(57)【要約】【課題】透過率測定方法および装置において、被検レンズの透過率分布を迅速かつ高精度に測定することができるようにする。【解決手段】レンズの透過率分布測定方法において、検査光Ｌ１を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させ、検査光Ｌ１の光量分布を測定し、検査光Ｌ１を、少なくとも１つの被検レンズ６を含むアフォーカル光学系４に入射させて、被検レンズ６の全被検査領域内を透過した平行光束からなる検出光Ｌ２を形成し、この検出光Ｌ２の光量分布をＣＣＤ８によって取得し、ＣＣＤ８の複数の部分領域で取得された光量を、対応する検査光Ｌ１の光量で割って、複数の部分領域にそれぞれ対応するアフォーカル光学系４の部分領域ごとに透過率を算出し、アフォーカル光学系４の部分領域ごとの透過率に演算処理を施して、被検レンズ６の透過率分布を求める方法とする。【選択図】図１
2010185773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査光を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させ、
前記検査光の光量分布を測定し、
前記検査光を、少なくとも１つの被検レンズを含むアフォーカル光学系に入射させて、前記被検レンズの全被検査領域内を透過した平行光束からなる検出光を形成し、
該検出光の光量分布をエリアセンサによって取得し、
該エリアセンサの複数の部分領域で取得された光量を、対応する前記検査光の光量で割って、前記複数の部分領域にそれぞれ対応する前記アフォーカル光学系の部分領域ごとに透過率を算出し、
前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に演算処理を施して、前記被検レンズの透過率分布を求めることを特徴とするレンズの透過率分布測定方法。
【請求項２】
前記エリアセンサの複数の部分領域は、前記検出光の光軸を中心とする、１つの円領域およびその外周側の複数の輪帯領域からなることを特徴とする請求項１に記載のレンズの透過率分布測定方法。
【請求項３】
前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率は、
３つの被検レンズのうち２つの被検レンズを組み合わせて構成される３組の被検レンズ対による３組のアフォーカル光学系を用いて、前記２つの被検レンズの透過率の情報を含む３組の合成透過率を取得し、
前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に施す演算処理は、
前記３組の合成透過率を、前記３つの被検レンズの各透過率に分離する演算処理であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズの透過分布測定方法。
【請求項４】
前記アフォーカル光学系は、
透過率分布が既知の基準レンズと、１つの被検レンズとの組合せからなり、
前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に施す演算処理は、
前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率を、前記アフォーカル光学系の部分領域に対応する前記基準レンズの透過率で割る演算処理であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズの透過分布測定方法。
【請求項５】
検査光を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させる光源部と、
前記検査光の光軸に対してレンズ光軸が同軸となる位置に、少なくとも１つの被検レンズを含むアフォーカル光学系を着脱可能に保持するレンズ保持枠と、
該レンズ保持枠から前記アフォーカル光学系が離脱されたときの前記検査光の光束径、および前記レンズ保持枠に前記アフォーカル光学系装着されたときに前記検査光が前記アフォーカル光学系を透過して形成される検出光の光束径よりも大きい受光面を有するエリアセンサと、
前記エリアセンサの複数の部分領域で取得された前記検出光の光量を、前記エリアセンサで取得された、前記検出光に対応する前記検査光の光量で割って、前記複数の部分領域にそれぞれ対応する前記アフォーカル光学系の部分領域ごとに透過率を算出し、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率から、前記被検レンズの透過率分布を求める演算処理を行う演算処理部とを備えることを特徴とするレンズの透過率分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの透過率分布測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、顕微鏡の対物レンズや光ピックアップの対物レンズなどの半球状のレンズでは、レンズの中心部と周辺部とではレンズ光軸に対するレンズ面の傾斜角の差が大きいため、レンズ光軸に沿う方向を蒸着方向として蒸着を行うことで反射防止コートを施すと、レンズの中心部と周辺部とでコートの厚さが異なってしまう。
そこで、このようなレンズの反射防止コートでは、コート厚さがレンズ中心部と周辺部とで異なることを見込んだコート設計を行って、レンズ全体の透過率の向上を図っている。
このようなレンズのコートティングがうまくいっているかどうか判定するには、コート後のレンズにおける中心部から外周部に向かうレンズ径方向の透過率分布を正確に測定することが重要である。
このようなレンズの透過率分布を測定するための透過率分布測定装置として、例えば、特許文献１に記載の透過率測定装置が知られている。この透過率測定装置では、被検レンズに入射する光を走査する透過率分布測定方法を採用している。
この方法では、光源からの発散光をコリメータレンズで平行光にし、平行光束中に置かれたピンホールにより、被検レンズの一部に光を入射させる。被検レンズを透過した光は、後に置かれた光電変換素子により検出される。そして、ピンホールおよび光電変換素子を被検レンズの光軸に垂直な面内で平行に移動させることにより、被検レンズの透過率分布を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４３９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のレンズの透過率分布測定方法および装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、ピンホールを透過した光束を被検レンズに入射させて透過率を測定するため、ピンホールおよび光電変換素子を、被検レンズの光軸に垂直な面内で平行移動させて、被検レンズ全体を走査する必要がある。このため、測定時間が膨大となるという問題がある。
また、透過率分布の測定位置の分解能を高めようとすると、透過光の光束を細くする必要があるが、ピンホールの孔径が小さすぎると回折によって光束径が広がるため、被検レンズの透過領域が広がって、透過率の測定位置の分解能が低下してしまう。このため、高精度の透過率分布測定を行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検レンズの透過率分布を迅速かつ高精度に測定することができる透過率測定方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、レンズの透過率分布測定方法において、検査光を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させ、前記検査光の光量分布を測定し、前記検査光を、少なくとも１つの被検レンズを含むアフォーカル光学系に入射させて、前記被検レンズの全被検査領域内を透過した平行光束からなる検出光を形成し、該検出光の光量分布をエリアセンサによって取得し、該エリアセンサの複数の部分領域で取得された光量を、対応する前記検査光の光量で割って、前記複数の部分領域にそれぞれ対応する前記アフォーカル光学系の部分領域ごとに透過率を算出し、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に演算処理を施して、前記被検レンズの透過率分布を求める方法とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレンズの透過率分布測定方法において、前記エリアセンサの複数の部分領域は、前記検出光の光軸を中心とする、１つの円領域およびその外周側の複数の輪帯領域からなる方法とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のレンズの透過分布測定方法において、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率は、３つの被検レンズのうち２つの被検レンズを組み合わせて構成される３組の被検レンズ対による３組のアフォーカル光学系を用いて、前記２つの被検レンズの透過率の情報を含む３組の合成透過率を取得し、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に施す演算処理は、前記３組の合成透過率を、前記３つの被検レンズの各透過率に分離する演算処理である方法とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載のレンズの透過分布測定方法において、前記アフォーカル光学系は、透過率分布が既知の基準レンズと、１つの被検レンズとの組合せからなり、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率に施す演算処理は、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率を、前記アフォーカル光学系の部分領域に対応する前記基準レンズの透過率で割る演算処理である構成とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、レンズの透過率分布測定装置において、検査光を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させる光源部と、前記検査光の光軸に対してレンズ光軸が同軸となる位置に、少なくとも１つの被検レンズを含むアフォーカル光学系を着脱可能に保持するレンズ保持枠と、該レンズ保持枠から前記アフォーカル光学系が離脱されたときの前記検査光の光束径、および前記レンズ保持枠に前記アフォーカル光学系装着されたときに前記検査光が前記アフォーカル光学系を透過して形成される検出光の光束径よりも大きい受光面を有するエリアセンサと、前記エリアセンサの複数の部分領域で取得された前記検出光の光量を、前記エリアセンサで取得された、前記検出光に対応する前記検査光の光量で割って、前記複数の部分領域にそれぞれ対応する前記アフォーカル光学系の部分領域ごとに透過率を算出し、前記アフォーカル光学系の部分領域ごとの透過率から、前記被検レンズの透過率分布を求める演算処理を行う演算処理部とを備える構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の透過率測定方法および装置は、平行光束からなる検査光、および検査光が少なくとも１つの被検レンズを含むアフォーカル光学系において被検レンズの全被検査領域内を透過した平行光束からなる検出光の光量分布を、エリアセンサで測定し、これらの光量分布を演算処理して透過率分布を求めるため、被検レンズの透過率分布を迅速かつ高精度に測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定装置の被検レンズ装着状態の構成を示す光軸を含む模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定装置の被検レンズ離脱状態の様子を示す光軸を含む模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法における被検レンズ装着状態および離脱状態の光路を説明する模式的な光路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法における透過率分布の演算処理を説明するための原理説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法のフローチャートである。
【図７】本発明に用いることができる光源部の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る透過率分布測定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定装置の被検レンズ装着状態の構成を示す光軸を含む模式的な断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定装置の被検レンズ離脱状態の様子を示す光軸を含む模式的な断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法における被検レンズ装着状態および離脱状態の光路を説明する模式的な光路図である。
【００１５】
本実施形態の透過率分布測定装置５０は、図１に示すように、同種の３つの被検レンズのうち、２つの被検レンズを組み合わせて３組の被検レンズ対によるアフォーカル光学系４を構成し、これら３組の被検レンズ対の合成透過率を測定して、各被検レンズの透過率分布を測定する装置である。
以下では、３つの被検レンズをそれぞれ被検レンズＡ、Ｂ、Ｃと称し、１組の測定に用いる被検レンズ対を、透過率分布測定装置５０に配置された状態で光源側から順に、被検レンズ５、６と表すことにする。
すなわち、アフォーカル光学系４は、被検レンズ５、６にそれぞれ対応して、被検レンズＡ、Ｂからなる組と、被検レンズＢ、Ｃからなる組と、被検レンズＣ、Ａからなる組との３組の組合せがある。
【００１６】
被検レンズ５、６はアフォーカル光学系４を構成できれば、どのようなレンズでもよいが、本実施形態では、一例として、位置決め用のフランジ部を側部に備え、ピックアップ用レンズ、例えば、ブルーレイディスク用の対物レンズの場合で説明する。
このようなピックアップ用レンズは、光源から平行光束を入射して、ディスク面上に微小スポットを形成し、ディスク面で反射された微小スポットの光を集光するため、全体として正の屈折率を有するレンズである。このようなレンズでは、集光側レンズ面５ａ（６ａ）と反対側の光源側レンズ面５ｂ（６ｂ）は、レンズ中心と外周部との高さの差が大きな凸面形状を有し、フランジ部から集光位置と反対側にドーム状に突出されている。このため、レンズの中心部と周辺部とでレンズ光軸に対するレンズ面の傾斜角の差が大きな形状となっている。
本実施形態のアフォーカル光学系４は、被検レンズ５の集光側レンズ面５ａおよび被検レンズ６の集光側レンズ面６ａが対向する位置関係に配置して構成する。
このように、被検レンズ５、６における集光側レンズ面５ａ、６ａ、光源側レンズ面５ｂ、６ｂという名称は、被検レンズの実使用上の配置における位置関係に基づく名称であり、透過率分布測定装置５０の配置における位置関係とは関係がない。
【００１７】
透過率分布測定装置５０の概略構成は、光源部１、鏡枠１０（レンズ保持枠）、第１レンズ台１２、第２レンズ台１４、ＣＣＤカメラ７、演算処理部２０、およびモニタ２１からなる。
【００１８】
光源部１は、検査光Ｌ１を、被検レンズの被検査領域に対応する光束径を有する平行光束として発生させるものであり、本実施形態では、レーザダイオード２と、レーザダイオード２の発光点に焦点位置を合わせて配置したコリメータレンズ３とからなる。
本実施形態のレーザダイオード２は、ブルーレイディスクの読み取り波長に対応して、波長４０５ｎｍの青紫色レーザダイオードを採用している。
また、特に図示しないが、レーザダイオード２の背面側（鏡枠１０の外周側）には、レーザダイオード２の温度を一定に制御するため、ヒートシンクおよびペルチェ素子が設けられている。
【００１９】
鏡枠１０は、光源部１を固定するとともに、光源部１による検査光Ｌ１の光軸と同軸な位置関係に、被検レンズ５、６を位置決めして保持する保持部材である．鏡枠１０の形状は、一方に底部を有し、底部と反対側が開口された有底円筒状の形状からなる。
鏡枠１０の底部には、レーザダイオード２を、その光軸が、鏡枠１０の中心軸と同軸となるように取り付けるレーザダイオード取付部１０ｇが設けられている。
鏡枠１０の鏡筒内周面１０ｄには、コリメータレンズ３と第１レンズ台１２とを鏡枠１０の内部に固定するために、鏡筒内周面１０ｄから径方向内側に突出された突起部からなるコリメータレンズ受け部１０ａと第１レンズ台位置決め部１０ｂとが、鏡枠１０の底部側から開口側に向かってこの順に設けられている。
【００２０】
コリメータレンズ受け部１０ａは、コリメータレンズ３を、その焦点位置がレーザダイオード取付部１０ｇに取り付けられたレーザダイオード２の発光点に合致されるとともにレンズ光軸がレーザ光の光軸と同軸となるように保持するものである。
第１レンズ台位置決め部１０ｂは、被検レンズ５を、コリメータレンズ３を透過した平行光束からなる検査光Ｌ１の光路上に配置する第１レンズ台１２を、軸方向に位置決めして固定するものである。
【００２１】
第１レンズ台１２は、鏡筒内周面１０ｄに嵌合する略円環状の部材である。第１レンズ台１２の軸方向の一方の端部の外周部には、第１レンズ台位置決め部１０ｂに係止して固定可能な被取付部１２ｂが設けられている。また、第１レンズ台１２の軸方向の他方の端部の内周部には、被検レンズ５のフランジ部を嵌合させて、被検レンズ５のレンズ光軸に沿う方向およびレンズ光軸に直交する方向に位置決めして、被検レンズ５を着脱可能に取り付けるレンズ位置決め部１２ａが設けられている。
また、レンズ位置決め部１２ａと反対側の端部には、被検レンズ５に入射する検査光Ｌ１の光束径の大きさおよび光束通過位置を規制する開口絞り１１が設けられている。
開口絞り１１の開口１１ａは、被検レンズ５の全被検査領域に、検査光Ｌ１を入射させることができる大きさとされている。
本実施形態の被検レンズ５は、被検レンズ５の実使用状態と合わせて、平行光束である検査光Ｌ１が光源側レンズ面５ｂに入射するような向きに配置される。
【００２２】
鏡枠１０の開口側の端部には、被検レンズ６を着脱可能に保持する第２レンズ台１４を、軸方向および径方向に位置決めして着脱可能に固定するため、開口側の端面に設けられた穴部からなる第２レンズ台位置決め部１０ｃが設けられている。
第２レンズ台位置決め部１０ｃは、第２レンズ台１４を位置決めした状態で、第２レンズ台１４に保持された被検レンズ６が、第１レンズ台１２に保持された被検レンズ５に対してレンズ光軸が同軸、かつ点Ｐにそれぞれの焦点位置が一致する位置関係に保持する。
鏡枠１０の開口側の端面および端面近傍の鏡筒外周面１０ｅは、後述するカメラ台１５を着脱可能に固定するカメラ台位置決め部１０ｆを構成している。
【００２３】
第２レンズ台１４は、鏡筒内周面１０ｄより大径で鏡筒外周面１０ｅより小径の外径を有する略円環状の部材である。
第２レンズ台１４の第１レンズ台１２と対向する側と反対側の端部の内周部には、被検レンズ６のフランジ部を嵌合させて、被検レンズ６のレンズ光軸に沿う方向およびレンズ光軸に直交する方向に位置決めして、被検レンズ６を着脱可能に取り付けるレンズ位置決め部１４ａが設けられている。
本実施形態の被検レンズ６は、被検レンズ６の実使用状態と合わせて、被検レンズ５に入射して被検レンズ５の焦点である点Ｐに集光されてから発散する検査光Ｌ１が、集光側レンズ面６ａに入射する向きに配置されている。
すなわち、第１レンズ台１２、第２レンズ台１４にそれぞれ配置された被検レンズ５、６は、集光側レンズ面５ａに入射した平行光束を集光側レンズ面６ａから平行光束として出射するアフォーカル光学系４を構成している。
【００２４】
また、第２レンズ台１４の被検レンズ５に対向する側の端部の外周部には、外周が第２レンズ台位置決め部１０ｃと内嵌し、軸方向の端面が第２レンズ台位置決め部１０ｃの穴底部と当接して、それぞれ径方向および軸方向に位置決めされる被取付部１４ｂが設けられている。
また、第２レンズ台１４の被検レンズ５に対向する側の端部の内周部には、被検レンズ５、６の焦点位置にピンホール孔１３ａが設けられたピンホール板１３が取り付けられている。
ピンホール板１３は、被検レンズ５によって焦点位置に集光された検査光Ｌ１以外の光を遮光し、光量測定の誤差の原因となる迷光成分を除去する絞り部材として設けられている。
【００２５】
ＣＣＤカメラ７は、エリアセンサであるＣＣＤ８を備え、被検レンズ５、６が離脱されたときの検査光Ｌ１、または被検レンズ５、６が第１レンズ台１２、第２レンズ台１４を介して鏡枠１０に固定されたときの検出光Ｌ２を撮像し、ＣＣＤ８の画像信号を演算処理部２０に送出するものである。
ＣＣＤ８は、検査光Ｌ１および検出光Ｌ２の各光束径よりも大きな面積を有する撮像面８ａを備えている。
ＣＣＤカメラ７は、外周部で略円環状のブロック部材からなるカメラ台１５の一端側に固定されている。
カメラ台１５の他端側には、鏡枠１０のカメラ台位置決め部１０ｆと外嵌可能に設けられた穴部からなる被取付部１５ｂが設けられ、これにより、ＣＣＤカメラ７が、ＣＣＤカメラ７の撮像光軸に沿う方向、および撮像光軸に直交する方向に、鏡枠１０と位置決めされた状態で、着脱可能に取り付けられるようになっている。
本実施形態では、ＣＣＤカメラ７の撮像光軸と直交する方向の位置は、検査光Ｌ１および検出光Ｌ２の光軸が、いずれも撮像面８ａの中心に一致するように設定されている。
なお、ＣＣＤカメラ７の撮像光軸に沿う方向の位置は、検査光Ｌ１および検出光Ｌ２が平行光束であるため、被検レンズ６とＣＣＤ８との間に隙間があればよく、隙間寸法は適宜に設定することができる。
【００２６】
このような構成により、透過率分布測定装置５０では、図１に示すように、第１レンズ台１２および第２レンズ台１４が、鏡枠１０に装着され、第１レンズ台１２および第２レンズ台１４のレンズ位置決め部１２ａおよびレンズ位置決め部１４ａに、それぞれ被検レンズ５および被検レンズ６が装着された状態（以下、「被検レンズ装着状態」と称する）と、図２に示すように、被検レンズ５が第１レンズ台１２から離脱され、被検レンズ６が第２レンズ台１４とともに鏡枠１０から離脱された状態（以下、「被検レンズ離脱状態」と称する）とを、切り換えることができるようになっている。
【００２７】
演算処理部２０は、ＣＣＤカメラ７から送出される画像信号を、ＣＣＤ８の画素ごとの輝度データに変換し、これらの輝度データの演算処理を行って、検査光Ｌ１および検出光Ｌ２の光量分布から、被検レンズ５、６の透過率分布を求めるものである。
演算処理部２０には、モニタ２１が接続され、ＣＣＤカメラ７から送出される画像信号や、演算処理によって求められた透過率分布などを、モニタ２１の表示画面２１ａに表示できるようになっている。
演算処理部２０の装置構成は、本実施形態では、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとで構成され、このコンピュータにより演算処理プログラムを実行することで以下に動作説明の中で説明する各種の演算処理機能を実現している。
また、特に図示しないが、演算処理部２０は、測定者が測定の条件設定を行うため、例えば、キーボードやマウスなどの操作入力手段が接続されている。
【００２８】
次に、透過率分布測定装置５０を用いた測定動作について、本発明の第１の実施形態に係る透過率分布測定方法とともに説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法における被検レンズ装着状態および離脱状態の光路を説明する模式的な光路図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法における透過率分布の演算処理を説明するための原理説明図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法のフローチャートである。
【００２９】
まず、被検レンズ装着状態の光路について、図３（ａ）を参照して説明する。
レーザダイオード２から光軸Ｏを中心として放射されたレーザ光は、コリメータレンズ３によって、光軸Ｏに沿って進む平行光束とされ、検査光Ｌ１として被検レンズ５に向けて出射される。
被検レンズ５に入射した検査光Ｌ１は、開口絞り１１によって、検査光Ｌ１の光束径が被検レンズ５の全被検査領域内を通る大きさに規制される。
被検レンズ５に光源側レンズ面５ｂ側から入射した検査光Ｌ１は、集光側レンズ面５ａを透過して、被検レンズ５の焦点である点Ｐに集光され、ピンホール板１３のピンホール孔１３ａを通過する。その後、被検レンズ６の集光側レンズ面６ａに向けて発散しつつ進む。
点Ｐの位置は、被検レンズ６の焦点位置でもあるので、発散光が被検レンズ６の集光側レンズ面６ａに入射すると、被検レンズ６によって、光軸Ｏに沿って進む平行光束とされ、検出光Ｌ２として光源側レンズ面６ｂから出射される。
本実施形態では、被検レンズ５、６は、同種の２つの被検レンズなので、検出光Ｌ２の光束径は、検出光Ｌ２の光束径と同一である。
また、検査光Ｌ１の各光線の光路は、点Ｐに関して点対称である。
【００３０】
光源側レンズ面６ｂから出射された検出光Ｌ２は、ＣＣＤ８の撮像面８ａに到達する。ＣＣＤ８は、入射光を光電変換し、画像信号として演算処理部２０に送出する。
演算処理部２０は、送出された画像信号を輝度データに変換し、モニタ２１の表示画面２１ａに検出光Ｌ２の輝度分布を表示する。
これにより、図４（ａ）に示すように、表示画面２１ａには、検出光Ｌ２の光束径に対応する光束画像１００が表示される。以下では、光束画像１００の半径は、撮像面８ａ上でｒ１であるとする。
【００３１】
検査光Ｌ１、検出光Ｌ２は平行光束であるため、ＣＣＤ８上の光束画像１００上の各点は、被検レンズ５の光源側レンズ面６ｂ上の光線透過領域の各点、および被検レンズ６の光源側レンズ面６ｂ上の光線透過領域の各点と、それぞれ一対一に等倍に対応している。このため、光束画像１００に対応する、光源側レンズ面５ｂ、６ｂ上の光線透過位置の特定が容易である。
このため、例えば、光源側レンズ面５ｂ、または光源側レンズ面６ｂ上に汚れやゴミ付着などの欠陥がある場合、光束画像１００の輝度分布を観察するだけで、確認すべき位置が容易に特定できるため、欠陥の確認などの作業が効率化される。
【００３２】
次に、被検レンズ離脱状態の光路について、図３（ｂ）を参照して説明する。
被検レンズ離脱状態は、図２に示すように、検査光Ｌ１の光路上から、被検レンズ５と、第２レンズ台１４および被検レンズ６とが、それぞれ取り除かれた状態である。
そこで、レーザダイオード２から光軸Ｏを中心として放射されたレーザ光は、コリメータレンズ３によって、光軸Ｏに沿って進む平行光束とされ、検査光Ｌ１として出射され、開口絞り１１によって光束径が規制された後、ＣＣＤ８の撮像面８ａに到達する。ＣＣＤ８は、入射光を光電変換し、画像信号として演算処理部２０に送出する。
これにより、図４（ｂ）に示すように、モニタ２１の表示画面２１ａには、検査光Ｌ１の光束径に対応する光束画像１０１が表示される。光束画像１０１の半径は、光束画像１００と同様に、撮像面８ａ上でｒ１である。
【００３３】
次に、図５のフローチャートに基づいて、本実施形態の透過率分布測定方法について説明する。本実施形態では、被検レンズＡ、Ｂ、Ｃの各透過率分布を、光軸Ｏを中心とする、１つの円領域およびその外周側の複数の輪帯領域ごとの透過率から求める。なお、円領域は、内径が０の輪帯領域と見なすことができるので、以下では、誤解のおそれがない限り、１つの円領域も含めて単に輪帯領域と称することにする。
これらの輪帯領域の数や大きさ（帯幅）は、ＣＣＤ８の画素数に対応した分解能の範囲で、任意の数、大きさに設定することができる。
【００３４】
ステップＳ１では、測定者は不図示の操作入力手段から、輪帯領域の数、大きさを設定し、演算処理部２０に記憶させる。
以下では、図４（ａ）に示すように、一例として、輪帯領域が、１つ円領域ａと、３つの輪帯領域ｂ、ｃ、ｄからなる場合の例で説明する。ここで、円領域ａは半径ｒ４であり、輪帯領域ｂは内径ｒ４、外径ｒ３、輪帯領域ｃは内径ｒ３、外径ｒ２、輪帯領域ｄは、内径ｒ２、外径ｒ１である。ただし、０＜ｒ４＜ｒ３＜ｒ２＜ｒ１である。
【００３５】
次に、ステップＳ２では、測定者が透過率分布測定装置５０を被検レンズ離脱状態に設定した後、光源部１を点灯し、ＣＣＤ８で受光された検査光Ｌ１の光量分布測定を行う。
演算処理部２０は、ＣＣＤ８で光電変換された検査光Ｌ１の画像信号から輝度データを取得し記憶する。この輝度データは、一定時間の輝度データを平均化して、時間的な光量変動誤差を除去することが好ましい。
次に、演算処理部２０は、このようにして記憶された検査光Ｌ１の輝度データを、各受光画素位置に対応する配列Ｉ０（ｍ，ｎ）（ｍ，ｎは受光画素の番地を表す整数、以下も同じ）に記憶する。
【００３６】
次に、ステップＳ３では、演算処理部２０は、各アフォーカル光学系４の測定を行うためのカウンタｉの初期値を０に設定する。
次に、ステップＳ４では、演算処理部２０は、カウンタｉを更新し、複数の輪帯領域をカウントするためのカウンタｊの初期値を０に設定する。
【００３７】
次にステップＳ５では、測定者は、第ｉ組の被検レンズ対を、第１レンズ台１２、第２レンズ台１４を介して、透過率分布測定装置５０内の所定位置に配置し、被検レンズ装着状態を形成する。本実施形態では、被検レンズ５、６として、被検レンズＡ、Ｂ（ｉ＝１）、被検レンズＢ、Ｃ（ｉ＝２）、被検レンズＣ、Ａ（ｉ＝３）をそれぞれ配置する。
【００３８】
次にステップＳ６では、光源部１を点灯し、ＣＣＤ８で受光された検出光Ｌ２の光量分布測定を行う。
演算処理部２０は、ＣＣＤ８で光電変換された検出光Ｌ２の画像信号から受光画素ごとの輝度データを取得する。この輝度データも、一定時間の輝度データを平均化して、時間的な光量変動誤差を除去するようにしてもよい。
そして、演算処理部２０は、このようにして得られた輝度データを、各受光画素位置に対応する配列Ｉｉ（ｍ，ｎ）に記憶する。
【００３９】
次にステップＳ７では、カウンタｊを更新する。
次にステップＳ８では、演算処理部２０は、検出光Ｌ２の輝度データから光軸Ｏを中心とする半径ｒｊの円領域の光量を取得する。
すなわち、配列Ｉｉ（ｍ，ｎ）において、光軸Ｏを中心として半径ｒｊの範囲内にある（ｍ，ｎ）のすべての組について、Ｉｉ（ｍ，ｎ）を加えることにより、半径ｒｊの円領域の光量Ｑｉｊを算出する。
【００４０】
次にステップＳ９では、演算処理部２０は、カウンタｊがｊｍａｘ以上かどうか判定する。
カウンタｊがｊｍａｘより小さい場合には、ステップＳ７に移行して、ステップＳ７〜Ｓ９を繰り返す。
カウンタｊがｊｍａｘ以上の場合には、ステップＳ１０に移行する。
本実施形態では、ｊｍａｘは、ステップＳ１で入力された輪帯領域の数に対応して、ｊｍａｘ＝４である。
【００４１】
ステップＳ１０では、演算処理部２０は、ステップＳ９で取得された光量Ｑｊに基づいて、各輪帯領域の光量ｑｉＫ＝ＱｉＫ−Ｑｉ（Ｋ＋１）を算出する。本実施形態では、Ｋ＝１，２，３である。
これにより、輪帯領域ｂ、ｃ、ｄの光量が、それぞれｑｉ３、ｑｉ２、ｑｉ１として求まる。円領域ａの光量ｑｉ４は、Ｑｉ４に等しい。
【００４２】
次にステップＳ１１では、各輪帯領域（円領域ａを含む）における合成透過率Ｔｉｋ（ただし、ｋ＝１，…，ｊｍａｘ、以下のｋも同様）を算出する。合成透過率という意味は、Ｔｉｋは、アフォーカル光学系４の透過率であって、被検レンズ５、６のそれぞれの透過率を合成したものだからである。
すなわち、ステップＳ８と同様にして検査光Ｌ１の輝度データＩ０（ｍ，ｎ）から、各輪帯領域に対応する検査光Ｌ１の光量ｑｏｋを求め、合成透過率Ｔｉｋ＝ｑｉｋ／ｑ０ｋを算出する。
このとき、光量ｑ０ｋ、ｑｉｋは、ＣＣＤ８上の同一の受光画素群による測定値であるため、例えば、ＣＣＤ８の画素の感度バラツキや光源部１の光量分布の偏りなどがあったとしても、光量ｑ０ｋ、ｑｉｋの比である合成透過率Ｔｉｋは、それら感度バラツキや光量分布の偏りなどはキャンセルされる。
【００４３】
次にステップＳ１２では、演算処理部２０は、カウンタｉが３以上かどうか判定する。
カウンタｉが３より小さい場合には、ステップＳ４に移行して、ステップＳ４〜Ｓ１１を繰り返す。
カウンタｉが３以上の場合には、ステップＳ１３に移行する。
【００４４】
ステップＳ１３では、演算処理部２０は、３組の被検レンズ対を用いて測定、算出された各輪帯領域の合成透過率Ｔ１ｋ、Ｔ２ｋ、Ｔ３ｋを、３つの被検レンズＡ、Ｂ、Ｃの透過率Ｔａｋ、Ｔｂｋ、Ｔｃｋに分離する演算処理を行う。
【００４５】
この演算処理の原理について、簡単に説明する。
本実施形態では、例えば、被検レンズＡは、ｉ＝１の測定では被検レンズ５として光源部１側に配置され、ｉ＝３の測定では被検レンズ６としてＣＣＤ８側に配置されるが、被検レンズ５、６の配置関係は、それぞれの焦点である点Ｐに関して点対称であり、検査光Ｌ１の各光線の光路も点Ｐに関して点対称である。そのため、いずれの測定でもＣＣＤ８上のｋ番目の輪帯領域に対応する被検レンズＡの光線透過領域は、正確に同一領域となっている。
このため、合成透過率Ｔ１ｋ、Ｔ２ｋ、Ｔ３ｋにおいて、各被検レンズＡ、Ｂ、Ｃの透過率の寄与は、各輪帯領域の透過率Ｔａｋ、Ｔｂｋ、Ｔｃｋは、次式（１）〜（３）の関係を満足する。
【００４６】
Ｔ１ｋ＝Ｔａｋ・Ｔｂｋ                                        ・・・（１）
Ｔ２ｋ＝Ｔｂｋ・Ｔｃｋ                                        ・・・（２）
Ｔ３ｋ＝Ｔｃｋ・Ｔａｋ                                        ・・・（３）
【００４７】
これらの連立方程式から、透過率Ｔａｋ、Ｔｂｋ、Ｔｃｋを解くと、次式（４）〜（７）が得られる。
【００４８】
Ｔａｋ＝Ａ／Ｔ２ｋ                                            ・・・（４）
Ｔｂｋ＝Ａ／Ｔ３ｋ                                            ・・・（５）
Ｔｃｋ＝Ａ／Ｔ１ｋ                                            ・・・（６）
Ａ＝√（Ｔ１ｋ・Ｔ２ｋ・Ｔ３ｋ）                              ・・・（７）
【００４９】
以上で、各被検レンズＡ、Ｂ、Ｃの各輪帯領域の透過率Ｔａｋ、Ｔｂｋ、Ｔｃｋが求められる。この透過率は、各輪帯領域の透過率の平均値になっている。このため、各被検レンズＡ、Ｂ、Ｃのレンズ光軸を中心とする輪帯領域ごとの段階的な透過率分布が、全被検査領域にわたって測定されたことになる。
各輪帯領域の数や大きさは、ＣＣＤ８の受光画素の大きさを最小測定単位として任意に設定できるので、輪帯領域の数を増やすことで、より詳細な透過率分布を測定することができる。
【００５０】
このように、本実施形態によれば、被検レンズ離脱状態における検査光Ｌ１による光束画像１０１の光量分布と、被検レンズ装着状態で、３組のアフォーカル光学系４の全被検査領域を透過した検出光Ｌ２による光束画像１００の光量分布とを、ＣＣＤ８でまとめて測定するのみで、光束画像１００内の各輪帯領域に対応する３つの被検レンズＡ、Ｂ、Ｃの透過率分布を、ＣＣＤ８の受光画素の大きさを最小測定単位として測定することができる。
このため、検査光として微小な光束を被検レンズ面内で走査することなく、迅速かつ高精度に被検レンズの透過率分布を測定することができる。
また、検出光Ｌ２の光量分布を測定する測定時間を短縮できるため、光源部１が光量変動しやすい場合でも、正確な透過率分布測定を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態では、透過率が未知の３つの被検レンズを用いるだけで、正確な透過率分布を測定できるため、透過率が既知のレンズを用いる必要がない。そのため、透過率が既知のレンズの校正や保守の手間を省くことができ、効率的な測定が行える。
【００５２】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る透過率分布測定方法について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るレンズの透過率分布測定方法のフローチャートである。
【００５３】
本実施形態の透過率分布測定方法は、上記第１の実施形態の透過率分布測定装置５０を用いて、被検レンズが１個の場合でも、透過率分布を測定できるようにした方法である。  本実施形態では、図１、図３（ａ）に示すように、上記第１の実施形態のアフォーカル光学系４の被検レンズ５に代えて、透過率分布が既知の基準レンズ５Ａを備えるアフォーカル光学系４Ａを用いる。
基準レンズ５Ａは、被検レンズ６とともにアフォーカル光学系を構成することができれば、どのようなレンズでもよい。すなわち、被検レンズ５Ａと被検レンズ６とは、レンズ有効径が異なり、検査光Ｌ１と検出光Ｌ２との光束径が相違してもよい。
ただし、基準レンズ５Ａが、被検レンズ６と同種のレンズである場合には、被検レンズ６の光線束の通過領域と、基準レンズ５Ａの透過率分布との対応が簡単に分かるため、より好ましい。
以下では、被検レンズ６と同種のレンズを上記第１の実施形態の被検レンズ５と同様の位置関係に配置する場合の例で説明する。
このため、アフォーカル光学系４Ａを用いる透過率分布測定装置５０において、上記第１の実施形態と同様に、被検レンズ装着状態および被検レンズ離脱状態を定義することができる。また、この被検レンズ装着状態および被検レンズ離脱状態のそれぞれの光路は、上記第１の実施形態と同様である。
以下では、本実施形態のレンズの透過率分布測定方法を、図６に示すフローチャートに基づいて、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
ステップＳ２１〜Ｓ２３は、それぞれ、上記第１の実施形態のステップＳ１〜Ｓ３と同様の工程である。
ただし、ステップＳ２２における検査光Ｌ１の輝度データを記憶する配列は、配列Ｉ０’（ｍ，ｎ）とし、以下、上記第１の実施形態のＩ０（ｍ，ｎ）を配列Ｉ０’（ｍ，ｎ）に読み替える。
また、基準レンズ５Ａの既知の透過率分布は、本実施形態では、各輪帯領域の平均透過率が、透過率ｔｋとして、演算処理部２０に記憶されているものとする。
【００５５】
次にステップＳ２４では、測定者は、基準レンズ５Ａおよび被検レンズ６を、第１レンズ台１２、第２レンズ台１４を介して、透過率分布測定装置５０内の所定位置に配置し、被検レンズ装着状態を形成する。
次にステップＳ２５〜Ｓ３０は、それぞれ、上記第１の実施形態のステップＳ７〜Ｓ１１と同様の工程である。
ただし、ステップＳ２５において、得られた輝度データを記憶する配列は、配列Ｉ’（ｍ，ｎ）とし、以下、上記第１の実施形態のＩｉ（ｍ，ｎ）を配列Ｉ’（ｍ，ｎ）に読み替える。
またステップＳ２７において、半径ｒｊの円領域の光量は、光量Ｑｊ’とし、以下、上記第１の実施形態のＱｉｊを光量Ｑｊ’に読み替える。
またステップＳ２９において、各輪帯領域の光量は、光量ｑＫ’＝ＱＫ’−Ｑ（Ｋ＋１）’とし、以下、上記第１の実施形態のｑｉｋを光量ｑｋ’に読み替える。
またステップＳ３０において、各輪帯領域に対応する検査光Ｌ１の光量は、光量ｑ０ｋ’、合成透過率は、合成透過率Ｔｋ’とし、以下、上記第１の実施形態の合成透過率Ｔｉｋを合成透過率Ｔｋ’に読み替える。
【００５６】
ステップＳ３１では、演算処理部２０は、ステップＳ３０において算出された各輪帯領域の合成透過率Ｔｋ’を基準レンズ５Ａの透過率ｔｋで割って、被検レンズ６の透過率Ｔｏｋ’を次式（８）のように算出する。
【００５７】
Ｔｏｋ’＝Ｔｋ’／ｔｋ                                          ・・・（８）
【００５８】
以上で、被検レンズ６の各輪帯領域の透過率Ｔｏｋ’が求められる。この透過率は、各輪帯領域の透過率の平均値になっている。このため、被検レンズ６のレンズ光軸を中心とする輪帯領域ごとの段階的な透過率分布が、全被検査領域にわたって測定されたことになる。
【００５９】
このように本実施形態に係るによれば、被検レンズ離脱状態における検査光Ｌ１による光束画像１０１の光量分布と、被検レンズ装着状態で、アフォーカル光学系４Ａの全被検査領域を透過した検出光Ｌ２による光束画像１００の光量分布とを、ＣＣＤ８でまとめて測定するのみで、光束画像１００内の各輪帯領域に対応する被検レンズ６の透過率分布を、ＣＣＤ８の受光画素の大きさを最小測定単位として測定することができる。
このため、第１の実施形態と同様に、検査光として微小な光束を被検レンズ面内で走査することなく、迅速かつ高精度に透過率分布を測定することができる。
また、各輪帯領域の数や大きさは、上記第１の実施形態と同様に、ＣＣＤ８の受光画素の大きさを最小測定単位として任意に設定できるので、輪帯領域の数を増やすことで、より詳細な透過率分布を測定することができる。
【００６０】
また、同種の他の被検レンズの透過率分布を測定する場合には、被検レンズ６として他の被検レンズを用いて、上記の各ステップを反復する。ただし、光源部１の光量分布および基準レンズ５Ａの透過率分布が安定している場合には、上記ステップＳ２１、Ｓ２２は省略することができる。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、被検レンズ６が１つしかない場合でも、透過率分布を測定することができる。また、アフォーカル光学系４Ａを透過率分布が既知の基準レンズ５Ａと、被検レンズ６とから構成するので、複数の被検レンズ６の透過率分布を測定する場合にも、被検レンズ６を交換して順次測定することができる。そのため、アフォーカル光学系４Ａ全体を組み替えて交換する場合に比べて、効率的に測定を行うことができる。
また、検出光Ｌ２の光量分布を測定する測定時間を短縮できるため、光源部１が光量変動しやすい場合でも、正確な透過率分布測定を行うことができる。
【００６２】
なお、上記の説明では、光源部１にレーザダイオード２を用いる場合の例で説明したが、光源部に用いる光源はレーザダイオードに限定されるものではない。
図７に示すのは、上記第１および第２の実施形態の光源部１に代えて用いることができる光源部の変形例である。
【００６３】
本変形例の光源部１Ａは、図７に示すように、ガスレーザ３０、およびビームエキスパンダ３１からなる。
ガスレーザ３０は、適宜波長の平行光束からなるレーザビームＬ０を発生する光源である。
ビームエキスパンダ３１は、それぞれ正の屈折率を有し、焦点距離が異なる集光レンズ３１ａ、３１ｂをそれぞれの焦点位置が共通となるように配置したものである。これにより、レーザビームＬ０の光束径を拡径した平行光束からなる検査光Ｌ１を生成することができるようになっている。
【００６４】
また上記の説明では、エリアセンサの複数の部分領域が、検出光の光軸を中心とする、１つの円領域およびその外周側の複数の輪帯領域からなる場合の例で説明したが、例えば反射防止コートの光軸に対する非対称なムラを測定する場合には、複数の部分領域を他の形状としてもよい。他の形状は、ＣＣＤ８の受光画素単位、もしくは、受光画素を複数組み合わせて得られる適宜の形状を採用することができる。
この場合、被検レンズ６のレンズ周方向の配置位置を、被検レンズ５あるいは基準レンズ５Ａに対して一定の位置関係に配置することで、個々の部分領域の透過率を正確に算出することができる。
例えば、第１の実施形態において、被検レンズＡを、被検レンズ５、６として配置するときには、それぞれの位置関係を周方向に１８０°異なる位置に配置する。これにより、２回の透過率測定において、ＣＣＤ８上の部分領域に対する被検レンズＡの光線透過領域が一致することになる。
【００６５】
また、上記の説明では、エリアセンサがＣＣＤ８の場合の例で説明したが、他のエリアセンサを採用してもよい。例えば、ＣＭＯＳセンサなどを好適に採用することができる。
【００６６】
また、上記第１の実施形態のステップＳ１３の演算は、一例である。例えば、特開平７−９２０８４号公報に記載された演算処理は、いずれも好適に採用することができる。
【００６７】
また、上記実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  光源部
２  レーザダイオード
３  コリメータレンズ
４、４Ａ  アフォーカル光学系
５、６  被検レンズ
８  ＣＣＤ（エリアセンサ）
８ａ  撮像面（受光面）
１０  鏡枠（レンズ保持枠）
１１  開口絞り
１２  第１レンズ台
１３  ピンホール板
１４  第２レンズ台
１５  カメラ台
２０  演算処理部
２１  モニタ
２１ａ  表示画面
５０  透過率分布測定装置
１００、１０１  光束画像
ａ  円領域（部分領域）
ｂ、ｃ、ｄ  輪帯領域（部分領域）
Ｌ１  検査光
Ｌ２  検出光
Ｏ  光軸
Ｐ  点（焦点位置）
【図１】
2010185773.tif 000003
【図２】
2010185773.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010185773.tif 000007
【図６】
2010185773.tif 000008
【図７】
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