセンサと、前記レ
ンズ移動機構により対物レンズが移動されるごとに二次
元イメージセンサから前記光スポット像の映像信号を取
り込み、光スポット像の明るさに基づいて被検レンズの
光軸方向での焦点位置の適否を判定する判定処理手段と
からなることを特徴とするレンズ検査装置。 - 【請求項2】 前記計測処理手段は、対物レンズが移動
されるごとに光スポット像の明るさのピーク値データを
取り込み、これらのピーク値データと対物レンズの移動
位置との相関に基づいて被検レンズの焦点位置の適否を
判定することを特徴とする請求項1記載のレンズ検査装
置。 - 【請求項3】 前記計測処理手段は、対物レンズが移動
されるごとに光スポット像の明るさが一定レベル以上に
なるエリアのピクセル数データを取り込み、これらのピ
クセル数データと対物レンズの移動位置との相関に基づ
いて被検レンズの焦点位置の適否を判定することを特徴
とする請求項1記載のレンズ検査装置。
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